分叉避雷针的探讨 1、分叉避雷针的引雷效果不如单针 雷电先导的所有可能发展方向中,那个最终与之发生主放电的点取决于该点与先导之间 的电场强度最大。而在先导向大地发展过程中,由于静电感应在避雷针上积累的电荷所形成的 电场又与先导通道中电荷所产生的电场的垂直分量相抵消,使得雷电先导发展过程中避雷针上 的电位依然保持着地电位。所以,避雷针和其保护范围外的物体在落雷的可能性上是相同的 但从雷电先导与物体之间电场分布来看,避雷针在引雷上确实有一些优势 由于先导与大地之间电场可以等效成棒一板电场,强场区是在先导的端部。 避蕾针相对于电晕套的半径通常在6米以上的先导可等效成棒电极,这样两者之间的电场 可等效成针一棒电场。强场区在避雷针针尖前端和先导的前端 比较这两种电场,显然避雷针前端的电场强度更易达到一定高度,而产生局部强放电,形 成迎面先导。迎面先导产生后,根据极性效应,雷电就会下决心向避雷针放电了。分叉避雷针上 多个短针形成的等效曲率要小于单针的曲率,使其前端的局部电场强度减弱,不易产生迎面先 导,要使其引雷效果减弱 2、分叉避雷针与等量材料的单尖避雷针相比,保护范围要小 不妨举例来说明 例1:设高度为H的分叉避雷针上有三支长度为L的短针,均匀分布,每支短针与针体夹角 为α,求其保护范围增大值 解::考虑到短针长度是以厘米为单位的,故用0.01L把单位折算到米 设A、B、C三点为三个短针尖所在位置。L=0.01×L× Sina。每个短针的保护范围如图中三个实线圆。由此可见, 随着短针的增多,分叉避雷针的保护范围越趋近于外围虚线 所以分叉避雷针的保护半径增加值为 当Hx≥H2时,保护半径的增大值近似值△r=0.01×L sin d 当Hx<H/2时,保护半径的增大值近似值 图 △r=1.5×(0.01×L×sina) 例2:如果把三支短针合成一支针,求保护范围的增大值。 因为合并后,避雷针的高度变成[H+2×0.01×L+(0.01×L-0.01×L×Sina)]=H+0.01× (3-Sinα)×L。近似分析,可得出保护范围增大值为: 当H≥H/2时,保护半径增大值近似值: △r=0.01×(3-sina)×L>0.01×L×sina 当HH/2时,保护半径增大值近似值 △r=1.5×[0.01(3-sina)×L]>1.5×(0.01×L×sina) 所以说在同等材料情况下,分叉避雷针的保护范围要小于増高后避雷针的保护范围 从上面的分析可以看出,分叉避雷针在应用上没有更好地引雷和保护被保护物,况且在制 造上还要增加难度,所以不如就采用普通的单针为好
分叉避雷针的探讨 1、分叉避雷针的引雷效果不如单针 雷电先导的所有可能发展方向中，那个最终与之发生主放电的点取决于该点与先导之间 的电场强度最大。而在先导向大地发展过程中,由于静电感应在避雷针上积累的电荷所形成的 电场又与先导通道中电荷所产生的电场的垂直分量相抵消,使得雷电先导发展过程中避雷针上 的电位依然保持着地电位。所以,避雷针和其保护范围外的物体在落雷的可能性上是相同的。 但从雷电先导与物体之间电场分布来看,避雷针在引雷上确实有一些优势。 由于先导与大地之间电场可以等效成棒--板电场,强场区是在先导的端部。 避蕾针相对于电晕套的半径通常在 6 米以上的先导可等效成棒电极,这样两者之间的电场 可等效成针--棒电场。强场区在避雷针针尖前端和先导的前端。 比较这两种电场,显然避雷针前端的电场强度更易达到一定高度,而产生局部强放电,形 成迎面先导。迎面先导产生后,根据极性效应,雷电就会下决心向避雷针放电了。分叉避雷针上 多个短针形成的等效曲率要小于单针的曲率,使其前端的局部电场强度减弱,不易产生迎面先 导,要使其引雷效果减弱。 2、分叉避雷针与等量材料的单尖避雷针相比,保护范围要小 不妨举例来说明： 例 1：设高度为 H 的分叉避雷针上有三支长度为 L 的短针,均匀分布,每支短针与针体夹角 为α,求其保护范围增大值。 解：：考虑到短针长度是以厘米为单位的,故用 0.01L 把单位折算到米。 设 A、B、C 三点为三个短针尖所在位置。L'=0.01×L× Sinα。每个短针的保护范围如图中三个实线圆。由此可见, 随着短针的增多,分叉避雷针的保护范围越趋近于外围虚线 圆。 所以分叉避雷针的保护半径增加值为： 当 Hx≥H/2 时,保护半径的增大值近似值△r=0.01×L× sinα; 当 Hx<H/2 时,保护半径的增大值近似值 △r=1.5×(0.01×L×sinα); 例 2：如果把三支短针合成一支针,求保护范围的增大值。 因为合并后,避雷针的高度变成[H+2×0.01×L+(0.01×L-0.01×L×Sinα)]=H+0.01× (3-Sinα)×L。近似分析,可得出保护范围增大值为： 当 H≥H/2 时,保护半径增大值近似值： △r=0.01×(3-sinα)×L>0.01×L×sinα; 当 H<H/2 时,保护半径增大值近似值： △r=1.5×[0.01×(3-sinα)×L]>1.5×(0.01×L×sinα); 所以说在同等材料情况下,分叉避雷针的保护范围要小于增高后避雷针的保护范围。 从上面的分析可以看出,分叉避雷针在应用上没有更好地引雷和保护被保护物,况且在制 造上还要增加难度,所以不如就采用普通的单针为好。 图 2