避雷针和避雷线

雷电放电作为一种强大的自然力的爆发，是难以阻止的。 目前人们主要是设法去躲避和限制它的破坏性，其基本措施就是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置。避雷针、避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，因此也称作直击雷保护；避雷器可以防止沿输电线侵入变电所的雷电冲击波，因此也称作侵入波保护；接地装置的作用是减小避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，以达到降低雷电冲击电压幅值的目的。本节将对避雷针和避雷线进行介绍。

（一）保护作用的原理

避雷针（或避雷线）的保护原理可归纳为：能使雷云电场发生突变，使雷电先导能沿着避雷针的方向发展，直击于其上，雷电流通过避雷针（线）及接地装置泄入大地而防止避雷针（线）周围的设备受到雷击。

避雷针一般用于保护发电厂和变电所，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立架设；避雷线主要用于保护线路，也用以保护发电厂和变电所。

避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装置，以便将雷电流安全地引入大地。

（二）保护范围

由于雷电的路径受很多偶然因素的影响，因此要保证被保护物绝对不受直接雷击是不现实的，一般保护范围是指具有0.1%左右雷击概率的空间范围，实践证实，此概率是可以被接受的。

1.单支避雷针

单支避雷针的保护范围是一个以避雷针为轴的近似锥体的空间，就像一个帐篷一样。它的侧面母线近似地用折线代替，尺寸构成如图4.20所示。在被保护物高度hx水平面上的保护半径rx可按下式计算：

（4-42）

式中　h——避雷针高度，m；

　　　hx——被保护物高度，m；

　　　P——高度影响系数。

当h≤ 30m时，P=1；当30m＜h≤ 120 m时，；当h＞ 12 0m 时，。

图4.20　单支避雷针的保护范围

2.两支等高避雷针

当保护范围较大时，如果采用单支避雷针保护，势必要求避雷针比较高，这在经济上是不合算的，技术上也难以实现，因此，可采用多针保护。

两支避雷针在相距不太远时，由于两支针的联合屏蔽作用，使两针中间部分的保护范围比单支针时有所扩大。若两支高为h的避雷针1、 2相距为D，则它们的保护范围及高为hx的被保护物水平面上保护范围如图4.21所示。

两针外侧的保护范围按单针避雷针的计算方法确定。两针内侧的保护范围如下：

（1）定出保护范围上部边缘最低点O， O点的高度h0按下式计算：

（4-43）

式中　D——两针间距离，m。

这样，保护范围上部边缘是由O点及两针顶点决定的圆弧来确定。

（2）两针间hx水平面上保护范围的一侧宽度bx可按下式计算：

bx =1.5（h0-hx）

（4-44）

图4.21　两支等高避雷针的保护范围

一般两针间的距离与针高之比D/h不宜大于5。根据DL/T620—1997行业标淮，bx的计算还可以查曲线求得。

3.两支不等高避雷针

其保护范围确定方法：如图4.22所示，两针内侧的保护范围先按单针作出高针1的保护范围，然后经过较低针2的顶点作水平线与之交于点3，再设点3为一假想针的顶点，作出两等高针2和3的保护范围，图中，两针外侧的保护范围仍按单针计算。

图4.22　两支不等高避雷针的保护范围

4.多支等高避雷针

（1）三支等高避雷针的保护范围如图4.23所示，三针所形成的三角形1、 2、 3的外侧保护范围分别按两支等高针的计算方法确定，如在三角形内，被保护物处在与其最大高度hx的水平面上各自相邻避雷针间保护范围bx内侧时，则全部受到保护，参见图4.21及式（4-44）。

（2）四支及四支以上避雷针。四支等高避雷针可将其分成两个三角形，然后按三角形等高针的方法计算。四支以上避雷针可分成两个以上三角形，然后按三角形等高针的计算方法。

5.避雷线

在架空输电线路上架设双避雷线时如图4.24所示，塔顶的AB弧线以下和避雷线同外侧导线的连线与垂直线之间的夹角α之内为保护范围，角α叫保护角，α越小，导线就越处在保护范围的内部，保护也越可靠。在高压输电线路的杆塔设计中一般取α =20°～30°，认为导线已得到可靠保护。

图4.23　三支等高避雷针的保护范围

图4.24　避雷线的保护角