浅谈雷电的产生与防护连载五.pdfVIP

应用架桥 芯片连通制造 次； ※ 高度为84 米的美肯尼迪航天中心脐带塔：平均每年遭雷击2.1 次。 由此可见，离地面越高的物体被雷击的概率也越大。为了保护一些建筑物免 遭雷击，一般都在这些建筑物的顶端安装避雷针。避雷针就是一根高度比建筑物 高，且接地良好的金属导线。由于避雷针的高度比要保护的建筑物高，当雷云靠 近建筑物附近时，避雷针附近的气体首先被电离击穿放电，强大的电流将通过避 雷针流入大地，从而避免建筑物（或其它设备）遭受雷击。 根据统计数据分析，雷云电容的容量大约在 10～18微法之间，当雷云向地 球放电时，相当于一个两端电压为数十亿伏的电容，通过电离气体对另一个大电 容（地球）进行放电，雷云对地球放电的最大电流大约为 50～300kA。图7 为 我国雷电电流幅值的概率分布曲线图。 I 300 280 I 260 200 240 220 雷 150 200 电 P 流 180 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 幅 100 值 中国雷电流幅值的概率曲线 k A 50 P 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 图7 在避雷针遭受雷击之前，避雷针与雷云之间的气体首先要产生电离，在很强 的电场强度之下，气体会极化带电，而后被分离带电变成电离子，电离子沿着电 13 应用架桥 芯片连通制造 力线的方向移动就产生位移电流，位移电流的大小与电场强度有关，还与电离子 的迁移率有关。 雷电的产生过程实际上就是位移电流的产生过程，根据避雷针周边的电场分 布或电离子分布就可以知道避雷针的防雷击的保护范围。图 8 是避雷针的防雷 击的保护范围。避雷针的保护范围是指，通过避雷针的引雷作用，使避雷针周围 低于避雷针的建筑物，免受或降低直接雷击的概率，这个免受雷击的概率也可称 为绕击率。 1% 不同绕击率下的曲线 0.1% 避雷针的保护范围 图8 安装避雷针虽然可以保护建筑物（或其它设备）免遭直接雷击，但当避雷针 直接遭受雷击时，几百千安培的入地电流脉冲将会在避雷针附近的地面产生很高 的跨步电压。假设入地电流脉冲为200KA/50uS ，入地电阻为4 欧姆，则在避 雷针附近的地面会产生80 万伏的反击电压脉冲，在以避雷针为中心的30 米内， 平均跨步电压可达3 万伏/米。 14 应用架桥 芯片连通制造