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半导体少长针消雷装置（SLE）及其应用 【摘要】：SLE 半导体少长针消雷装置是目前世界最先进的防雷装 置。介绍了雷电的危害及防雷方法, 的消雷机理、主要技术性能。  重点是半导体少长针消雷装置 【关键词】： 半导体 【前言】：  消雷装置 半导体少长针消雷装置是一种新型直击雷防护装置，它具有 “中和”、“限流”、和“屏蔽”三大功能，能消灭上行雷，消减被保 护物受雷击率，延缓主放电时间，消减雷电流幅值，从而使被保护 物免受直击雷的侵害，使被保护物得到可靠的保护。 雷电这种自然现象给人类的生活和生产带来很大的影响。在生 活中，雷电已经威胁到了人类的生命安全，常使航空、通讯、计算 机网络、电力供应、建筑物等许多方面遭受破坏，使人们对其防护 的问题格外关注。雷击会严重损害电气设备和电子设备。从几十至 二百千安的冲击电流，流过被击物体形成很高的冲击电压，使电气 设备绝缘被破坏；冲击的强电流使设备中的导线及电子设备温度突 然升高，以致设备熔断毁坏。人们如今的主要方法是设法去预防和 限制阻止它的破坏性。这就需要装设及采用防雷保护装置等措施。 传统的避雷器及新型的氧化锌避雷器虽然能在接地装置良好的情况 下抑制雷电波和感应过电压波, 但残余电压仍足以损坏设备。为此， 在部分设备上安装 RC 吸收器、击穿保险、抗浪涌过电压保护器等， 可以确保设备不受过电压的危害。 由于此区域的环境及位置比较敏感，所以避雷塔上的避雷针采 用现代新型防雷装置半导体少长针消雷装置(简称 SLE)。SLE 是在 避雷针的基础上发展起来的一种能降低雷电流幅值和陡度的新型防 雷装置。它由 5 至 19 根半导体针组成，向上呈辐射状，布置在数个 垂直交叉的扇面上，同一扇面相临两针间的夹角为 20°～25°，每 根半导体针长约 5 米，针体电阻为 35KΩ，单针闪络电压在 1500KV 以上。每根针端部有 4 根 30 厘米长的金属针。（见下图） SLE 由多支半导体针体和基座组成。每支 2.5m 长的半导体针由 金属球头、钢针（四根金属分叉尖针）构成的接闪器和半导体电阻 构成的限流部组成。 1、SLE 的性能特点 （1）SLE 能 100%消灭由地面向上发展的雷电 雷电分为上行雷与下行雷两种。上行雷的形成需有 100A 以上 的上行先导电流，而半导体针电阻将上行先导电流抑制到几十安培 以下，从而使上行雷难以形成。 （2）SLE 对雷击次数具有消减作用 SLE 对雷击次数的消减作用在于电晕电流的中和及空间电荷的 屏蔽效应。由于 SLE 本身结构和设计充分利用了雷云电场的本身动 力，从而产生强烈的中和电流，利用这些电晕电流相应的电荷只要 中和雷云电荷中的一部分，使雷云电场场强消减到放电极限以下， 即能有效防止雷击发生。 由于 SLE 具备以上两种功能，可使总雷击次数消减到 75%左右。 （3）SLE 对下行雷主放电电流的抑制 当雷电发生太快，消雷装置的电晕电流中和作用来不及中和时， 此时允许落雷。其半导体消雷针起到限流作用。这是 SLE 具有的最 突出的优点。SLE 由于其非线性电阻的作用，使雷击主放电受到限 制，有效地减小了主放电电流的幅值及陡度。甚至使雷击主放电过 程不会出现。 （4）保护范围大 保护角按 80°计算，保护半径为建筑物高度的 5 倍，其地面保 护范围是等高避雷针保护范围的 11 倍。对于地质条件较恶劣，接地 要求又较高的条件下，采用半导体少长针消雷器可使接地电阻放宽 到 30Ω 以达到接地要求。 （二）SLE 的主要功能 有效地抑制由地面向上发展的上行雷。 SLE 内在的限流能力，可以延缓雷击放电时间、大幅度消减雷 电流的幅值和陡度，使雷击的二次效应大大减弱，使得对雷击二次 效应的防护更易实现。 （3）少长针独特的辐射状设计和合理的 20°～25°夹角，能在雷 电流过大时，使多支少长针自动并联，达到联合限流的目的。 （4）保护范围大，SLE 安装高度 h 与其保护半径 r 之比最大为 1：5，保护角接近 80 度；其地面保护范围为同高避雷针的 11 倍。 （5）在高土壤电阻率地区，冲击接地电阻可适当放宽，但应小于 30Ω。 （6）半导体针组可抗 45m/s 的风速；可耐室外温度为-40℃～56℃。 SLE 是在避雷针的基础上发展起来的，它的特点在于采用半导 体电阻来抑制上行雷的发展，并有效地降低雷击主放电电流幅值和 陡度，从而克服了避雷针或其它导体防直击雷设备的不足，即通过 半导体材料达到限流的目的，同时采用少长针的形式增大中和电流， 即兼有“中和”的作用。是目前世界上具有先进水平的防雷装置。 其特有的技术性能使过去不可能达到的技术设想成为现实。