用了提前放电避雷针就能万无一失吗?事实上没有避雷设备是万无一失的,在保护范围内并不是没有雷击,只是雷击能量较小。从经济观点出发,要达到万无一失也将十分浪费,因此《建筑物防雷设计规范》及其它设计规范和标准均已“减少”雷击为要求。“滚球法”是国际电工委会(IEC)推荐的接闪器保护范围计算方法之一。所以按照国家和进行设计的防雷装置,其防雷安全度也并不是。除了直击雷,高层建筑还可能受到侧击雷和感应雷的影响。
避雷针由接闪器、接地引下线和接地体 3部分组成。接闪器通常采用直径为 15~20mm、长度为1~2m的圆钢或钢管,固定于支柱上端经接地引下线与接地体连接。所谓滚球法,是假设以一定半径(根据建筑物防护等级的不同,100米、60米、45米、30米不等)的球体,沿建筑物的外表面滚动,当球体只触及接闪器和地面,而不触及需要保护的部位时,该部位就得到接闪器的保护。当雷云对地放电通道发展到临近地面时,由于避雷针突出地面并有良好接地,在针尖附近的电场强度提高,聚积相反极性的电荷,引导放电。进而防止建筑物或仪器蓄积过多电荷而遭受雷击。一般来讲,雷电并不会直接击中避雷针,而避雷针本身如果被闪中也有着融化及炸的危险。
据《后汉书》里,一次当时的重要宫殿未央宫和柏梁台遭雷电发生火灾不久,就有一位名叫勇之的方士向汉武帝建议,在宫殿的屋脊上安装“鸱鱼”来防止灾难。此后两千年来,我国古建筑的屋脊上大多安装这一类金属瓦饰,有的是龙,有的是飞鱼和雄鸡,它们虽然形状各异,却都有尖状物指向天空,尽管没有引导线与地面连接,但大雨淋湿的屋檐和墙壁自然起到了连接地面的作用。避雷针又与这些带电云层形成了一个电容器,由于它较尖,即这个电容器的两极板正对面积很小,电容也就很小,也就是说它所能容纳的电荷很少。由于这类瓦饰高于建筑物之上,即使是猛烈地落雷,也通常只是击毁瓦饰而保留建筑物主体。
避雷针在较初发明与推广应用时,教会曾把它视为不祥之物,说是装上了富兰克林的这种东西,不但不能避雷,反而会引起上帝的震怒而遭到雷击,但是,在费城等地,拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针,在大雷雨中却安然无恙。按我国统计的雷电流幅值较大约为300kA,其对应的雷击高度为408m。由于避雷针已在费城等地初显神威,它立即传到北美各地,随后又传入欧洲后来才进入亚洲。
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