銀川發(fā)電機(jī)廠家來給大家介紹現(xiàn)代防雷護(hù)裝方法及原理
1.半導(dǎo)體少長針消雷裝置
半導(dǎo)體少長針消雷裝置（Semiconductor Lightning Eliminator，簡稱SLE）是在避雷針的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是一種能降低雷電流幅值和陡度的新型防直擊雷裝置。它由5～19根半導(dǎo)體針組成，向上呈輻射狀布置在數(shù)個(gè)垂直交叉的扇面上，同一扇面相鄰兩針間的夾角為20°～25°。每根半導(dǎo)體針長約5m,針體電阻為35kΩ，單針閃絡(luò)電壓在1500kv以上。每根針端部有4根30cm長的金屬針。半導(dǎo)體少長針可安裝在高塔或建筑物的頂部。它的特點(diǎn)在于采用了少長針的形式增大了中和電流，采用半導(dǎo)體電阻抑制了上行雷的發(fā)展，并大幅度降低了雷擊的主放電電流，從而克服了避雷針或其他防雷設(shè)備的不足，保護(hù)范圍大，其保護(hù)角為80°（避雷針為45°～56.3°），即地面實(shí)際保護(hù)范圍為傳統(tǒng)避雷針理論值的11倍。半導(dǎo)體針可抗45m/s的風(fēng)速。可耐室外溫度-45～50℃。SLE由半導(dǎo)體針組，接地引下線和接地裝置（接地電阻可放寬到30Ω）組成，是目前世界上最先進(jìn)的防雷裝置。
半導(dǎo)體少長針消雷裝置SLE的基本原理如下所述。
1）SLE對上行雷的抑制
觀察表明：建筑物和高塔從下向上發(fā)展的雷電比例很高，例如：Berger統(tǒng)計(jì)St.Salvatore山上的70m高處的避雷針有70％～80％的雷是由針向上發(fā)展的，世界防雷權(quán)威美國機(jī)構(gòu)Golde認(rèn)為：如能消減向上發(fā)展的雷電能力，則高塔落雷的總數(shù)將大大減少。因此，一個(gè)設(shè)計(jì)良好的消雷裝置應(yīng)具有消減向上發(fā)展的雷電能力。實(shí)測的結(jié)果說明，上行雷的形成需有100A以上的上行導(dǎo)電電流，理論計(jì)算、試驗(yàn)、電子計(jì)算機(jī)仿真及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)都證明，半導(dǎo)體針的電阻足以將上行導(dǎo)電電流抑制在幾十安以下，從而控制了上行雷先導(dǎo)的發(fā)展，抑制了上行雷的形成。所以，可以做到100％的消減上行雷。
2）SLE對雷擊次數(shù)的消減作用
SLE對雷擊次數(shù)的消減作用在于電暈電流的中和及空間電荷的屏蔽效應(yīng)。長期測量表明，地球所帶的負(fù)電荷是穩(wěn)定的（8.86*10-10C/m2)。由于自然界存在的各種電暈電流（樹木、各種建筑物的尖端放電等）已將雷云中和了很大一部分，我們所感受的雷只不過是自然消雷后剩余部分。由此，消雷的機(jī)理是存在的。古塔防雷也說明了這一點(diǎn)。中國18省市有160座磚石或木結(jié)構(gòu)占塔，計(jì)103904塔年，調(diào)查結(jié)果表明，古塔理論雷擊總數(shù)為10033次，但據(jù)史記載僅有45次，且損失甚微。
理論計(jì)算、試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測說明：產(chǎn)生足夠中和電流的強(qiáng)大動力是雷云電場本身。SLE由于本身結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)充分利用了雷云電場強(qiáng)大動力，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的中和電流。實(shí)測說明，SLE在70m高消雷裝置，其在雷云下面平均電場E=40kV/M（相當(dāng)于2800kV電壓作用下的電暈電流）能產(chǎn)生15mA中和電流。強(qiáng)雷時(shí)，發(fā)出1～2MV的電暈火花，中和電流達(dá)安培級以上。同這些電暈電流相應(yīng)的電荷只要中和雷云電荷的一小部分，使雷云電場減到放電電流極限以下，就能有效的防止雷擊發(fā)生。
同這些電暈電流相應(yīng)的空間電荷布滿在SLE的上空，還可以減弱SLE及被保護(hù)物上部的電場強(qiáng)度，使迎面先導(dǎo)難以發(fā)生，從而減少下行雷的雷擊次數(shù)。
以上兩種功能可將雷擊次數(shù)消減75％左右。現(xiàn)場實(shí)測，記錄到地面場強(qiáng)隨電暈電流增加呈減少趨勢就是有力證明。
3）SLE對下行雷主放電電流的抑制
起電后的雷云和大地之間相當(dāng)于一個(gè)充了電的電容器，雷擊大地相當(dāng)于把己充好電的電容器的正負(fù)極直接加以短接。在電容器的放電回路中串入電阻后，可以降低電容放電電流幅值，延長放電時(shí)間。這就是半導(dǎo)體消雷器限制下行雷電流的原理。
中和電荷消雷的弱點(diǎn)是怕風(fēng)。這是因?yàn)橹泻碗姾捎傻?/span>面向上升的速度v是由雷云的平均場強(qiáng)E和中和電荷的遷移率k決定的，可寫成v=kE。以負(fù)雷云為例，此時(shí)向上升的電荷為空氣的正離子，它的k=0.136(m/s)(kV/m)，以E=40kV/m計(jì),正離子上升的速度為V=0.136X40=5.44m/s。而在海洋季風(fēng)到達(dá)的地區(qū)，水平風(fēng)速可達(dá)10～20m/s（相當(dāng)于5～8級風(fēng)），甚至可達(dá)33m/s（相當(dāng)于11級風(fēng)）。這樣中和電荷來不及上升到雷云就會被風(fēng)吹跑。因此,以中和消雷的方法的消雷器在風(fēng)速不大的地區(qū)效果好，但在海洋季風(fēng)到達(dá)的地區(qū)（如南方沿海地區(qū)）使用就不是很好。
一個(gè)設(shè)計(jì)良好的消雷器必須具有限制那些靠中和來不及消減的雷擊電流的能力。半導(dǎo)體少長針消雷器的突出優(yōu)點(diǎn)就在于它既能在雷暴時(shí)水平風(fēng)速不大的情況下靠中和作用消雷，減少雷擊次數(shù)，又能在水平風(fēng)速大時(shí)，靠半導(dǎo)體電阻的限流作用消滅上行雷和大幅度降低那些來不及中和的下行雷的雷電流幅值和陡度。
當(dāng)雷電活動發(fā)展太快時(shí)，消雷裝置的電暈電流的中和作用來不及抑制其發(fā)展時(shí)，會先產(chǎn)生下行雷，此時(shí)，消雷裝置允許受雷，受雷擊時(shí)，在其電離通道（主入電通道）中串聯(lián)非線性電阻，從而使雷擊主放電受限制，使主入電時(shí)間內(nèi)微秒級延長至毫秒級，有效減少主入電電流的幅值及陡度，甚至使雷擊主放電過程不會出現(xiàn)。消雷針體能起到限流作用。這是SLE的突出優(yōu)點(diǎn)。黃石供電局用磁鋼棒實(shí)測及華中電管局調(diào)度大樓用YLD-I型雷電觀測站實(shí)測均表明：SLE可把數(shù)十百千級的主放電雷電流減弱到數(shù)十?dāng)?shù)百安培。
4）SLE的保護(hù)范圍
由于半導(dǎo)體少長針消雷器既有豎真的長針，又有水平的長針，因此對下行先導(dǎo)而言，它既可發(fā)出垂真方向的迎面先導(dǎo)，又可發(fā)出水平方向的迎面先導(dǎo)，增大應(yīng)對下行雷的吸引能力。此外，在下行先導(dǎo)形成之前，半導(dǎo)體少長針向空間輸送異性電荷的結(jié)果可使消雷塔頂部形成一和雷云異性的電荷層，有效降低了消雷塔附近的場強(qiáng)，使消雷塔附近地面難以形成向上發(fā)展的迎面先導(dǎo)，大大減少了對地雷擊的可能。因此消雷器的保護(hù)范圍要比等高的避雷針大。GB/T16438一1996《半導(dǎo)體少長針消雷裝置使用的安全要求》規(guī)定，對一般設(shè)施，半導(dǎo)體少長針消雷器的地面保護(hù)范圍可取塔高的5倍。
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