考慮感應(yīng)電荷作用的避雷針引雷特性研究.pdf

1、雷電是一種常見的自然災(zāi)害,它給人類社會帶來了巨大的危害。為了解決雷電的危害,人們采取了一些防雷措施,其中避雷針是一種最簡單、最常用的直擊雷防護(hù)裝置。然而,在避雷針保護(hù)范圍內(nèi),雷擊被保護(hù)物體的現(xiàn)象仍時有發(fā)生,避雷針的防雷性能值得人們研究。
　　本文針對避雷針保護(hù)范圍發(fā)生繞擊事故這一事實,認(rèn)為避雷針的防雷性能是受到了周圍建筑物的影響,其引雷能力與周圍建筑物對雷電的吸引存在競爭關(guān)系。為此,對避雷針的引雷特性進(jìn)行研究,主要考慮感應(yīng)電荷所產(chǎn)

2、生的空間電場的作用。為了計算感應(yīng)電荷量,首先建立了雷電先導(dǎo)的一個二維物理模型,運用模擬電荷法計算了建筑物以及避雷針的感應(yīng)電荷,并據(jù)此推導(dǎo)了空間電場和電位的計算公式;在此基礎(chǔ)上,根據(jù)先導(dǎo)發(fā)展理論,建立了地閃放電先導(dǎo)連接過程的物理模型,運用Maxwell電磁場有限元仿真軟件對雷電先導(dǎo)與地物的連接過程進(jìn)行仿真,根據(jù)不同建筑物尺寸、先導(dǎo)電位、避雷針高度、避雷針在建筑物上的位置這幾種情況的仿真結(jié)果,分析了這些因素對避雷針引雷性能的影響。最后,利用

3、實驗室內(nèi)進(jìn)行長間隙放電,對鈍頭避雷針和盤頭避雷針的引雷特性進(jìn)行實驗對比,發(fā)現(xiàn)了避雷針頭部形狀、接地電阻對避雷針的引雷性能也有一定的影響。
　　本文的主要結(jié)論是:避雷針的高度對避雷針有一定的影響,在低建筑上,避雷針的引雷作用隨其高度的增加而增強(qiáng),但在高層建筑上,其高度的增加對其引雷作用影響不大;建筑物的拐角有一定的引雷作用,在防雷設(shè)計中需要注意復(fù)雜建筑的拐角和尖端凸出部分,應(yīng)采取防雷措施;盤頭避雷針比鈍頭避雷針具有更好的引雷效果,避