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◆直擊雷 ◆感應雷 ◆電湧及高電壓引入 ◆接地及地網 |
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| 直擊雷防護裝置面面觀 | |||
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雷電這種宏偉壯觀的自然現象，給人類帶來的往往是恐怖和災難。人類在與自然做鬥爭的過程，也慢慢揭開了雷電古老而神秘的面紗。 本傑明·佛蘭克林（1706 — 1790 ）是 18 世紀美國的實業家，科學家，社會活動家,思想家和外交家。1752年 7 月，他冒著生命危險，在費城做了一次轟動當時科學界的用風箏吸取天電的實驗。由此建立的雷電理論和避雷針的發明，使人類同雷電的鬥爭進入了嶄新的階段。此後，現代工業化開始發展，俄國工程師多勃羅奧裏斯基（ 1862 — 1919 ）發明了三相感應電機和變壓器實現電能遠距離傳輸；美國發明家貝爾（ 1847 — 1922 ）發明了電話，人類很快進入了電氣化時代。雷電的危害也從過去直擊雷為主發展成為直擊雷、感應雷共同作用，以通過導線傳播的雷電波侵入尤為突出。與雷電的鬥爭充斥著整個人類發展史，針對雷電危害的變化，人們致力於研究各種避雷裝置。在1890年發明了帶串聯間隙和熔斷器的避雷器。1922年美國西屋電氣公司研製成功了炭化矽避雷器， 1972 年日本日立公司研製成功了配電用無間隙避雷器，雷電防護技術日趨成熟。目前，雷電防護已達到標準化、系統化，已形成了綜合治理、層層設防、立體防禦、系統保護的現代雷電防護總體原則。應用接閃、分流、遮罩、等電位連接、共用接地系統、合理佈線等綜合措施進行全方位系統防護。 然而，面對自然界無窮的力量，誰敢保證對雷電的防護能做到百分之百呢？所以人們對新技術、新方法的研究從未間斷。一些全新的論點、新產品的問世，加之市場化的宣傳確實吸引了不少眼球。傳統避雷裝置的原理是吸引（更準確地講是攔截）下行的雷電通道，並將雷電流經過引下線及接地裝置疏導到大地，使避雷針保護範圍內的物體免遭直接雷擊。有別于傳統避雷裝置的直擊雷防護裝置主要有以下幾種： 一、雷射光束引雷裝置 雷射光束通過空氣時，如果鐳射的強度足夠，可以使沿光束路徑的空氣產生電離，從而增加了通道的導電性。以此來定向引導雷電。由於雷射光束的可控性好，作為主動截雷或引雷的手段是比較理想的。問題是要有足夠強的雷射器，還需解決鐳射穿透雲霧時的散射損失。 二、火箭引雷 這是目前人工引雷比較成熟的辦法。即用小火箭牽引一條金屬絲直接發射到雷雲中。但是，由於人工觸發的雷擊是“催熟”的雷擊，記錄到的雷電流的幅值都比較低。它目前主要用於雷電參數的研究，用於避雷尚嫌代價太高。 三、水柱引雷 美國海軍曾用深水炸彈激起的水柱成功地引發了雷擊。按照這個思路，現有人在研究用高壓水槍引雷。水柱引雷成本比較低，但是，水柱的射程有限。研究人員正在研究改進噴咀的形狀，並採用脈動加壓的方法以提高水柱射程。 四、放射性避雷針 在截閃裝置端部預先裝上有放射性的物質，使空氣發生電離從而增加攔截利率。避雷針的供應商稱，由於避雷針端部放有鈷、鋂放射性同位素，避雷針的有效高度大大提高。但實際上，理論分析說明，這類放射性同位素由阿爾法粒子引起的電離範圍只在約數釐米的範圍內，故對“增高避雷針高度”毫無意義。實驗室中的對比試驗表明，相同高度的普通避雷針和放射性避雷針落雷的概率並無顯著差異。 五、與構架絕緣的外引接地避雷針 對於高聳的構架或設施（如太空梭的發射架、軍用天線、微波塔等）的避雷，有的採用獨立的避雷針保護。有的直接將避雷針（或截閃的端子）安裝在被保護的構架上。為了免除截閃器與被保護物在電氣上聯結在一起帶來的麻煩，用絕緣的構架把截閃器與被保護的構架分隔開。截閃器用多根拉線外引單獨接地。 六、排閃器 這是與常規的接閃器思路完全相反的一種避雷裝置，即設法將雷擊“拒之門外”。法國電力公司的雷納第實驗室發現，如果在長空氣間隙中的高壓電極下方放置一個大的金屬球體，則先導放電經常繞開金屬球而對地放電。所謂無源的排雷器，就是想利用這種現象，使被保護端的電場盡可能均勻，以免受雷擊。 七、消雷器 製造商介紹它是一種利用自然電場產生電暈電流去中和抑制雷雲的發展，使之不能發生對地閃擊的裝置。如果這種裝置的性能可靠，它將從根本上消除雷害。 八、主動式避雷針 據稱這種產品能夠隨大氣電場變化而吸收並貯存能量，當貯存的能量達到某一程度時便會觸發避雷針尖放電，尖端周圍空氣離子化，使避雷針上方形成一條人工的向上雷電先導，它比自然的向上雷電通道能更早地與雷雲的向下雷電先導接觸，形成主放電通道。這樣，一方面可以使雷雲向該避雷針放電的幾率增加，落雷更準確，相當於避雷針的保護範圍大，或者相當於將避雷針加高。另外，由於人工先導使放電提前發生，即把未完全成熟的雷雲提前放電，這樣就能使雷閃的強度減弱。 目前國內市場上除常規避雷針外，主要有上述的兩種避雷裝置。一是主動式避雷針，二是消雷裝置。主動式避雷針大多是法國和西班牙的產品，產品的宣傳也很具吸引力，但在航標設施的雷電防護中較少應用，沒有實際的應用經驗。前幾年比較火暴的消雷裝置，業內人士多持否定意見，對消雷器能不能消雷爭論激烈，一些意見認為消雷器實質上是一種避雷針，只是外形和材料與常規避雷針有所不同罷了，它不能消雷，但能起到常規避雷針的作用。而價格和常規避雷針卻不可同日而語。目前航標設施中有使用這種消雷裝置的，經過幾年來的跟蹤調查，實際應用的結果確實沒有發現明顯的優越性。放射性避雷針因其有放射性已被禁止使用。 國際電工委員會（IEC ）是國際標準化委員會，所制定的防雷標準具有普遍性指導意義。航標設施的防雷應遵從國家和國際標準，航標管理部門和相關技術人員應時刻關注防雷技術和防雷設施的發展動態，應使用最先進的技術和設備維護航標設施，做好航標設施的雷電防護工作。
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