分叉避雷针的探讨
1、分叉避雷针的引雷效果不如单针雷电先导的所有可能发展方向中，那个最终与之发生主放电的点取决于该点与先导之间的电场强度最大。而在先导向大地发展过程中,由于静电感应在避雷针上积累的电荷所形成的电场又与先导通道中电荷所产生的电场的垂直分量相抵消,使得雷电先导发展过程中避雷针上的电位依然保持着地电位。所以,避雷针和其保护范围外的物体在落雷的可能性上是相同的。但从雷电先导与物体之间电场分布来看,避雷针在引雷上确实有一些优势。
由于先导与大地之间电场可以等效成棒--板电场,强场区是在先导的端部。
避蕾针相对于电晕套的半径通常在6米以上的先导可等效成棒电极,这样两者之间的电场可等效成针--棒电场。强场区在避雷针针尖前端和先导的前端。
比较这两种电场,显然避雷针前端的电场强度更易达到一定高度,而产生局部强放电,形成迎面先导。迎面先导产生后,根据极性效应,雷电就会下决心向避雷针放电了。分叉避雷针上多个短针形成的等效曲率要小于单针的曲率,使其前端的局部电场强度减弱,不易产生迎面先导,要使其引雷效果减弱。
2、分叉避雷针与等量材料的单尖避雷针相比,保护范围要小
不妨举例来说明：
例1：设高度为H的分叉避雷针上有三支长度为L的短针,均匀分布,每支短针与针体夹角为α,求其保护范围增大值。
解：：考虑到短针长度是以厘米为单位的,故用0.01L把单位折算到米。
图 2
设A、B、C三点为三个短针尖所在位置。L'=0.01×L×Sinα。每个短针的保护范围如图中三个实线圆。由此可见,随着短针的增多,分叉避雷针的保护范围越趋近于外围虚线圆。
所以分叉避雷针的保护半径增加值为：
当Hx≥H/2时,保护半径的增大值近似值△r=0.01×L×sinα;
当Hx<H/2时,保护半径的增大值近似值
△r=1.5×(0.01×L×sinα);
例2：如果把三支短针合成一支针,求保护范围的增大值。
因为合并后,避雷针的高度变成[H+2×0.01×L+(0.01×L-0.01×L×Sinα)]=H+0.01×(3-Sinα)×L。近似分析,可得出保护范围增大值为：
当H≥H/2时,保护半径增大值近似值：
△r=0.01×(3-sinα)×L>0.01×L×sinα;
当H<H/2时,保护半径增大值近似值：
△r=1.5×[0.01×(3-sinα)×L]>1.5×(0.01×L×sinα);
所以说在同等材料情况下,分叉避雷针的保护范围要小于增高后避雷针的保护范围。
从上面的分析可以看出,分叉避雷针在应用上没有更好地引雷和保护被保护物,况且在制造上还要增加难度,所以不如就采用普通的单针为好。
1、分叉避雷针的引雷效果不如单针雷电先导的所有可能发展方向中，那个最终与之发生主放电的点取决于该点与先导之间的电场强度最大。而在先导向大地发展过程中,由于静电感应在避雷针上积累的电荷所形成的电场又与先导通道中电荷所产生的电场的垂直分量相抵消,使得雷电先导发展过程中避雷针上的电位依然保持着地电位。所以,避雷针和其保护范围外的物体在落雷的可能性上是相同的。但从雷电先导与物体之间电场分布来看,避雷针在引雷上确实有一些优势。
由于先导与大地之间电场可以等效成棒--板电场,强场区是在先导的端部。
避蕾针相对于电晕套的半径通常在6米以上的先导可等效成棒电极,这样两者之间的电场可等效成针--棒电场。强场区在避雷针针尖前端和先导的前端。
比较这两种电场,显然避雷针前端的电场强度更易达到一定高度,而产生局部强放电,形成迎面先导。迎面先导产生后,根据极性效应,雷电就会下决心向避雷针放电了。分叉避雷针上多个短针形成的等效曲率要小于单针的曲率,使其前端的局部电场强度减弱,不易产生迎面先导,要使其引雷效果减弱。
2、分叉避雷针与等量材料的单尖避雷针相比,保护范围要小
不妨举例来说明：
例1：设高度为H的分叉避雷针上有三支长度为L的短针,均匀分布,每支短针与针体夹角为α,求其保护范围增大值。
解：：考虑到短针长度是以厘米为单位的,故用0.01L把单位折算到米。
图 2
设A、B、C三点为三个短针尖所在位置。L'=0.01×L×Sinα。每个短针的保护范围如图中三个实线圆。由此可见,随着短针的增多,分叉避雷针的保护范围越趋近于外围虚线圆。
所以分叉避雷针的保护半径增加值为：
当Hx≥H/2时,保护半径的增大值近似值△r=0.01×L×sinα;
当Hx<H/2时,保护半径的增大值近似值
△r=1.5×(0.01×L×sinα);
例2：如果把三支短针合成一支针,求保护范围的增大值。
因为合并后,避雷针的高度变成[H+2×0.01×L+(0.01×L-0.01×L×Sinα)]=H+0.01×(3-Sinα)×L。近似分析,可得出保护范围增大值为：
当H≥H/2时,保护半径增大值近似值：
△r=0.01×(3-sinα)×L>0.01×L×sinα;
当H<H/2时,保护半径增大值近似值：
△r=1.5×[0.01×(3-sinα)×L]>1.5×(0.01×L×sinα);
所以说在同等材料情况下,分叉避雷针的保护范围要小于增高后避雷针的保护范围。
从上面的分析可以看出,分叉避雷针在应用上没有更好地引雷和保护被保护物,况且在制造上还要增加难度,所以不如就采用普通的单针为好。
