避雷针（用来保护建筑物等避免雷击的装置）

避雷针

用来保护建筑物等避免雷击的装置

避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和，从而不会引发事故。避雷针规格必须符合GB标准，每一个级别的防雷需要的避雷针规格都不一样。

简介

避雷针，是用来保护建筑物等避免雷击的装置。在高大建筑物顶端安装一个金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电逐渐中和。

原理

一种保护建筑物和电力设备免遭直接雷击的装置。其作用是将雷电流引向自身，并使之安全泄入大地，从而使被保护物受到遮蔽。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。当雷云对地放电通道发展到临近地面时，由于避雷针尖端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，引导放电向避雷针方向发展，最终击中避雷针，把雷击能量有效地引入大地。

避雷针具有一定的保护作用。保护范围的计算方法是由运行经验和实验室模型试验结果确定的。工程设计中常用的方法是认为保护半径是避雷针高度的函数。

60年代以来，又提出了计算避雷针保护范围的击距法，认为保护范围还受雷电流大小的影响。但迄今为止，还没有一种为各国科学家和工程师公认的、计算保护范围的完善方法。

历史

唐代《炙毂子》一书在记载了这样一件事：汉朝时柏梁殿遭到火灾，一位巫师建议，将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上，就可以主防止雷电所引起的天火。屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰，实际上兼作避雷之用，可认为是现代避雷针的雏形。而早在以前，中国已经有了避雷针，一般以龙头为装饰，龙嘴里有避雷针头。

法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有：中国屋脊两头，都有一个仰起的龙头，龙口吐出曲折的金属舌头，伸向天空，舌根连结一根细的铁丝，直通地下。这种奇妙的装置，在发生雷电的时刻就大显神通，若雷电击中了屋宇，电流就会从龙舌沿线睛行至地底，避免雷电击毁建筑物。这说明，中国古代建筑上的如雷装置，在大批量和结构上已和现代避雷针基本相似。

制作安装

1.所有金属部件必须镀锌，操作时注意保护镀锌层。

2.采用镀锌钢管管制作针尖，管壁厚度不得小于3mm,针尖刷锡长度不得小于70mm

3.避雷针应垂直安装牢固。垂直度允许偏差为3/1000。

4.焊接要求焊接应采用搭接焊，其搭接长度必须符合下列规定：

5.扁钢为其宽度的2倍(且至少3个棱边焊接)。

6.圆钢为其直径的6倍。

7.圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。

质量问题

焊接处不饱满，焊药处理不干净，漏刷防锈漆。应及时予以补焊，将药皮敲掉，刷上防锈漆。

针体弯曲，安装的垂直度超出允许偏差。应将针体重新调直，符合要求后再安装独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口保护距离不符合规定。其距离应大于3m，当小于3m时，应采取均压措施或铺设卵石或沥青地.

注意：避雷针如果没接地将是个迎雷针，所以必须谨慎。

补充：避雷针的作用没有一般人想像的那么好，建筑物是否遭雷击有很多因素，有无避雷针只是其中一种。

很多古代的建筑物建筑在山顶上，没有遭受雷击，反而是附近的山谷中容易雷击，这就是因为土壤电阻率不同。山上砂石多，土壤电阻率大；山谷中多有河流，土壤中水分大，土壤电阻率小。

工作原理

在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，避雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，所以静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷。这样，避雷针就聚集了大部分电荷。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。而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全。

主要作用

常规防雷电可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷电的避雷装置一般由三部分组成，即接闪器、引下线和接地体；接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷带、避雷网。以避雷针作为接闪器的防雷电原理是：避雷针通过导线接入地下，与地面形成等电位差，利用自身的高度，使电场强度增加到极限值的雷电云电场发生畸变，开始电离并下行先导放电；避雷针在强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导放电；两者会合形成雷电通路，随之泻入大地，达到避雷效果。实际上，避雷针是引雷针，可将周围的雷电引来并提前放电，将雷电电流通过自身的接地导体传向地面，避免保护对象直接遭雷击。

防直击雷装置由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器就是通常所说的"避雷针"，它通过引下线和接地装置与大地相连。由于"尖端放电"效应，大地被感应出的电荷最易聚集在针尖处，使得雷云与避雷针附近空间的电场强度相对较大，空气也最容易被击穿，雷电流通过避雷针提供的放电通道泄放入地。这样，雷击虽然还是发生了，但总是击向避雷针，而不是击向要保护的物体，所以避雷针实际是引雷针。它将雷电吸引至自身，使雷电流通过引下线至接地装置而泄放大地，从而使保护对象免遭雷击。

避雷针的保护范围可用滚球法来确定。在一定范围内，随着避雷针的增高，其保护范围也随之扩大，达到一定高度以后，其保护范围就不再扩大了。避雷针的最大高度是这样确定的：对于第一类、第二类和第三类防雷建筑物，避雷针的最大有效高度分别为30米、45米和60米，所以盲目增加避雷针高度，既浪费又无实际效果。

很多人认为，在建筑物上安装了避雷针后就万事大吉了，其实不然。电磁屏蔽室厂家分析后才知道是因为以下原因：

避雷针通过引下线和接地装置与大地相连，可以把雷电流泻放到大地，保护建筑物。但是，如果避雷针自身存在问题，它不仅难保建筑物，反而会成为“引雷烧身”的祸端，因此避雷针的定期检测就显得尤其重要。

合格的避雷针只能使建筑物免遭直击雷的危害，但对建筑物内的电子设备仍无能为力，这是为什么呢?强大的闪电会产生静电场的变化、磁场的变化和电磁辐射。特别是雷电进入建筑物上的避雷系统向大地泄放过程中，也产生了瞬变的电磁场。这些都可能使金属部件之间产生电火花，不同程度的损坏电子设备，甚至引起火灾。

装置避雷针是避免雷击的有效方法。在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条足够粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处。金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头。有了这样的装置，当空中有带电的云时。避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避免发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面。但这种作用颇慢，如果云中积电很快，或一块带有大量电荷的云突然飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有强烈的放电，加雷电仍会发生。但这时由于避雷针高过周围物体，它的尖端又集中了与云中电异号的电荷，如果雷电是在云和地面物之间发生，放电电流主要通过避雷针流入大地，因此，不会打在房屋或附近人的身上，只会打在避雷针上了。由此可见，避雷针的尖端放电作用会减少地面物与云之间打雷的可能性；到了不可避免时，它自己就负担了雷的打击，房屋与人得到了安全。

由于避雷针的构造和作用，我们要特别注意保持避雷针的良好导电性。一旦有一处联接不好，或断了，断口以上的一段就成为一个隔离的导电系统。当云中有电荷时，这隔出的部分上部感应出与云中电异号的电荷，而下部感应出与云中电同号的电荷，如果上部和云中电起放电作用时，强大的放电电流只能通过建筑物放出大量热量，于是引起雷击。这样不但不能避雷，反而还招来雷祸。为防意外，高大建筑物最好竖起几条避雷针。另外，每一又避雷针只能保护一定的建筑面积。对于较大的建筑物也需要竖起几条避雷针。

主要区别

避雷线是铁质的，避雷针是铜质（也可以是银质的），避雷针顶端向天，避雷线连接避雷网埋地，避雷线连接避雷针，雷雨季节，雷电从天空从避雷针进入避雷线直至埋地的避雷网，是消除雷击保护建筑物或仪器的设施。大都用于建筑，变压器电线竿，机房，发射架等。避雷线分圆截面和扁截面两大类型。接复层金属包基体金属的不同分为：铅包钢、铅包铜、铜包钢、铅包钢避雷线。避雷针用于高层建筑、烟囱或油罐上。下引可用避雷线连接。避雷针由针体及安装类别结构件组成。针类采用不锈钢；针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材。

避雷带是指沿屋脊、山墙、通风管道以及平屋顶的边沿等最可能受雷击的地方敷设的导线。当屋顶面积很大时，采用避雷网。它是为了保护建筑的表层不被击坏，避雷网和避雷带宜采用镀锌圆钢或扁钢，应优先选用圆钢，其直径不应小于8mm，扁钢宽度不应小于12mm，厚度不应小于4mm。避雷线适用于长距离高压供电线路的防雷保护。架空避雷线和避雷网宜采用截面积大于35mm²的镀锌钢绞线。

网络用语

在网上经常见到避雷针这一词语，指的是为即将或已经看到雷人的事物而做好心理准备。

例如：此帖很雷，请带好避雷针再进。雷死我了，楼主也不事先提醒我们带避雷针。

设计思路

一种保护建筑物和电力设备免遭直接雷击的装置。其作用是利用尖端放电，减少建筑物或仪器内蓄积的电荷，缓和云层与物体间的电势差，防止雷击的发生。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。

当雷云对地放电通道发展到临近地面时，由于避雷针尖端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电击中也有着融化及爆炸的危险。避雷针具有一定的保护作用。保护范围的计算方法是由运行经验和实验室模型试验结果确定的。工程设计中常用的方法是认为保护半径是避雷针高度的函数。

最早记载

据《后汉书》记载，一次当时的重要宫殿未央宫和柏梁台遭雷电袭击发生火灾不久，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。由于这类瓦饰高于建筑物之上，即使是猛烈地落地雷，也通常只是击毁瓦饰而保留建筑物主体。

塔式设计

由于避雷针根据保护范围的要求，需要一定的安装高度，后来在此基础上就有了避雷针塔，也就是塔式避雷针（避雷塔），常见有以下几种规格：GFL角钢避雷针塔、GJT圆钢避雷针塔、GH钢管杆避雷针塔等多种形式的金属塔，右图所示的就是GFL系列的角钢避雷针塔。

避雷针塔的保护范围还要按照滚球法来计算保护半径和保护范围。

设置原则

(1)独立避雷针与被保护物之间应有不小于5m距离，以免雷击避雷针时出现反击。独立避雷针宜设独立的接地装置，与接地网间地中距离不小于3m。

(2)35kV及以下高压配电装置构架及房顶上不宜装设避雷针。装在构架上的避雷针应与接地网相连，并装设集中接地装置。

(3)变压器的门型构架上不应安装避雷针。

(4)避雷针及接地装置距道路及出口距离应大于3m，否则应铺碎石或沥青面5～8cm厚，以保人身不受跨步电压危害。

(5)严禁将架空照明线、电话线、广播线、天线等装在避雷针或构架上。

(6)如在独立避雷针或构架上装设照明灯，其电源线必须使用铅皮电缆或穿入钢管，并直接埋入地中长度10m以上。

参考资料

1.避雷针的工作原理和作用·电工之家