避雷针制作、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。 8.避雷针一般采用圆钢或钢管制成,其直径不应小于下列数值: a独立避雷针一般采用直径为19mm镀锌圆钢。 b屋面上的避雷针采用直径25mm镀锌钢管。c水塔顶部避雷针采用直径25mm或40mm的镀锌钢管 d烟囱顶上避雷针采用直径25mm镀锌圆钢或直径为40mm镀锌钢管e避雷环用直径12mm镀锌圆钢或截面为100mm2镀锌扁钢,其厚度应为4mm. 9 避雷针宜采用圆钢或焊接钢管制成,其直径不应小于下列数值: 针长1m以下:圆钢为12mm 钢管为20 mm 针长1-2m:圆钢为16mm 钢管为25mm 烟囱顶上的针:圆钢为20 mm 钢管为40 mm 避雷针制作与安装注意的质量问题: 焊接处一不饱满,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。
地凯限流避雷针能在雷云电场的作用下,产生提前先导通道,提高避雷针的虚拟高度,使雷电在保护范围内发生闪击时能准确地击在避雷针上,避免了传统避雷针的“侧击”和“绕击”现象。
雷电在发生闪击后,限流避雷针在阻抗变换器的作用下,能有效地将可能发生的几十千安到上百千安的雷电流变成数千安入地。避免了传统避雷针接闪后的强电流入地时产生的二次效应;减弱了大电流入地出现的反击和强电磁干扰产生的感应过电压。因限流避雷针的入地电流较少,是防直击雷的理想设备。
在《汉书•五行志》中,记有“文帝七年六月癸酉,未央宫东阙灾”、“太初元年,柏梁台灾”等数十条这样的记录。在柏梁台遭雷击后重建时,有个方士向汉武帝提出在屋顶设“鸱尾”的防雷击方法。
“鸱尾”就是在屋脊上安装一些由铜铁所制,状如牛角一样的金属尖端刺向天空的装置。经过长达数千年的变化,“鸱尾”已有多种外形。有变为龙形物以铁制龙舌或龙须,龙尾刺向天空的;也有呈鸟鹊或雄鸡状。虽然这些安装在屋脊上的装饰物的外形都不尽相同,但是它们都有几条铁制尖端物刺向天空,这就是它们共同的特点。
除了“鸱尾”外,在我国古代的许多建筑物上还设置有各种动物形状的瓦饰,尤其是那些昂首向上伸舌并涂有一层金属涂料的吻兽,实际上已经起到了避雷的作用。
例如,江苏省高淳县固城湖西北有一“保圣寺塔”,建于239年,总高31。5米。塔顶就有4米高的铁制古刹,是由覆钵、相轮、宝葫芦等几部分组成。该塔长期以来虽多次损坏,却未遭雷击,看来塔顶铁刹也起了避雷的作用。
在我国古代的许多高大殿宇的建筑群中,常有所谓的“雷公柱”之类的设置,而这些设置通常是采用一些容易导电的材料直达地下,这实际上就是最原始的“避雷针”。
一圈是避雷带,准确说那一圈是接闪器,下面是支撑。避雷针看起来基本上就是细长,像针的样子。
避雷针 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。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。现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱,富兰克林没有受伤。在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后,富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时,他就从两者的类比中作出过这样的推测:既然人工产生的电能被尖端吸收,那么闪电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验,而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想,若能在高物上安置一种尖端装置,就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置:把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端,在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避协装置称为避雷针。经过试用,果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。而避雷针在最初发明与推广应用时,教会曾把它视为不祥之物,说是装上了富兰克林的这种东西,不但不能避雷,反而会引起上帝的震怒而遭到雷击,但是,在费城等地,拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针,在大雷雨中却安然无恙。由于避雷针已在费城等地初显神威,它立即传到北美各地,随后又传入欧洲。避雷针传入法国后,法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针,后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。但法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被人们珍藏在枕头下面,而仿照避雷针式样的尖顶帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。避雷针传入英国后,英国人也曾广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但美国独立战争爆发后,富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说英国当时的国王乔治二世出于反对美国革命的盛怒,曾下令把英国全部后家建筑物上的避雷针的尖头统统换成圆头,以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立,这真是避雷针应用史上一件有趣的事情。它的工作原理是: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,而静电感应时,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人大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全.
管形避雷针,阀型避雷针,磁吹避雷针及其活性氧化锌避雷针等,这几类避雷针在市场上的价位也从几千元到过万不一。由于活性氧化锌避雷针技术性较为完善可以承担大电流的遭雷击,而且当遭雷击中避雷针时还能限定避雷针上的工作电压,因而被普遍应用。
避雷针关键由接闪杆,引下线和接地系统构成。在云层集聚有很多电荷时,安装在高空的接闪杆本身电位差较低,就可以与云层的电荷互相吸引住。
可以产生电荷互相吸引住,是因为彼此的电荷是异性朋友电荷。在接闪杆吸引住了云层电荷后,根据引下线将电荷向下正确引导进而传到接地系统中,将引进的电流分散化到地面中如,进而防止了雷击打中工程建筑物件产生风险。
雷雨天气,高楼上空出现带电云层时,迅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,而静电感应时,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人大地,使其不对高层建筑构成危险,保证了它的安全。 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。
电视机室外天线不宜装避雷针 一些用户在室外天线上装设 0.5 - 2米长的铁杆做避雷针,结果不起避雷作用,反而将雷电引到电视天线上传入电视机,造成机毁人亡。避雷针实际是“引雷针“ 。它把空中雷电电荷引向自身。再经接线引入大地, 使其它物体免受雷击。而使雷电压引入电视机,就会使电视机承受几十 万伏到几百万伏雷电高电压,必然会使电视机毁坏; 如果当时有人收看电视,收看人也会被雷击伤、击死。因此,必须拆除电视机室外天线上所装的避雷针。使用室内天线时,雷雨天可以照常收看电视节目。但用室外天线时,雷雨天应装好防雷装置,并可靠接地,否则就不应收看。同时还必须将 室外天线插头从电视机上拔下,并将室外天线接地,以防雷击天线损坏电视机和危及人身安全。 避雷针的历史 雷电是地球上最常见的一种自然现象。整个地球表面平均每秒钟有100多次闪电。闪电的中心温度可以高达17000~25000℃,并在1‰到1/10秒之内释放出几百万至上亿焦耳的能量……一次长距离的闪电要经历50次左右的转折才落到地面上,在空中留下了一条蜿蜒曲折的轨迹。闪电时电流的颠值可以达一万安培,给地球带来5库仑电量。闪电的形状有树枝状、条状、片状、串珠状和球状。其中以罕见的球状闪电最引起科学家们的兴趣。19世纪有人做过1000多次闪电观测纪录。颜色各种各样,最常见的是红、橙、黄三种。移动速度比较慢,存在的时间在1到5秒之间。火球在消失的时候会发生猛烈的爆炸,具有很大的破坏力。1989年8月15日我国青岛黄岛油库就由于球状闪电的袭击引起储油罐大爆炸。美国科学家在北美大草原陨石观测网观测了12万张闪电照片后认为球状闪电是从普通闪电的末端分离出来的,球状闪电是“被激发的亚稳定态分子和等离子体的凝结块”。 避雷针的发明迄今已有240多年的历史了,由于它的保护使万千幢高楼大厦摆脱了雷电的威胁,为人类的文明和繁荣作出了贡献。后来英王乔治三世命令英国使用顶部为球状的避雷针,法国人则把避雷针的头部制成圆锥形。而美国则一直坚持使用富氏尖头避雷针。据《纽约时报》报道,今天美国使用的新型避雷针外形像鸡毛掸子,顶端引出2000条细细的导线,导线呈辐射状,它可以驱散聚集在建筑物周围的静电荷,有很强的避免形成闪电的能力。我国解广润教授发明的半导器消雷器也是一种新型的避雷装置。 我们聪明的祖先远在西方之前就发明了避雷装置,并在实践中应用。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了这一类金属瓦饰,有的是龙、有的是飞鱼和雄鸡。尽管没有引导线与地面连接,但大雨淋湿的屋檐和墙壁,自然起到了接地的作用。由于这类瓦饰高于建筑物之上,即使是猛烈的落地雷,也通常只是击毁了瓦饰而保全了建筑物主体。 大约在三国时期,工匠们已经意识到接地的重要,他们在建造远远高于一般建筑的古塔时,顶部安装了钢铁制造的“葫芦串”,自然着眼于避雷的目的。而且还把它与涂了金属粉末容易导电的塔心柱连接起来,柱的下端又设置了贮藏金属的龙窟,组成了一套十分完整的避雷装置。如江苏省高淳县的保圣寺塔始建于公元229年的三国时期,塔高31.5米,远远高于周围的建筑群,由于塔顶安装了4米高的铁制古刹,由覆钵、相轮和宝葫芦等部分组成,至今历经千年风雨而从未遭雷击。明代,由金属杆、接地线组成的完整的避雷装置也出现了。1688年西方传教士马卡连来华,在《中国札记》上写道:“中国有些建筑物的屋顶上有一种叫做龙的装饰物,它头部仰向天空,张着嘴。这些怪物向上伸出的舌头是根尖端的金属芯子,另一端和埋在地下的金属相接,能让雷电跑到地面去而不伤害建筑物。”就按这位西方人的记载来算,也要比富兰克林早了70余年! 避雷针的构造特点 常规避雷装置及其发展 1750年,富兰克林提出以针尖放出电荷缓慢中和雷云中的电荷的避雷针用来防雷。后来的实践证明,它不能“避雷”,而是将雷引向自身来保护其周围的设备。随后俄国罗蒙诺索夫在重复了富兰克林的著名风筝试验(他的朋友利赫曼和他一起试验,因被引下的直击闪电击中而牺牲)之后,于1753年发表的论文(关于因电力而产生的大气现象的发言)中也对此作了重要论证。一个鲜为人知的重要事实是,富兰克林发表避雷针理论之后不久,法国一位工程师即按其理论建立一个避雷针,并且很快发生一次接闪。这是人类首次主动设法改变雷闪途径,也是直击雷可以防护的证明。这位法国工程师作为一个正直的科学家,当即高兴地报告了富兰克林避雷针的引雷成功。 避雷针的实际应用,必须解决的是它的保护范围问题。这是在试验室和实际应用中多年逐步定量化的,而且其精确性已基本满足了工程设计的需要。正是各国高压输电和电力系统的发展推动了这一科研工作的前进。 1925-1926年,Peek第一个在实验室内利用冲击电压发生器造成“人工雷”对避雷针模型放电,研究保护范围—保护系数与雷云高度对针高之比(H/h)的关系,并研究了雷云极性对保护系数的影响。1930-1934年,各国开始广泛利用避雷针保护发电厂和变电所。当时230KV电网已经出现多年,287KV超高压电网正在建设中。如美国煤气和电力公司(AGE)1934年开始用避雷针、避雷线保护变电所,避雷线的保护范围是这样确定的:当架构强度足够时,每保护水平距离0.45m,避雷线悬挂高度要抬高0.3m;架构强度受限制时,每保护水平距离0.6m,要抬高0.3m。这分别相当于保护角56°和64°。这与日本60年代末的防雷规范60°相近。到60年代初(1963年Davis)、70年代初美、英等国对保护输电线路的避雷线的保护范围陆续提出击距理论,即考虑雷电流辐值的大小来选定保护范围。我国高电压工作者(朱木美教授指导王小瑜同志)在职1962~1964年研究输电线路防雷时也提出了类似方法。至于用来保护发电厂和变电所,我国50年代因担心避雷线断线会波及全厂和全变电所而只采用避雷针。到70年代中期,才明确避雷线可用于发电厂和变电所的保护。 避雷针的发明者——富兰克林 1749年,波尔多科学院悬赏征求这样一个问题的答案:“在电和雷之间有什么类似之处?”一个叫巴巴雷特的医生在论文中宣称:电跟雷是一回事。他的论文因此而中奖。 在美国的费城,有一位叫富兰克林的科学家,有一天他做了一个轰动世界的实验。 他用丝绸做了一个大风筝,在风筝的顶端绑了一根尖细的铁丝,铁丝连着放风筝的线,线的另一端系上绸带,在绸带和线之间挂了一把钥匙。当外面下起大雨,雷电交加的时候,富兰克林放起了风筝。突然一个闪电打到了风筝上,电通过铁丝一直传到了钥匙上,这时,富兰克林有了一个想法:既然电能沿着风筝的线慢慢走下来,那能不能在高楼上给电搭一个梯子,让电乖乖地走下来呢?这样,建筑物就不会被高楼击坏了。 他先在自己家做实验:在屋顶的烟囱上安装了一根三米长的尖顶细铁棒,在细铁棒的下端绑上金属线,沿着楼梯把金属线引导楼底的水泵上。将经过房间的那段金属丝分成两段,各挂一个小铃,当雷电从细铁棒进入,两股线受力,小铃就会摇晃发出响声。 一天,暴风雨来了,在雷声、雨声的“伴奏”下,守侯在小铃旁的富兰克林听到一个小铃发出清脆悦耳的声音,他高兴地笑了。富兰克林把那根细铁棒称做“避雷针”。 避雷针的发明引起了教会的反对,他们认为:装在屋顶的尖杆指向天空是对上帝的不敬,是要受到上帝惩罚的。然而,有一次在一场雷雨后,教堂着火了,而装有避雷针的房屋却平安无事,于是避雷针很快就被人们接受了。现在,高楼上都装了避雷针。 在进行风筝实验之后的当年,富兰克林就发明了避雷针。其办法是:在建筑物的最高处立上一根2米至3米高的金属杆,用金属线使它和地面相连接,等到雷雨天气,雷电驯服地沿着金属线流向地下,建筑物就不会遭雷电了。 富兰克林为了推广避雷针的使用,专门写了《怎样使房屋等免遭雷电的袭击》的文章。文章发表后,美国的各个城市马上就开始安装避雷针。但这却遭到教士们的反对,他们说雷电是上帝的震怒。避雷针在法国也受到了强烈反对。圣奥梅尔的居民对当地安装了避雷装置的人提出控告,他们害怕惩罚这种亵渎行为。 避雷针是早期电学研究中的第一项具有重大应用价值的技术成果,它不仅使人类免受“雷公”肆虐之苦,而且也使雷电和上帝脱离了关系。