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避雷針

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現代防雷科(kē)技的(de)應用(避雷器廠家)

人氣:3239發表時間:2018-06-05

  雷電對房屋的(de)危害,使建築業最早将防雷提上議事日程。早在三國(guó)和(hé)南北(běi)朝時期,我(wǒ)國(guó)就出現了有(yǒu)關防雷設施的(de)記載,如(rú)孟奧的(de)(北(běi)證記》雲:“淩雲台南角一(yī)百步,有(yǒu)白石室,名避雷室。在一(yī)些高(gāo)大的(de)殿宇中,也常有(yǒu)所謂的(de)“雷公柱”之類的(de)結構,面許多古建築物屋脊上的(de)吻獸、龍嘴伸出的(de)蛇須,有(yǒu)的(de)就用鐵絲通到地(dì)下。如(rú)1100年(nián)重建的(de)湖南嶽慈氏塔。從塔頂就有(yǒu)6條鐵鍊沿6個角垂直到地(dì)面,用以防止雷電破壞。北(běi)京通縣古塔,原來也是自(zì)風磨銅寶頂引下鐵鍊埋入地(dì)中來實現良好接地(dì)。這些都表明我(wǒ)國(guó)很早就有(yǒu)了較好的(de)建築物助雷措施和(hé)方法,但它們(men)還不能稱之為(wèi)防雷科(kē)技,面隻不過是實踐經驗罷了。因為(wèi)當時并沒有(yǒu)依靠實驗研究和(hé)科(kē)學(xué)方法,形成一(yī)門嚴密而系統的(de)科(kē)技理(lǐ)論來支持和(hé)宣傳它們(men),所以到現在普遍都失傳了。
  實際上,防雷從富蘭克林解決了對雷電的(de)定性認識和(hé)發明避雷之後才算進入了真正的(de)科(kē)學(xué)時代.人們(men)很快就普遍采用避雷針來保護建築物免遭直接雷擊,而且在19世紀之前,建築物內(nèi)的(de)人員和(hé)設備史由此而相應受到了防雷保護。
  1876年(nián)貝爾 (AC G,Bell 1847-1922)發明電話後,社會需求很大,僅1880年(nián)美國(guó)就有(yǒu)4800部電話。架空長(cháng)導線的(de)出現,人們(men)便明顯地(dì)感受到雷電的(de)幹擾噪聲,以及随之而來的(de)雷電損壞線路和(hé)終端設備的(de)事故。為(wèi)了保護通信設備和(hé)人員,19世紀80年(nián)代又出現了第二種起雷裝置一(yī)導雷器, 如(rú)1.4所示。它實際上就是一(yī)個火花,放電間隙或火花放電間隙再串聯一(yī)個熔新器,今天還能見到的(de)氣體放電管串聯熔絲的(de)保安器在原理(lǐ)上完全相同。把它并接到電話入戶線與大地(dì)之間,當雷電線在架空長(cháng)導線上産生的(de)高(gāo)電壓傳到此處時,火花放電間隙被擊穿短(duǎn)路,使雷電流洩放入地(dì)。

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  1887年(nián),英國(guó)倫教籌資百萬英鎊建立供電公司,标志着電力供應由分散的(de)一(yī)家一(yī)台發電機(jī)轉變成中心電站集中供電的(de)開始。集中供電大大降低(dī)了電力成本,于是長(cháng)距離(lí)的(de)輸電線網和(hé)變電站也随之迅速擴展開來。與此同時,為(wèi)了減少電力傳輸損耗,電力傳輸線上的(de)電壓也城來越高(gāo)、這樣輸電線網與變電站的(de)過電壓防護和(hé)防雷也就成了電力部門必須解快的(de)重要問題。由于對絕緣和(hé)高(gāo)壓輸電研究的(de)需要,電力部門建立起了高(gāo)壓實驗室,這就為(wèi)人工模拟雷電的(de)研究創造了物質條件。防雷保護與過電壓保護結合在一(yī)起,研究絕緣閃絡與閃電過程也結合在一(yī)起,因此20世紀雷電科(kē)技也就從建築領城轉移電力輸送領域,這樣雷電科(kē)技的(de)發展業從高(gāo)空轉向地(dì)面,西且還主要偏重于工程應用,現在對于雷電的(de)研究仍在電力行(xíng)業內(nèi)進行(xíng),而原本是雷電科(kē)學(xué)發展史上的(de)主角---研究大氣電學(xué)物理(lǐ)工作者-隻好把研究目光投向其他方向,為(wèi)其他高(gāo)科(kē)技服務了。


  雷電在電力傳輸線上産生的(de)過電壓會對人員和(hé)設備造成危害。必須采取适當的(de)措施予以保護。不過,19世紀輸電線路的(de)額定電壓并不高(gāo),而且線路也不像現在這麼長(cháng),線路上落雷較少,所以對于防雷的(de)要求主僅僅局限在防止雷電感應過電壓所引起的(de)事故上。為(wèi)了保護直流發電機(jī),19世紀90年(nián)代,場姆森(E Tomson)研制出了磁吹間隙,如(rú)圖1.5所示。它是由一(yī)個角形放電間隙和(hé)一(yī)個磁吹線圈組成的(de)裝置,這就是20世紀中葉使用的(de)避吹滅弧避雷器的(de)前身。為(wèi)了限制電力系統在間隙放電時的(de)工頻續流,随後德國(guó)又研制出帶串聯線性電限的(de)角形間隙,這可(kě)以說就是閥型避雷器的(de)皺形。


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  為(wèi)了降低(dī)電力先上的(de)感應過電壓,1914年(nián)德國(guó)佩特森(W.W.Lewis)雖然認識到威脅線路絕緣的(de)不僅是雷電感應,還有(yǒu)直擊雷,但他們(men)依舊(jiù)認為(wèi)架設避雷線的(de)首要目的(de)還是在防雷電感應,随着電力系統額定電壓的(de)不斷提高(gāo),輸電線路的(de)不斷增長(cháng),直到20世紀30世紀末,才由美國(guó)阿熱頓(Atherton),英國(guó)幸普生(G.C Simpson)瑞典洛林德(H.Norinder)以及德國(guó),瑞士一(yī)些學(xué)者指出雷電感應其實是對高(gāo)壓線路并無危險,于是人們(men)才逐漸明白,對于100kv以上的(de)輸電線路,避雷線乃是防直擊雷的(de)基本保護裝置。


  由于避雷線應用有(yǒu)效,1934 年(nián)美國(guó)瓦斯和(hé)電力公司(AGE) 開始采用避雷針和(hé)避雷線來保護變電站。與此同時,在建築物的(de)避雷裝置中也出現了避雷帶。這種發展帶有(yǒu)一(yī)定的(de)必然性,因為(wèi)當時的(de)樓房建築已普遍使用些金屬構件,利用建築物的(de)部件做(zuò)避雷裝置可(kě)以降低(dī)造價。緊接着便是20世紀50年(nián)代後迅速流行(xíng)起來的(de)籠式避雷網,它休現了電磁場理(lǐ)論創立者麥克斯韋(J.C Maxwell, 1831-1879) 在英國(guó)防雷協會1876年(nián)會上所倡導的(de) “法拉第籠”的(de)概念。因為(wèi)現代高(gāo)樓的(de)鋼結構或鋼筋混凝土結構已經十分接近“法拉第籠”的(de)條件,隻要在施工中采用焊接方法就很容易實現籠式避雷網,這樣可(kě)以說它是目前建築物防雷最完美的(de)形式。


  不過,即便建築物采用了籠式避雷網,但也不能不考慮電力上的(de)雷電波侵人,于是又出現了各種避雷器來将雷電流分流人地(dì),以防止侵入建築物內(nèi)部造成危害。1907年(nián),美國(guó)出現鋁電解避雷器,它利用在不同電壓下能通過閥截電流的(de)特性阻斷工頻續流,曾用于100kV的(de)高(gāo)壓電網中。1908 年(nián),瑞士莫斯克( Moscick)提出利用高(gāo)壓電容器作為(wèi)防雷元件的(de)方案,該方案通常将高(gāo)壓電容器與電抗線配合起來使用,如(rú)圖1. 6所示,這樣便構成了防雷吸波器。這一(yī)思路至今仍為(wèi)國(guó)內(nèi)外保護旋轉電機(jī)所利用,隻要安裝适當,可(kě)以獲得良好的(de)防雷效果。1927年(nián),美國(guó)還出現一(yī)種非遊離(lí)氣休遮斷續流的(de)管型避雷器,它主要用來保護發電廠、變電站的(de)進線段和(hé)線路上的(de)絕緣弱點。20世紀50年(nián)代初,磁吹閥型避雷器問世,由于性能優秀,得到了電力系統較廣泛的(de)應用。不過很快,1968 年(nián)日木松下公司又研制出新一(yī)代的(de)金屬氧化物避雷器,性能更加優秀,它主要利用了氧化鋅壓敏陶瓷的(de)非線性特性,沒有(yǒu)放電間隙,目前已經成為(wèi)電力避雷器的(de)主流産品。

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  進人20世紀70年(nián)代後,随着通信、計算機(jī)、信息與控制等技術的(de)迅速發展,大量電子(zǐ)設備被普遍使用,于是雷電危害又變得廣泛而嚴重起來。在這些電子(zǐ)設備中,由于采用了大量的(de)CPU、ROM、RAM以及大規模集成電路等電子(zǐ)元器件,其耐雷電過電壓能力降低(dī)了10的(de)6次方~10的(de)8次方倍。不僅電源線上的(de)雷電過電壓會造成設備損壞,就是雷電在通信、信号及其控制線上産生的(de)浪湧電流也會對設備造成嚴重的(de)幹擾或破壞,因此防雷科(kē)技又面臨着向弱電系統的(de)一(yī)次大轉變。


  從近二十多年(nián)來新發現的(de)雷害起因來看,主要是雷電電磁脈沖(LEMP)在這些高(gāo)新技術産品上發生了作用,它與過去(qù)的(de)防直擊雷雷電波侵入的(de)措施關系并不太大,因此要消除當今的(de)雷電災害,必須要做(zuò)好對雷電電磁脈沖的(de)防護工作。按照目前情況,要達到此目的(de),首先還成大力發展與人類科(kē)技進步相适應的(de)雷電科(kē)技,更深入地(dì)探讨雷電本質及其特性。同時還需了解被保護電子(zǐ)設備的(de)基本原理(lǐ)、性能特性及其使用的(de)電磁環境要求。其次,應在防雷的(de)總原則下努力創新防雷方法,研制新的(de)防雷器材,并掌握現有(yǒu)防管器材的(de)性能及其應用範圍,識别和(hé)操棄欠成熟和(hé)/或不科(kē)學(xué)的(de)防雷産品和(hé)方法,不為(wèi)經濟利益而陷人誤區。最後,現代防雷都是系統工程,切忌以偏概全、主觀臆斷,或脫離(lí)實際,紙上談兵(bīng)。總之,隻有(yǒu)虛心學(xué)習、不斷探索、勇于實踐,方能實現這次防雷大轉變。