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S 11 (已投气象科技)
独立接闪杆闪击次生的负面效应及减负方法探讨

包炳生 1 廖必军 2 杨安良 1

1 浙江省大气探测技术保障中心,杭州 310017;2 丽水市气象局,丽水 323000
摘要
摘要:独立接闪杆引雷入地过程将产生“瞬态高电位、电磁感应与感生电压,可能将过电压
传导、耦合到电气或电子设备,或者当巧遇行人经过造成跨步电压危害”的负面效应。根据
电磁场理论,进行了相关计算、分析,提出了降低独立接闪杆负面效应的方法,并在文物防
雷工程中做了设计、实施应用。
关键词:高电位;感生电压;跨步电压;负面效应;降低;方法;应用

引言
众所周知,避雷针是富兰克林 1749 年发明的,由于它的推广使用,使得人类居住、活
动环境的建筑物基本上免除了大强度、大能量的直击闪电袭击,人类被直击闪电击死的现象
减少到微乎其微。“避雷针”英文为“Lightning rod ”,由于避雷针的功能是将闪电引入本身
泄放入地以保护建筑物或被保护物避免闪击,首次翻译者也许按其功能效果将它翻译成了
“避雷针”,且被国人所沿用。《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010版将“避雷针”正名
为:“接闪杆”[1] 似乎更贴切英文原意。
随着科学技术的迅猛发展,电子信息时代的到来,以超大规模集成电路为核心的弱电设
备的普及,如微计算机等等较为脆弱,如果是独立接闪杆在它引雷入地的过程中产生的瞬态
高电压在其周边一定范围内产生电磁感应传导、耦合效应可能损坏弱电设备。GB 50057-2010
版规范中对格栅形屏蔽建筑物附近遭雷击时在 LPZ 1 区内电力线路、信号线路可能形成的环
路感生电磁感应电压具有计算公式[1]。但在“建筑物的防雷措施”内容中虽将保护人身安全的
防跨步电压的措施写入规范,规范却没有给出闪电闪击跨步电压计算公式,也没有给出闪电
闪击跨步电压达到什么量值范围可能将对人体造成伤亡事件,规范也未说明如何验证闪电闪
击跨步电压,一旦独立接闪杆引雷入地刹那当人经过其周边将可能被跨步电压电死;因此,
不难理解独立接闪杆可能次生的“负面效应”。
接闪杆吸引闪电状态,国内防雷领域有多人研究,如:任晓毓, 张义军等,“雷击建
筑物的先导连接过程模拟[2]”;钱冠军、王晓瑜,“避雷针保护范围及其物理模型[3]”;
马宏达,“各种接闪杆的结构及其防雷性能[4]”;都对接闪杆吸引闪电的吸引半径问题做过
探究。解广润著作“电力系统接地技术[5]”,王巨丰,齐冲等. “避雷针使用中的相关问题
的探讨[6]”;文献中间接的或直接的涉及了独立接闪杆的“负面效应”问题。现代防雷工程
如何降低独立接闪杆的“负面效应”的具体做法值得探讨研究,本文将对独立接闪杆的“负
面效应”产生原理,相关具体数据,降低方法做以探讨。

1. 接闪杆吸引闪电性能状态
一定几何形状和高度的独立接闪杆能否吸引闪电袭击立杆顶端接闪, 可用吸引半径 R a
[3,4]
来表述. R a 不仅是闪电电流的函数, 也是独立接闪杆高度的函数, 并和独立接闪杆
的几何形状有关. 因为不同形状、高度的独立接闪杆, 在同一闪电电流的下行先导作用
下感应的电场强度不同。吸引半径 R a 可用下