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避雷针电场强度及保护角数值计算

发布时间:2016-10-31 20:19:48

木节十,通过介绍有限元数值计算得到普通避雷针及茛周同电场强度分布的特点,防雷厂家并根据电场强度分布,分析先导发展的可能性,估箅避雷针叫能的保护角。

普通避雷针在先导发牛之前,针尖存在电晕现象,电晕电荷在空间按一定的形式分布,电荷的极性与避雷针的极性相同,因而,空间电晕电荷的存在对先导的继续发展具有一定的阻6悱用。

二、计算结果

假定市间没有电荷,午电极顶端的电场强度为3Mv/m时空间电位分布云圃如图3—5所示,电极尖端附近电场强度分布云图如图3—6所示,电极附近电场强度等值线田如图3-7所示—山计算可知,当无空间电荷存在,电极顶部1 m处空间儿场强度达到1200V/m时(称为标称场强),电极顶端的表d/电场强度最大值叮达3MV/m,即先导可出现和发展。计算结果综合结论如表3-1所示

从数值计算结果看,电晕产生的空间电荷密度达到lffTC/m3,

雷针几乎没有接闪的可能。而这个电荷密度在第二章中提到,只要有100nA的电晕电流,在100~200s的短时间内极易达到。

前面介绍厂避雷针顶部的情况,下面是对避雷针附近电场强度的计算介绍。

在㈩现电晕后产生的空间电荷将避雷针附近的高场强区移小,会加强周围的电场强度,假设周围物体表面电场的值达到如前所述的标秘塌强的一半时,作为临界保护范闹,日雀这些点下的物体有与避雷针相同的等效自径;即这些物体[:方lm处场强达到标称场强时,防雷厂家放电先导就会山这些物体I·发㈩。避雷针上方达到2倍标称场强时,周闹物体上方1m处就达到]倍的标称场强,作为保护极限,:

如同3-8所示计算区域,以x为坐标,在x方向取lm·个点作乖线与各保护角度线相交,并选取各保护角上的计算地场值,不考虑丰间电荷的空问电场强度分布见表3-2,考虑电晕电荷的空间电场强度分布见表3—3,;扑,卜部分表示人于标称场强]200v/m的一十时保护可能火败,,

由衷3—2可知,没有中间电荷时,除厂靠近避雷针尖附近的物体有可能产生与避雷针的仙日竞渡放电外;保护角达到65‘以上都是可能的,

由表3—3可知,一日山现10’c/m’空间电荷分布,普通避雷钊几乎没有保护角,45‘为临界极值。40’以下都有火败可能。

空间电荷为]0”C/m’时的保护范围见图3—9。普通避雷针防雷厂家实际保护范围很小,且不稳定。如果电荷密度冉大一惦,保护范围就不存在了。

普通避雷针由于在上行九导形成之前.针尖存在长吲司电晕现象,避雷针周同卞间电晕电荷与针尖的极性相同,电晕产生的空间电荷的存在刘上行先导的发展具有很大的阻碍作刚。L月而,保护成功率很低;类似发生电晕的保护装置,比如电力超高爪线路架宁地线、消雷非等装置没有可信的保护范围可言:

第四有效接闪器

在第‘章中.通过论证、数值计算和推导,证明普通避雷针没有稳定的接闪能力,而各种广外厂程义需要有保护设施。引雷用途的接闪揣(日前习惯称为避雷针)就是个非常重要的核心环节,在很人程度上决定了保护能否成功。

本章不介绍如何占设计和制造接闪揣,只提出基本要求和检验内容。凄片可以根据本章所述内容,去判断正在使用的各种接闪器能否稳定接叫,比如提前放电、滞后放电等各种作用的设捂-