【正文】 屋面高的物體上 。 這樣 ， 不論屋面的斜度如何 ， 屋面上網(wǎng)格的尺寸可為 10m 20m左右 。 網(wǎng)格的寬度一般為 1520m。 二 、 接閃裝置 接閃裝置一般為在建筑物頂?shù)谋芾揍?、 避雷線(xiàn)或避雷帶 ， 近年來(lái)出現(xiàn)的消雷器 ， 拋開(kāi)關(guān)于消雷器的爭(zhēng)論不講 ， 實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)接閃裝置 。 在后一情況下 ， 內(nèi)部保護(hù)措施可以簡(jiǎn)化或完全不考慮 ， 尤其是不用考慮相鄰部件的保護(hù) 。 一 、 概述 外部的保護(hù)可直接設(shè)置在被保護(hù)的建筑物上 ， 也可在該建筑物上面或近旁設(shè)置一個(gè)獨(dú)立的屏蔽系統(tǒng) 。 在引下線(xiàn)上有相當(dāng)大的一部分電位差通過(guò)耦合而傳送到附近平行的導(dǎo)體上去 ， 因此在這些導(dǎo)線(xiàn)之間的電位差就減低了 。 因電流和電壓均在隨時(shí)間和空間的變化而變化 。 把鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土建筑物內(nèi)的鋼筋部分都連接成為一體 ， 則可獲得很顯著的效益而不增加費(fèi)用 。 沿建筑物四周分布的引下線(xiàn)與接閃裝置和接地極結(jié)合起來(lái)構(gòu)成一個(gè)籠子 ， 因?yàn)槔纂娏魍ㄟ^(guò)時(shí)要產(chǎn)生電壓降 ， 故為了與靜態(tài)的法拉弟籠區(qū)別起見(jiàn) ， 可稱(chēng)之為動(dòng)態(tài)籠 。 當(dāng) Re=5Ω， i=80kA時(shí) ， 此電壓可達(dá) 400kV. )/()/( dtdiranu ?? （ 195） ,10,10,10,10,1/ 432?ra iucia uuu ?? 然而 ， 在建筑物內(nèi)部電阻上電壓的影響通過(guò)電位 均衡而消除 ， 以圖 194所示的導(dǎo)體 C來(lái)說(shuō) ， 可在靠近地面處把導(dǎo)體 C和DC連接在一起 。 相比之下 ， 電阻電壓 u。 只有在電流波頭部分感應(yīng)電壓才高 。 同樣 ， 將電纜貼近引下線(xiàn)處 ， 例如在鋼柱上 ， 也將降低感應(yīng)電壓 。 約為 （ kV/m） （ kA/μs） 。 流經(jīng)引下線(xiàn)的雷電流 i， 對(duì) 1kA/μs的電流陡度 ，在沿半徑為 r的引下線(xiàn) DC的方向上 ， geec CCUCU??（ 194） 寬度為 a， 長(zhǎng)度為 1m的環(huán)路所感應(yīng)的電壓為 因此 ， 對(duì)于 分別可得 =0， ， ， （ kV/m） （ kA/μs） 。 圖 74所示的是另一種型式的環(huán)路 ， 它是由距離引下線(xiàn) DC中心為 a處的一根金屬導(dǎo)線(xiàn) B所構(gòu)成 。 圖中 i為雷電流 ， P為在引下線(xiàn)旁邊的孤立金屬部件 。 與此相比 ， 在金屬環(huán)路中感應(yīng)出危險(xiǎn)電壓的情況經(jīng)常出現(xiàn) 。雷電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)變化在金屬環(huán)路中感應(yīng)出電壓和電流，如圖 193所示。在很多場(chǎng)合可采取一種簡(jiǎn)便的措施，如鋪上厚度至少 20cm的絕緣層，這絕緣層可為礫石或?yàn)r青混凝土 。將不同直徑的環(huán)形接地極埋于不同的深度，如圖 192（ b）所示，可以把跨步電壓限制在安全水平。如圖 192所示。如果兼顧電位均衡目的而采用了環(huán)形接地極 或網(wǎng)形接地裝置，則電感的影響可以忽略。 eee RdtdiLU ?? （ 193） 圖 192 沿地表面的電位分布 （ a）無(wú)均勻壓措施；（ b）有均壓措施 i— 雷電流； Us — 地面電位； E— 接地電極； M— 接地網(wǎng)； R R R3— 不同深度和不同直徑的環(huán)形接地極 在圖 192（ a）中，表示當(dāng)電流 i通過(guò)單獨(dú)接地極 E而泄入大地時(shí)的電位分布；圖 192（ b）表示將接地極改為幾級(jí)環(huán)形接地裝置后電位分布的情況。 然而 ， 即使把無(wú)限數(shù)目的導(dǎo)線(xiàn)沿圓周排列在一起 ， 它的感應(yīng)電壓降也只是減小一些而已 。 如果使雷電流分布在幾條并聯(lián)的引下線(xiàn)上 ， 由于每根引下線(xiàn)的雷電流陡度系按并聯(lián)導(dǎo)線(xiàn)的根數(shù)成反比而減小 ， 所以感應(yīng)電壓降大為減低 。 但這一高電壓只出現(xiàn)于雷電流波頭存在的一瞬間 ， 為時(shí)也不過(guò) 1μs或更短 。 在截面為 50mm2的銅導(dǎo)線(xiàn)上 ， 電壓降僅為 （ ） ， 而在同截面鋼線(xiàn)上則為 （ ） 。 另外 ， 防雷裝置可用一個(gè)集中元件的電路來(lái)代表 。 波阻抗 Z約為 300500Ω。 b— 集中元件電路， Ui =L (di/dt)。 因而高層建筑的防雷接地問(wèn)題 ， 也就越來(lái)越引起人們的重視 。 這后一種情況對(duì)工作電壓和絕緣水平都很低的電子系統(tǒng)就顯得更為重要 。 與此不同 ，室內(nèi)防雷保護(hù)的目的 ， 則注重保護(hù)人身和室內(nèi)設(shè)施的安全 ， 特別是電氣裝置和設(shè)備等的安全 。 因此 ， 高層建筑的接地問(wèn)題也就顯得越來(lái)越重要 。 高層建筑的防雷保護(hù)接地 眾所周知 ， 高層建筑由于在地面凸起的高度更容易遭到雷電的危害 。 特別是近年來(lái)樓房越來(lái)越高 ， 樓內(nèi)隨著辦公自動(dòng)化的發(fā)展 ， 計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的大量使用 ， 對(duì)雷電干擾 、 地電位的干擾要求越來(lái)越嚴(yán) 。 室外防雷保護(hù)的目的是防止雷電直接擊中建筑物引起建筑物著火 ， 或擊壞建筑物的結(jié)構(gòu) ， 閃電放電必須用接閃裝置把它擋截并使雷電流通過(guò)引下線(xiàn)和接地極而安全地泄入大地 。 因此必須防止建筑物內(nèi)部及電氣裝置內(nèi)部由于過(guò)電壓而擊穿 ， 同時(shí)也應(yīng)把電氣系統(tǒng)內(nèi)的感應(yīng)電壓限制在安全值之內(nèi) 。 在電子計(jì)算機(jī)上 ， 一個(gè)微小的干擾可能造成電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓 ， 從而產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失 。 一、沿導(dǎo)線(xiàn)的電位降 當(dāng)雷電流通過(guò)接地引下線(xiàn)時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)的周?chē)a(chǎn)生磁場(chǎng)并沿著導(dǎo)線(xiàn)產(chǎn)生一電壓降（圖 191），在單位時(shí)間內(nèi)單位導(dǎo)體上的這種電壓降可以用下式表示 第一節(jié) 雷電流的效應(yīng) dtdiLdtdivZU01 )/)(/( ??（ 191） 圖 191 沿引下線(xiàn)的電位降 a— 行波 U1 = (Z/u) (di/dt)。 DC— 引下線(xiàn)； Z— 波阻抗； L— 電感； R— 電阻 它由傳播速度 v=300m/μs及波頭陡度為 di/dt的電流所產(chǎn)生 。 根據(jù)以上的數(shù)值 ， 對(duì)陡度為 kA/μs的雷電流來(lái)說(shuō) ， 沿導(dǎo)線(xiàn)的電位降約為 。 沿導(dǎo)線(xiàn)的電壓夾降為 式中 L—— 導(dǎo)線(xiàn)電感 R—— 有效電阻 i —— 雷電流 ui—— 電位降 Z、 R、 L—— 引下線(xiàn) DC的波阻抗 、 電感 、 電阻 iRdtdiLu i ?? （ 192） 長(zhǎng)導(dǎo)線(xiàn)的電感約為 ， 由此可知 ， 對(duì)于陡度為 1kV/μs的雷電流來(lái)說(shuō) ， 其電感電壓降約為 kV/m， 在波頭的持續(xù)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線(xiàn)上的電阻電壓降微不足道 。 以測(cè)量到的最大雷電流陡坡 100kA/μs來(lái)計(jì)算 ， 在 10m長(zhǎng)的單根引下線(xiàn)上 ， 電感電壓降約為 。 由于電暈損耗 ， 這一電壓將進(jìn)一步降低 。 但這一關(guān)系只適用于根數(shù)不多而長(zhǎng)度相近的并聯(lián)引下線(xiàn) 。 二 、 接地極本身及其附近的電壓降 當(dāng)雷電流 i通過(guò)接地極流入大地時(shí) ， 沿地表的電位分布見(jiàn)圖192， 在入地點(diǎn)和大地上遠(yuǎn)處某一點(diǎn)之間將產(chǎn)生一電壓降 ? 式中 Le—— 接地極的有效電感 Re—— 相對(duì)于真正零電位面的電阻。對(duì)于短接地極可不計(jì)電感的影響，對(duì)于較長(zhǎng)的接地極要考慮接地極的電感，但長(zhǎng)度更長(zhǎng)時(shí)需視為波阻抗，在電阻率很高的土壤中，單根長(zhǎng)接地極的波阻抗為 150Ω。接地電阻并不影響著沿周?chē)孛娴碾娢环植?。離接地極越遠(yuǎn)，所造成跨步電壓越低。 為了把建筑物入口處的跨步電壓減小到最低值，可埋設(shè)一個(gè)如圖 192中 M所示的接地網(wǎng)。 三、感應(yīng)電壓 閃電通道上電荷隨著時(shí)間的變化產(chǎn)生位移電流，并使絕緣的金屬物體得以電容性充電。 圖 193 雷電流的電感效應(yīng) U— 引下線(xiàn)的電壓； DC— 引下線(xiàn)； P— 對(duì)地電容為 Ce對(duì)引下線(xiàn)電容 Cg的孤立金屬部件； L— 與引下線(xiàn)之間的互感為 M的金屬環(huán)路 在偶爾情況下 ， 金屬部件 P與引下線(xiàn)或某一接地部分間的電場(chǎng)可以增強(qiáng)到發(fā)生擊穿的程度 。 但總的來(lái)說(shuō)這種危險(xiǎn)只出現(xiàn)于陡度大的雷電流波頭部分 ， 而持續(xù)的時(shí)間不會(huì)超過(guò) 12μs， 感應(yīng)電壓的大小與環(huán)路的尺寸及距離雷電流通過(guò)的導(dǎo)線(xiàn)遠(yuǎn)近有關(guān) 。