避雷針設(shè)計(jì)

由于避雷針根據(jù)保護(hù)范圍的要求，需要一定的安裝高度，后來在此基礎(chǔ)上就有了避雷針?biāo)?，也就是塔式避雷針（避雷塔），常見有以下幾種規(guī)格：GFL角鋼避雷針?biāo)JT圓鋼避雷針?biāo)?、GH鋼管桿避雷針?biāo)榷喾N形式的金屬塔，圖8所示的就是GFL系列的角鋼避雷針?biāo)?

避雷針?biāo)谋Ｗo(hù)范圍還要按照滾球法來計(jì)算保護(hù)半徑和保護(hù)范圍。

據(jù)《后漢書》記載，一次當(dāng)時的重要宮殿未央宮和柏梁臺遭雷電襲擊發(fā)生火災(zāi)不久，就有一位名叫勇之的方士向漢武帝建議，在宮殿的屋脊上安裝“鴟魚”來防止災(zāi)難。此后兩千年來，我國古建筑的屋脊上大多安裝這一類金屬瓦飾，有的是龍，有的是飛魚和雄雞，它們雖然形狀各異，卻都有尖狀物指向天空，盡管沒有引導(dǎo)線與地面連接，但大雨淋濕的屋檐和墻壁自然起到了連接地面的作用。由于這類瓦飾高于建筑物之上，即使是猛烈地落地雷，也通常只是擊毀瓦飾而保留建筑物主體。

避雷針由接閃器、接地引下線和接地體3部分組成。接閃器通常采用直徑為15～20mm、長度為1～2m的圓鋼或鋼管，固定于支柱上端經(jīng)接地引下線與接地體連接。

當(dāng)雷云對地放電通道發(fā)展到臨近地面時，由于避雷針尖端突出地面并有良好接地，在針尖附近的電場強(qiáng)度提高，聚積相反極性的電荷，引導(dǎo)放電。進(jìn)而防止建筑物或儀器蓄積過多電荷而遭受雷擊。一般來講，雷電并不會直接擊中避雷針，而避雷針本身如果被閃電擊中也有著融化及爆炸的危險。 避雷針具有一定的保護(hù)作用。保護(hù)范圍的計(jì)算方法是由運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)結(jié)果確定的。工程設(shè)計(jì)中常用的方法是認(rèn)為保護(hù)半徑是避雷針高度的函數(shù)。據(jù)中國的規(guī)范規(guī)定，單支避雷針的保護(hù)范圍是一個錐體。高度為h的避雷針，其在地面上的保護(hù)半徑r=1.5h；在被保護(hù)物高度hx的水平面上，其保護(hù)半徑rx為

當(dāng)hx≥時 ，　rx=(h-hx)P=h0P

當(dāng)hx< 時，　rx=(1.5h-2hx)P

當(dāng)h≤30m時，　P=1

當(dāng)30≤h≤120m時，

60年代以來，又提出了計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的擊距法，認(rèn)為保護(hù)范圍還受雷電流大小的影響。但迄今為止，還沒有一種為各國科學(xué)家和工程師公認(rèn)的、計(jì)算保護(hù)范圍的完善方法。

避雷線是鐵質(zhì)的，避雷針是銅質(zhì)（也可以是銀質(zhì)的），避雷針頂端向天，避雷線連接避雷網(wǎng)埋地，避雷線連接避雷針，雷雨季節(jié)，雷電從天空從避雷針進(jìn)入避雷線直至埋地的避雷網(wǎng)，是消除雷擊保護(hù)建筑物或儀器的設(shè)施。

大都用于建筑，變壓器電線竿，機(jī)房，發(fā)射架等。

避雷線分圓截面和扁截面兩大類型。接復(fù)層金屬包基體金屬的不同分為：鉛包鋼、鉛包銅、銅包鋼、鉛包鋼避雷線。

避雷針用于高層建筑、煙囪或油罐上。下引可用避雷線連接。避雷針由針體及安裝類別結(jié)構(gòu)件組成。針類采用不銹鋼；針體須用銅包鋼圓棒或鋼管為基材。

避雷帶是指沿屋脊、山墻、通風(fēng)管道以及平屋頂?shù)倪呇氐茸羁赡苁芾讚舻牡胤椒笤O(shè)的導(dǎo)線。當(dāng)屋頂面積很大時，采用避雷網(wǎng)。它是為了保護(hù)建筑的表層不被擊壞，避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用鍍鋅圓鋼或扁鋼，應(yīng)優(yōu)先選用圓鋼，其直徑不應(yīng)小于8mm，扁鋼寬度不應(yīng)小于12mm，厚度不應(yīng)小于4mm。避雷線適用于長距離高壓供電線路的防雷保護(hù)。架空避雷線和避雷網(wǎng)宜采用截面積大于35mm2的鍍鋅鋼絞線。

1、合理選用避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法

常用避雷針（這里僅指單針）保護(hù)范圍的計(jì)算方法主要有折線法和滾球法?！罢劬€法”的主要特點(diǎn)是設(shè)計(jì)直觀，計(jì)算簡便，可節(jié)省投資，但不適用于高度大于20m的建筑物；“滾球法”的主要特點(diǎn)是可以計(jì)算避雷針或避雷帶與網(wǎng)格組合時的保護(hù)范圍，但計(jì)算相對復(fù)雜，按此方法計(jì)算出的投資成本較大。

在這兩種計(jì)算方法中，“折線法”是比較成熟的方法，在電力系統(tǒng)又稱“規(guī)程法”，即單支避雷針的保護(hù)范圍是一個以避雷針為軸的折線圓錐體。單支避雷針的保護(hù)范圍在DL/T620-997《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》標(biāo)準(zhǔn)中有所規(guī)定；“滾球法”是國際電工委員會（IEC）推薦的接閃器保護(hù)范圍計(jì)算方法之一。我國建筑防雷規(guī)范GB50057-1994中也把“滾球法”強(qiáng)制作為計(jì)算避雷針保護(hù)范圍的方法。滾球法是以hR為半徑的一個球體沿需要防止擊雷的部位滾動，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被用作接閃器的金屬物）或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。近幾年來，國標(biāo)中規(guī)定的“滾球法”也開始得到行業(yè)的認(rèn)同，但在實(shí)際運(yùn)用中“滾球法”也碰到一些問題，特別是在計(jì)算天面避雷針保護(hù)范圍的時候。總的來說這二種算法各有特點(diǎn)，一般高層建筑更多的使用“滾球法”。

2、用了提前放電避雷針就能萬無一失嗎？

事實(shí)上沒有避雷設(shè)備是萬無一失的，在保護(hù)范圍內(nèi)并不是沒有雷擊，只是雷擊能量較小。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，要達(dá)到萬無一失也將十分浪費(fèi)，因此《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》及其它設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)均以“減少”雷擊為要求。所以按照國家和國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的防雷裝置，其防雷安全度也并不是100%。除了直擊雷，高層建筑還可能受到側(cè)擊雷和感應(yīng)雷的影響。

提前放電避雷針的優(yōu)點(diǎn)主要有兩個，一是它可以“提前放電”，比普通避雷針具有更好的引雷性能。二是將它的提前放電時間換算成提前放電距離后，相當(dāng)于增加了避雷針的高度，從而可以增大保護(hù)半徑。但是對于側(cè)擊雷和感應(yīng)雷依舊是沒有辦法防護(hù)的。

3、保證避雷針的泄流能力很重要

各種防雷規(guī)范均要求避雷針擁有獨(dú)立的下引接地，如此能可保證閃電電流迅速泄入大地。采購時絕對不可聽信一些不正規(guī)廠家的建議，把避雷針接入建筑本身的接地系統(tǒng)來節(jié)約成本。

4、選擇正規(guī)防雷廠商非常重要

避雷針其實(shí)是引雷針，所以防雷工程需要經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)計(jì)算，稍有不慎可能反而“引雷入室”。所以選擇避雷針供應(yīng)商時需要查看其是否具有防雷工程專業(yè)設(shè)計(jì)資質(zhì)和防雷工程專業(yè)施工資質(zhì)。國內(nèi)避雷針市場魚龍混雜，一些代理國外品牌的經(jīng)銷商大肆宣傳自己的產(chǎn)品符合國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，其中真假難辨，建議采購時按照國標(biāo)和IEC的標(biāo)準(zhǔn)來考察產(chǎn)品。

常規(guī)防雷電可分為防直擊雷電、防感應(yīng)雷電和綜合性防雷電。防直擊雷電的避雷裝置一般由三部分組成，即接閃器、引下線和接地體；接閃器又分為避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)。以避雷針作為接閃器的防雷電原理是：避雷針通過導(dǎo)線接入地下，與地面形成等電位差，利用自身的高度，使電場強(qiáng)度增加到極限值的雷電云電場發(fā)生畸變，開始電離并下行先導(dǎo)放電；避雷針在強(qiáng)電場作用下產(chǎn)生尖端放電，形成向上先導(dǎo)放電；兩者會合形成雷電通路，隨之瀉入大地，達(dá)到避雷效果。實(shí)際上，避雷針是引雷針，可將周圍的雷電引來并提前放電，將雷電電流通過自身的接地導(dǎo)體傳向地面，避免保護(hù)對象直接遭雷擊。

焊接處不飽滿，焊藥處理不干凈，漏刷防銹漆。應(yīng)及時予以補(bǔ)焊，將藥皮敲掉，刷上防銹漆。

針體彎曲，安裝的垂直度超出允許偏差。應(yīng)將針體重新調(diào)直，符合要求后再安裝。

獨(dú)立避雷針及其接地裝置與道路或建筑物的出入口保護(hù)距離不符合規(guī)定。其距離應(yīng)大于3m，當(dāng)小于3m時，應(yīng)采取均壓措施或鋪設(shè)卵石或?yàn)r青地.

注意：

避雷針如果沒接地將是個迎雷針 ，所以必須謹(jǐn)慎。

補(bǔ)充：

避雷針的作用沒有一般人想象的那么好，建筑物是否遭雷擊有很多因素，有無避雷針只是其中一種。

很多古代的建筑物建筑在山頂上，沒有遭受雷擊，反而是附近的山谷中容易雷擊，這就是因?yàn)橥寥离娮杪什煌?。山上砂石多，土壤電阻率大；山谷中多有河流，土壤中水分大，土壤電阻率小?

1.所有金屬部件必須鍍鋅，操作時注意保護(hù)鍍鋅層。

2.采用鍍鋅鋼管管制作針尖，管壁厚度不得小于3mm，針尖刷錫長度不得小于70mm。

3.避雷針應(yīng)垂直安裝牢固。垂直度允許偏差為3/1000。

4.焊接要求焊接應(yīng)采用搭接焊，其搭接長度必須符合下列規(guī)定：

5.扁鋼為其寬度的2倍（且至少3個棱邊焊接）。

6.圓鋼為其直徑的6倍。

7.圓鋼與扁鋼連接時，其長度為圓鋼直徑的6倍。

8.避雷針一般采用圓鋼或鋼管制成，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：

a獨(dú)立避雷針一般采用直徑為19mm鍍鋅圓鋼。

b屋面上的避雷針采用直徑25mm鍍鋅鋼管。c水塔頂部避雷針采用直徑25mm或40mm的鍍鋅鋼管。

d煙囪頂上避雷針采用直徑25mm鍍鋅圓鋼或直徑為40mm鍍鋅鋼管e避雷環(huán)用直徑12mm鍍鋅圓鋼或截面為100mm2鍍鋅扁鋼，其厚度應(yīng)為4mm。

避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管制成，其直徑不應(yīng)小于下列數(shù)值：

針長1m以下：圓鋼為12mm，鋼管為20mm

針長1-2m：圓鋼為16mm，鋼管為25mm

煙囪頂上的針：圓鋼為20mm，鋼管為40mm

在雷雨天氣，高樓上空出現(xiàn)帶電云層時，避雷針和高樓頂部都被感應(yīng)上大量電荷，由于避雷針針頭是尖的，所以靜電感應(yīng)時，導(dǎo)體尖端總是聚集了最多的電荷。這樣，避雷針就聚集了大部分電荷。避雷針又與這些帶電云層形成了一個電容器，由于它較尖，即這個電容器的兩極板正對面積很小，電容也就很小，也就是說它所能容納的電荷很少。而它又聚集了大部分電荷，所以，當(dāng)云層上電荷較多時，避雷針與云層之間的空氣就很容易被擊穿，成為導(dǎo)體。這樣，帶電云層與避雷針形成通路，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層上的電荷導(dǎo)入大地，使其不對高層建筑構(gòu)成危險，保證了它的安全。

避雷針的防雷作用是它能把閃電從保護(hù)物上方引向自己并安全地通過自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至關(guān)重要的。避雷針的引雷性能已有實(shí)驗(yàn)和理論分析如下：

一個豎立在平地的避雷針其中簡化包絡(luò)線是一條拋物線，此線即為在正、負(fù)雷雨云下該避雷針的50%擊針擊地平均分界線。小圈為空中各點(diǎn)實(shí)驗(yàn)放電統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，表示模擬實(shí)驗(yàn)下行先導(dǎo)的針尖位置，黑圈表示百分之百擊針，白圈表示百分之百擊地，黑白各半表示50%擊針及擊地。

雷擊避雷針和地的放電強(qiáng)度與雷電極的極性有關(guān)：當(dāng)雷的極性為正時，雷對避雷針的放電強(qiáng)度高于雷對地；當(dāng)雷的極性為負(fù)時，雷對避雷針的放電強(qiáng)度略低于雷對地。所以在同樣電壓下雷電極對針的放電距離R與雷電極對地的放電距離H是不同的。根據(jù)長間隙放電的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)大致有：

雷電極為負(fù)、地為正時，k=R/H=1.1。

雷電極為正、地為負(fù)時，k=R/H=0.8～0.9。

圖2為雷擊針地分界面的理論分析圖，據(jù)此可以求出雷擊避雷針和地的理論分界線。

圖2中L為避雷針尖，其高度為h，P為雷電極頭部，其對地高度為H，E為雷電極正下方的投影點(diǎn)，L、P之間的距離為R。當(dāng)P點(diǎn)維持k等于某一常數(shù)在圖面上運(yùn)動時，其運(yùn)動軌跡就是雷擊避雷針和地的理論分界線。分界線以y軸為中心旋轉(zhuǎn)就是立體的分界面。分界面內(nèi)為雷擊避雷針的空域，分界面以外為雷擊大地的空域，分界面附近引下的雷擊地面為散擊區(qū)。

分界線有3種：k=0.9情況下其分界線為一橢圓；k=1.1情況下其分界線為一雙曲線；k=1情況下其分界線為一拋物線，后者為一般分析避雷針接閃性能的理論基礎(chǔ)，它是正負(fù)雷擊情況的平均數(shù)。

結(jié)合避雷針的引雷空域再分析避雷針的保護(hù)范圍問題，取k=1的情況可得避雷針的保護(hù)作用，見圖3。

圖3中O1L為避雷針，K為其高度的中點(diǎn)；MO2為被保護(hù)物，N為其高度的中點(diǎn)。假設(shè)雷擊距離為hr，雷電先導(dǎo)端頭位于P，PK（實(shí)線）為避雷針的引雷分界線，PN（虛線）為被保護(hù)物的引雷分界線，它的上部空域都在避雷針的引雷分界線以內(nèi)。因此，距地面高度大于hr的雷擊將被引向避雷針，被保護(hù)物MO2將免于雷擊，這種現(xiàn)象稱為截?fù)粜?yīng)；但當(dāng)雷電先導(dǎo)從低于hr的右側(cè)襲來時，避雷針將起不到保護(hù)作用，這稱為對被保護(hù)物的側(cè)擊。所以以P點(diǎn)為圓心，以hr為半徑作圓，此圓從避雷針頂點(diǎn)L經(jīng)M地面O3點(diǎn)，它以下的部分就是雷擊距離為hr時避雷針的保護(hù)范圍。這一分析結(jié)果與按電氣幾何理論（EGM）滾球法推出的結(jié)果是一致的。

EGM理論認(rèn)為，雷電先導(dǎo)首先進(jìn)入哪一物體的雷擊距離就對那一物體放電，雷擊距離是雷電流的函數(shù)：

hr=10I0.65 （1）

式中　hr為雷擊距離，m；I為雷電流幅值，kA。

美國R.H.Lee建議以10kA作為一般建筑物的臨界電流Ic，小于這個雷電流幅值時不會造成雷擊事故，其對應(yīng)的臨界雷擊半徑hrc為45m。這一觀點(diǎn)把被保護(hù)物的耐雷水平與避雷針的保護(hù)率聯(lián)系起來。我國防雷標(biāo)準(zhǔn)GB50057－94《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定三類防雷建筑物的避雷針保護(hù)范圍按hrc為60m畫定。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明這一規(guī)定符合我國通用建筑物的防雷要求。

一些學(xué)者對EGM理論又做了修正，稱為先導(dǎo)傳播模型理論（LPM）。該理論認(rèn)為確定雷擊點(diǎn)除了考慮雷擊距離外尚需考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對運(yùn)動。一定幾何形狀和高度的地物能否被一定雷電流幅值的雷電擊中，可用吸引半徑Ra來表述。Ra不僅是雷電流的函數(shù)，也是地物高度的函數(shù)，并和地物的幾何形狀有關(guān)。因?yàn)椴煌螤詈透叨鹊牡匚?，在同一雷電流的下行先?dǎo)作用下感應(yīng)的電場強(qiáng)度不同。

Ra（I，h）=2.83I0.63h0.40 （2）

式中　Ra為吸引半徑，m；I為雷電流幅值，kA；h為針狀物高度，m。

分析結(jié)果指出：當(dāng)臨界半徑hrc大于避雷針高度h時，EGM所得保護(hù)半徑比LPM要小，但不顯著；當(dāng)臨界半徑hrc小于針高h(yuǎn)時，EGM所得保護(hù)半徑比LPM要小許多，某些情況下甚致小50%左右；當(dāng)針高h(yuǎn)>hrc時，EGM認(rèn)為高出臨界半徑的針體部分沒有保護(hù)范圍，而LPM理論則認(rèn)為保護(hù)半徑隨針體高度的增加而增加。

根據(jù)對塔形建筑物吸引雷擊次數(shù)隨其高度增加而變化的觀測以及長間隙放電棒對棒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明，避雷針的引雷能力隨其高度的增加而增強(qiáng)，但增加的速度是變緩的。這對LPM的結(jié)論給予了支持，可見EGM滾球法未考慮吸引能力隨高度變化是其保護(hù)范圍偏小的原因。從理論角度看，滾球法是一種偏于保守、偏于嚴(yán)格的方法，它能對避雷針的保護(hù)區(qū)給出直觀的物理圖像。

考慮迎面先導(dǎo)和下行先導(dǎo)的相對運(yùn)動可得出避雷針的引雷空域，見圖4。

圖4中

hr=vzhT vxiaT （3）

式中　hr為雷擊距離，即雷擊半徑，m；vzh為地物或避雷針上迎面先導(dǎo)的發(fā)展速度，m/s；vxia為地閃下行先導(dǎo)的發(fā)展速度，m/s；T為大氣間隙的放電時延，s。

參考圖3可得到LPM理論的一切結(jié)論。

避雷針的上部有一段可能自身遭受側(cè)向雷擊的空間，稱為對針桿側(cè)擊區(qū)；高架避雷針的引雷能力強(qiáng)，當(dāng)側(cè)方襲來的下行雷電先導(dǎo)被避雷針引近而未能在針端接閃時，會出現(xiàn)閃電擊中避雷針附近地面的情況，使得高架避雷針附近的地面落雷密度較該處平均落雷密度大，該地面稱為散擊區(qū)。高聳的建筑物和高架避雷針附近地面出現(xiàn)散擊區(qū)，遠(yuǎn)離避雷針的地方雷擊率不受避雷針的影響，稱為正常區(qū)。避雷針周圍空間側(cè)擊區(qū)、地面的保護(hù)區(qū)、地面的散擊區(qū)和正常區(qū)見圖5所示。

按我國統(tǒng)計(jì)的雷電流幅值最大約為300kA，其對應(yīng)的雷擊高度為408m。取雷擊定位高度為400m，可得出不同高度避雷針的保護(hù)區(qū)和散擊區(qū)的地表半徑見表1。我國舊式民房一般高度在10m以下，避雷帶和避雷網(wǎng)的高度與房高相同，安裝的短針防雷其高度為1～2m，它們引起的散擊現(xiàn)象不明顯；高聳建筑物和高架避雷針引雷招致雷擊率增高和存在散擊區(qū)。我國防雷學(xué)者歷來不主張用高架避雷針保護(hù)建筑物，主張用屋頂短針和避雷帶防雷就是考慮了既能發(fā)揮它的引雷作用，又避免增加散雷區(qū)。

保護(hù)范圍

1根避雷針的保護(hù)范圍

當(dāng)避雷針的高度h≤hr時

距地面hr處作一條平行于地面的平行線，以避雷針的針尖為圓心，hr為半徑畫弧，交水平線于A、B兩點(diǎn)，又分別以A、B兩點(diǎn)為圓心，hr為半徑，從針尖向地面畫弧。如圖6所示，則圖6中曲線就是避雷針保護(hù)范圍的邊界，保護(hù)范圍是一個對稱的錐體。

Hr的取值

一類防雷建筑物為30米

二類防雷建筑物為45米

三類防雷建筑物為60米

聯(lián)合接地

隨著防雷接地技術(shù)的成熟，人們逐漸認(rèn)識到，防雷和接地是一個系統(tǒng)工程，提出了聯(lián)合接地的概念（如圖7所示）。

人們將建筑物外圍所有鋼筋全部焊接成籠狀，利用建筑物的外圍鋼筋結(jié)構(gòu)，作為雷電的引下線，建筑物鋼筋在地基處通過接地網(wǎng)與大地可靠連接，雷電通過避雷針（避雷帶、避雷網(wǎng)）引入，通過建筑外圍鋼筋入地，從而有效保護(hù)建筑物內(nèi)部，效果比單獨(dú)雷電引下線更佳。

直擊雷避雷針/特殊避雷針/提前預(yù)放電避雷針

直擊雷

適用于石化倉庫、廣播電視、加油站、建筑大樓、信標(biāo)臺，通信基站、氣象臺、軍事基地、雷達(dá)機(jī)房、銀行大樓。

特殊

適用于較高的建筑大樓微波通訊站、雷達(dá)基站、信標(biāo)臺，通信基站、軍事基地、雷達(dá)機(jī)房、銀行大樓、天文氣象臺等重要場所。

預(yù)放電

當(dāng)避雷針截受雷擊時，由接閃體接閃，通過雷電波形處理裝置，利用外殼與中心接地桿之間有3mm間隙，構(gòu)成耦合電容，同時外殼通過一個電感線圈接地（中心接地桿）當(dāng)下行先導(dǎo)接近接閃器時，由于頻率極高，電感呈開路狀態(tài)，電容對高頻呈現(xiàn)短路特性，因此耦合電容作用下，接閃器表面電場強(qiáng)度迅速增加，直至觸發(fā)雪崩過程，從而能在頃刻間將雷電流泄放入地，以至有效的達(dá)到防雷害保安全的目的。

富蘭克林

現(xiàn)代避雷針是美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明的。富蘭克林認(rèn)為閃電是一種放電現(xiàn)象。為了證明這一點(diǎn)，他在1752年7月的一個雷雨天，冒著被雷擊的危險，將一個系著長長金屬導(dǎo)線的風(fēng)箏放飛進(jìn)雷雨云中，在金屬線末端拴了一串銀鑰匙。當(dāng)雷電發(fā)生時，富蘭克林手接近鑰匙，鑰匙上迸出一串電火花。手上還有麻木感。幸虧這次傳下來的閃電比較弱，富蘭克林沒有受傷。

注意：這個試驗(yàn)是很危險的，千萬不要擅自嘗試。1753年，俄國著名電學(xué)家利赫曼為了驗(yàn)證富蘭克林的實(shí)驗(yàn)，不幸被雷電擊死，這是做雷電實(shí)驗(yàn)的第一個犧牲者。

在成功地進(jìn)行了捕捉雷電的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)之后，富蘭克林在研究閃電與人工摩擦產(chǎn)生的電的一致性時，他就從兩者的類比中作出過這樣的推測：既然人工產(chǎn)生的電能被尖端吸收，那么閃電也能被尖端吸收。他由此設(shè)計(jì)了風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，而風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)的成功反過來又證實(shí)了他的推測。他由此設(shè)想，若能在高物上安置一種尖端裝置，就有可能把雷電引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置：把一根數(shù)米長的細(xì)鐵棒固定在高大建筑物的頂端，在鐵棒與建筑物之間用絕緣體隔開。然后用一根導(dǎo)線與鐵棒底端連接。再將導(dǎo)線引入地下。富蘭克林把這種避雷裝置稱為避雷針。經(jīng)過試用，果然能起避雷的作用。避雷針的發(fā)明是早期電學(xué)研究中的第一個有重大應(yīng)用價值的技術(shù)成果。

北美傳播

而避雷針在最初發(fā)明與推廣應(yīng)用時，教會曾把它視為不祥之物，說是裝上了富蘭克林的這種東西，不但不能避雷，反而會引起上帝的震怒而遭到雷擊，但是，在費(fèi)城等地，拒絕安置避雷針的一些高大教堂在大雷雨中相繼遭受雷擊。而比教堂更高的建筑物由于已裝上避雷針，在大雷雨中卻安然無恙。

由于避雷針已在費(fèi)城等地初顯神威，它立即傳到北美各地，隨后又傳入歐洲后來才進(jìn)入亞洲。

傳入法國

避雷針傳入法國后，法國皇家科學(xué)院院長諾雷等人開始反對使用避雷針，后來又認(rèn)為圓頭避雷針比富蘭克林的尖頭避雷針好。但法國人仍然選用富蘭克林的尖頭避雷針。據(jù)說當(dāng)時的法國人把富蘭克林看作是蘇格拉底的化身。富蘭克林成了人們崇拜的偶像。他的肖像被人們珍藏在枕頭下面，而仿照避雷針式樣的尖頂帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。

傳入英國

避雷針傳入英國后，英國人也曾廣泛采用了富蘭克林的尖頭避雷針。但美國獨(dú)立戰(zhàn)爭爆發(fā)后，富蘭克林的尖頭避雷針在英國人眼中似乎成了將要誕生的美國的象征。據(jù)說英國當(dāng)時的國王喬治二世出于反對美國革命的盛怒，曾下令把英國全部后家建筑物上的避雷針的尖頭統(tǒng)統(tǒng)換成圓頭，以示與作為美國象征的尖頭避雷針勢不兩立，這真是避雷針應(yīng)用史上一件有趣的事情。

建筑物如果安裝了接閃器但是沒有接地或者接地效果不好的話，在接閃時反倒會對建筑物或其中的人員造成更大的損害，相比沒有安裝接閃器的建筑物反倒更加不安全。2007年發(fā)生在重慶開縣的雷擊事故，就是因?yàn)樵摻淌椅蓓斒怯射摻钏喟鍢?gòu)成，其中的鋼筋沒有良好接地，在打雷時發(fā)生接閃，無處泄放，從而通過教室的屋頂和墻壁對室內(nèi)人員進(jìn)行放電，造成教室里的小學(xué)生七人死亡數(shù)十人受傷的慘烈事故。

根據(jù)GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中章節(jié)5“防雷裝置”的要求，接閃器可以用銅、鍍錫銅、鋁、鋁合金、熱浸鍍鋅鋼、不銹鋼、外表面鍍銅的鋼等各種材料制成，只要滿足其最小截面和厚度的要求即可。也就是說，只要不是那么容易銹蝕，不至于因風(fēng)吹雨打而輕易損壞，大多數(shù)常見的金屬材料都可以用來制作接閃器。以最常見的鐵質(zhì)接閃桿為例，GB50057要求其最小直徑不能小于8毫米即可。

從這個意義上來說，市場上絕大多數(shù)建筑鋼筋，只要其直徑大于8毫米，都可以用來制作避雷針，只需在安裝上去以后在其表面涂刷一到兩層防銹漆即可，其價格非常低廉。從這個意義上來說，避雷針是沒有品牌的，因?yàn)楸芾揍樦皇墙娱W器中的一個小類，而任何金屬構(gòu)件都可以用來做接閃器。只強(qiáng)調(diào)避雷針的作用，強(qiáng)調(diào)著名品牌的避雷針，而忽視了其它接閃器的共同接閃作用，忽視了接閃器脫離了引下線和接地裝置就不能發(fā)揮作用的客觀事實(shí)，這種觀念是有害的，需要加以糾正。

需要注意的是，市場上有各種各樣所謂知名品牌的避雷針，大都以“預(yù)放電”或者“提前放電”作為其賣點(diǎn)，大都是從國外進(jìn)口來的所謂“特殊避雷針”，其所宣稱的保護(hù)范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過按照滾球法的原理所計(jì)算的保護(hù)范圍，其價格非常昂貴，動輒幾萬元一根。這些避雷針的所謂科學(xué)原理，在中國大陸到目前為止尚未得到認(rèn)可，其防雷效果也沒有得到實(shí)踐的認(rèn)可。在建筑物上即使安裝了這樣的避雷針，在防雷驗(yàn)收時，還是要按照傳統(tǒng)的滾球法的原理進(jìn)行計(jì)算，花高價購買了這樣的避雷針的客戶，要提防這方面的風(fēng)險。

因此，與其花高價購買這樣的所謂特殊避雷針來保護(hù)建筑物，還不如按照滾球法的科學(xué)原理，對現(xiàn)場仔細(xì)勘察，精心設(shè)計(jì)、計(jì)算和校驗(yàn)，老老實(shí)實(shí)按照國家規(guī)范進(jìn)行現(xiàn)場施工，用普通的避雷針、避雷帶等接閃器，把該防護(hù)的地方都做到位，這樣就能達(dá)到既安全可靠又經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的目的。

所謂滾球法，是假設(shè)以一定半徑（根據(jù)建筑物防護(hù)等級的不同，100米、60米、45米、30米不等）的球體，沿建筑物的外表面滾動，當(dāng)球體只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位時，該部位就得到接閃器的保護(hù)。通俗地說，這個球體能夠接觸到的地方就是雷能夠打到的地方，球體接觸不到的地方就處于接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。

接閃器的保護(hù)范圍的計(jì)算，在GB50057《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的附錄D“滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍”中列出了計(jì)算單支接閃桿（避雷針）、兩支等高接閃桿、兩支不等高接閃桿、成矩形布置的四支等高接閃桿、單根接閃線（接閃帶、避雷帶）、兩根等高接閃線的保護(hù)范圍的保護(hù)范圍的計(jì)算方法，并繪制了相關(guān)示意圖。

對于廣大的雷電防護(hù)行業(yè)的技術(shù)人員，按照GB50057給出的方法，可以用手工的方式對一些簡單的情況進(jìn)行計(jì)算，但是在日常工作中，經(jīng)常遇到遠(yuǎn)比規(guī)范上列出的案例復(fù)雜得多的現(xiàn)場情況，比如：多支不等高的且不以規(guī)則方式布置的接閃桿、不等高的接閃線、接閃桿和接閃線的聯(lián)合的保護(hù)范圍，對這些復(fù)雜情況的計(jì)算，以手工方式是根本無法進(jìn)行的，GB50057也沒有給出具體的計(jì)算方法。這個問題是雷電防護(hù)行業(yè)中一個經(jīng)常會遇到的技術(shù)難題。

避雷針是以前的叫法，在中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中，已經(jīng)放棄了這一稱呼，而代之以“接閃桿”。接閃桿與接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng)、用以接閃的金屬屋面、金屬構(gòu)件等，統(tǒng)稱為接閃器；接閃器和引下線、接地裝置共同組成了建筑物或構(gòu)筑物的外部防雷裝置，用以避免或減少閃電擊中建筑物（構(gòu)筑物）上或其附近造成的物理損害和人身傷亡。

之所以將避雷針改名為接閃桿，是因?yàn)橐郧暗拿Q不科學(xué)，沒有反映出接閃桿的原理。避雷針剛剛出現(xiàn)在中國時，人們以為它可以避免房屋遭受雷擊，所以稱其為避雷針。但事實(shí)上，避雷針保護(hù)建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷擊，而是引雷上身，然后通過其引下線和接地裝置，將雷電流引入地下，從而起到保護(hù)建筑物的作用。正因?yàn)檫@個原因，也有人建議將避雷針改名為引雷針，但總的來說，還是接閃桿這個名稱最為貼切。

炙轂子

唐代《炙轂子》一書在記載了這樣一件事：漢朝時柏梁殿遭到火災(zāi)，一位巫師建議，將一塊魚尾形狀的銅瓦放在層頂上，就可以防止雷電所引起的天火。屋頂上所設(shè)置的魚尾開頭的瓦飾，實(shí)際上兼作避雷之用，可認(rèn)為是現(xiàn)代避雷針的雛形。而早在以前，中國已經(jīng)有了避雷針，一般以龍頭為裝飾，龍嘴里有避雷針頭。

中國新事

法國旅行家卡勃里歐別·戴馬甘蘭1688年所著的《中國新事》一書中記有：中國屋脊兩頭，都有一個仰起的龍頭，龍口吐出曲折的金屬舌頭，伸向天空，舌根連結(jié)一根細(xì)的鐵絲，直通地下。這種奇妙的裝置，在發(fā)生雷電的時刻就大顯神通，若雷電擊中了屋宇，電流就會從龍舌沿線睛行至地底，避免雷電擊毀建筑物。這說明，中國古代建筑上的避雷裝置，在大批量和結(jié)構(gòu)上已和現(xiàn)代避雷針基本相似。

（1）獨(dú)立避雷針與被保護(hù)物之間應(yīng)有不小于5m距離，以免雷擊避雷針時出現(xiàn)反擊。獨(dú)立避雷針宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，與接地網(wǎng)間地中距離不小于3m。

（2）35kV及以下高壓配電裝置構(gòu)架及房頂上不宜裝設(shè)避雷針。裝在構(gòu)架上的避雷針應(yīng)與接地網(wǎng)相連，并裝設(shè)集中接地裝置。

（3）變壓器的門型構(gòu)架上不應(yīng)安裝避雷針。

（4）避雷針及接地裝置距道路及出口距離應(yīng)大于3m，否則應(yīng)鋪碎石或?yàn)r青面5～8cm厚，以保人身不受跨步電壓危害。

（5）嚴(yán)禁將架空照明線、電話線、廣播線、天線等裝在避雷針或構(gòu)架上。

（6）如在獨(dú)立避雷針或構(gòu)架上裝設(shè)照明燈，其電源線必須使用鉛皮電纜或穿入鋼管，并直接埋入地中長度10m以上。

以EPE型預(yù)放電避雷針為例：

◆搶先放電時間 30μs ~60μs，即優(yōu)先引雷入地；

◆在相同的安裝高度下，比普通避雷針的保護(hù)半徑大數(shù)倍；

◆純物理結(jié)構(gòu)型避雷針，內(nèi)部無電子器件，無老化，免維護(hù)；

◆外型美觀，選用不銹鋼材料，可安裝于環(huán)境惡劣場所；

◆重量輕，荷載要求低。

限流避雷針