电力系统66丨电力系统装备2023.6ElectricSystem2023年第6期2023No.6电力系统装备ElectricPowerSystemEquipment预防直接雷击的技术，全球普遍使用避雷针。富兰克林认为，“避雷针将释放掉雷云电荷，从而防止闪电的发生”，实践证明并非如此。后来，他又提出，“避雷针有双重目的，如果它不能防止闪电的发生，则会提供一个雷电首先选择的接闪点，然后提供一个雷电流到地下的安全路径”[1]。避雷针由一段端部为针状的导电金属材料组成。其工作原理传统的定义为：在雷电下行先导端部电场的作用下，感应出比其它地面物体更强，与下行先导电荷极性相反，向上发展的上行先导与下行先导相连接，建立放电通道并把雷电流泄放入地[2]。到目前为止，对直接雷击的预防，无一例外地从避雷针概念的本义出发，采用电气几何模型-保护角法（滚球法）进行保护范围的计算[3-5]。然而，安装了避雷针的许多场合，雷击事故依然频繁发生[6-7]。1避雷针对雷电的吸引作用1.1吸引作用的物理过程在地面一定高度安装避雷针后，在雷电下行先导端部电场作用下，避雷针尖达到电晕阈值，电离周围空气产生正负离子；其正离子受库仑定律约束（异性电荷相吸）形成上行先导（电晕电流），向雷电下行先导端部运动并与下行先导连接，建立放电通道，把雷电吸引到针尖并泄放到地。1.2上、下行先导端部电荷间的吸引力观测表明，当雷电下行先导发展到最后一个梯级才与地面向上发展的流光会合（最后一跳）[8]。从光学照片可见，上行先导端部电荷与雷电下行先导端部电荷相互吸引，其吸引力可用式（1）计算[9]。（1）式（1）中，Q1为上行先导端部电荷（C）；Q2为下行先导端部电荷（C）；r为Q1与Q2之间的距离（m）；c为光速（m/s）；F为吸引力（N）。［摘要］避雷针是预防直接雷击的主要技术措施。在高压输电线路、风力发电机、户外化工场所、高速公路等专业领域均普遍使用。大量实践证明，安装避雷针，利用其吸引雷电的作用，采用保护角法进行保护的物体雷击事故依然频繁发生。为了解决上述领域的雷电灾害难题，气象、电力专家研究了避雷针的工作原理，发现避雷针具有吸引雷电和屏蔽雷电的两个作用。文章以负雷电为例，系统论述了避雷针吸引雷电和屏蔽雷电两个作用的物理过程，对于地面物体进行保护的工程应用方法及效果，重新定义了避雷针的工作原理。［关键词］避雷针；工作原理；吸引作用；屏蔽作用；保护角法；区域防雷［中图分类号］TM73［文献标志码］A［文章编号］1001–523X（2023）06–00...
