通信系统过电压产生的原因与防护
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避雷针的保护范围是根据模型实验结果而确定的，所谓保护范围是指被保护物在此空间范围内不会遭受雷击。单支避雷针的保护范围是以避雷针为轴的折线圆锥体，跟雨伞有些相似，如图3所示。折线的确定方法是：A点为避雷针的顶点，避雷针高度为h；B－B′水平线距地面高度为h/2；C（C′）点是地平面上距避雷针（垂直线）1.5h的点；自A点作－45°及225°斜线与B－B′水平线的交点B（B′）。联结ABC和AB′C′折线所包围的空间即为单支避雷针的保护范围，在地面上的保护半径r=1.5h。
被保护物的高度系指建筑物最高点的高度，被保护物必须完全处于折线锥体的范围之内，这样才不致于遭受雷击。对单支避雷针保护不理想的情况，还可以采用两支或多支避雷针保护，具体的计算方法与单支避雷针类似。
（2）避雷线
避雷线主要用来保护传输线路，它由悬挂在被保护物上方的钢绞线、接地引下线和接地体3个主要部分组成。
单支避雷线的保护范围如图4所示。由避雷线向两侧作与垂直面成25°的斜面，即构成保护范围的上部空间；在h/2处转折，与地面上离避雷线水平距离为h的直线相连的平面，构成了保护范围的下部空间，总体保护范围如同一个屋脊形空间，被保护物必须处于该保护空间之内。
比较图3和图4可知，同样高度的避雷针和避雷线，避雷针的保护半径（宽度）较大，在地面上保护半径约为避雷线保护宽度的1.5倍，因为避雷针先导的能力大于避雷线。
（3）避雷网、带
避雷网是在被保护建筑物屋顶上连结成的金属网格，用引下线接至接地体。金属网格可用直径大于8mm的钢筋或截面大于12mm×4mm的扁钢焊接而成，其边长不宜超过6m～10m。对于屋脊、屋角、屋檐、檐角等易受雷击的部位，宜采用避雷网防护直击雷。避雷网还有防护雷电感应的作用。
避雷带是在建筑物的边缘及凸出部分装设的金属钢带，利用浇灌在建筑物上的支持铁夹加以固定。支持铁夹高出屋面约100mm～150mm，每两支铁夹间的距离为1m～1.5m；钢带一般采用直径大于8mm的圆钢或截面积大于12mm×4mm的扁钢。避雷带同样需经引下线接至接地体，还可以与建筑物的钢筋焊接在一起，以减小接地电阻。
防雷设施用的接地体，其效果和作用的大小可用冲击接地电阻Rsh来表达，Rsh愈小则说明该接地体的效果和作用愈好。所谓冲击接地电阻，就是通过接地体引泄雷电流时的电阻。由于接地体引泄雷电流时电流密度很大，使接地体周围土壤的电场强度增大，所以接地体周围将产生局部火花放电。在火花放电范围内，土壤中的电压降有所减小，相当于增大了接地体的尺寸，因此冲击接地电阻比工频接地电阻要小些。即
图5避雷针与被保护物间的距离
Rsh=ashRE
式中RE——工频接地电阻（可测得）；
ash——冲击系数，一般小于1。
独立避雷针均应有独立的接地体，按规定冲击接地电阻宜小于10Ω。放雷设施在雷雨季节必须处于良好的运行状况，接闪器与引下线之间，引下线与接地体之间应可靠连接；还应特别注意避雷针（线）与被保护物之间的距离，防止雷电流产生的高电位对被保护物发生反击现象。例如，在图5中避雷针距被保护物的最近点A之电位为
uA=uR＋uL=iRsh＋Ldi/dt
式中uR——雷电流在接地体上产生电位的电阻分量；
uL——雷电流在h段引下线上产生的电感压降（即电位的电感分量，忽略引下线电阻）；
图6雷电冲击波
Rsh——接地体电阻；
L——h段引下线的电感；
i——雷电流，设计时可取150kA。
根据实验数据，工程上可按下式确定安全空气距离Ssaf
Ssaf≥0.3Rsh＋0.12h
式中Ssaf——安全空气距离，m。
为保证安全可靠，避雷针（线）的安全空气距离Ssaf不得小于5m。
为了防止避雷针（线）接地体在土壤中对被保护物接地体发生闪络，两接地体之间必须保持足够的地中距离SE，通常可按下式确定
SE≥0.3Rsh
要求SE不小于3m。
3.2感应过电压的防护
（1）雷电冲击波的特性
当传输线路遭受雷击后，在导线上产生雷电冲击波并以电磁波速度向导线两侧流动，这种流动的冲击波又叫行波。如果忽略导线的分布电阻和导线对地电导，仅考虑导线的分布电感L0和分布电容C0，当行波经过导线时，在L0中形成磁场，能量为L0i2/2；在C0中形成电场，能量为C0u2/2。随着电流和电压冲击波对L0和C0的充放电变化，相当于行波沿无损导线向前传播。
设行波在某一瞬间的电位分布如图6所示，若A、B两点之间距离x=vt，B点对地电位为零，则A、B两点间的电感为L0x=L0vt，于是A点电位为
uA=L0vtdi/dt=L0vta
式中v—行波速度；
a=di/dt—电流冲击波的陡度。
同时，A点电位还与A点在dx段的对地电容C0dx充电电荷量有关。设单位长度导线上的电荷量为q，则导线在dx段上的电荷量为qdx。因此
uA=qdx/C0dx=q/C0
电流i可用电荷量的变化率来表示，即
i=qdx/dt=qd(vt)/dt=qv=at
故uA=at/vC0
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