通過對當前國內常見的幾款非常規(guī)優(yōu)化避雷針的研究分析，歸納出了優(yōu)化避雷針所采用的主要技術，并對其先導放電和阻抗限流這兩種主要技術原理做了分析說明，指出了這類避雷針在具體應用中應注意的問題。
自從1749 年富蘭克林發(fā)明避雷針以來，在人類社會長達兩個半多世紀的防雷歷史上，富蘭克林避雷針（傳統(tǒng)避雷針）無疑起到了十分積極的防直擊雷的作用。但是，隨著社會的發(fā)展，微電子設備的廣泛應用，它的局限性已越來越明顯地表現出來：
其一，保護的區(qū)域范圍小，側擊或繞擊的概率高。
其二，放電電流的幅度大，陡度高，容易形成高電位反擊和二次雷擊效應。
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為此，國內外許多防雷專家，針對這兩大不足提出了各自的防雷理論，并通過大量的雷擊模擬試驗，采用多種技術，研制出各種各樣的優(yōu)化避雷針，如美國的系統(tǒng)3000 避雷針、中光公司的ZGU-200-3（TY）型優(yōu)化避雷針、法國杜爾梅森公司的ESE系列避雷針以及愛勞公司的AR限流避雷針等。許多學者也對當前市場上出現的這些優(yōu)化避雷針進行了一定的研究和應用，但都不系統(tǒng)。
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由大量模擬實驗和實際調查統(tǒng)計資料表明，避雷針的外表形狀與其避雷效果并無明顯的關系。本文所研究的優(yōu)化避雷針是指較傳統(tǒng)避雷針有功能上的變化。如能改變雷電流的波形，提高避雷針的虛擬高度等，而不是指在形狀上改變的避雷針。
原理分析
通過對當前國內外生產的優(yōu)化避雷針的研究分析，發(fā)現其優(yōu)化避針針主要采用先導放電，阻抗限流等技術來解決其傳統(tǒng)避雷針的兩大不足，以改善其避雷效果。
1.先導放電原理分析
通過雷電的形成性質可知，雷云對地面物質放電，有以下兩種方式：上行雷閃和下行雷閃。一般來說，下行雷閃時，先導自上而下發(fā)展，主放電過程發(fā)生在地面附近，大地電荷供應充分，所以放電過程來得迅速，造成雷電流幅值大（平均值為30 ～ 40kA），陡度高（20 ～ 40kA/ms），上行雷閃，一般沒有自上而下的主放電，它的放電電流，由不斷向上發(fā)展的先導過程產生，即使有主放電因雷云向主放電通道供應電荷困難，所以放電電流幅值?。ㄆ骄∮?kA），且陡度低（小于5kA/ms）。上行雷閃不僅雷擊電流幅值小陡度低而且不發(fā)生繞擊。這是因為當雷閃先導自上而下發(fā)展時，該先導或者直接進入雷云電荷中心、或者攔截自雷云向下發(fā)展的先導，這樣中和雷云電荷的反應在上空進行，自雷云向下的先導就不會延伸到被保護對象。這種優(yōu)化避雷針正是利用了上行雷閃的這些特點，在結構上進行加工處理，使其能可靠地引發(fā)上行雷閃放電，從而達到改善防雷效果的目的。為此，這種優(yōu)化避雷針亦可稱之為提前放電避雷針。要成功引發(fā)上行雷閃，必須具備以下兩個條件：
1）在引發(fā)發(fā)生之前，抑制針尖的電暈放電，盡量減小包圍的空間電荷。
2）在需要引發(fā)上行雷閃時，針尖處的電場強度應足夠高，以迅速產生放電脈沖，形成向上引流。
我們以“系統(tǒng)3000”避雷針為例，分析先導放電的工作原理。“系統(tǒng)3000”避雷針的結構示意圖：
球形外殼與中心接地桿之間由絕緣材料隔離，中間有3mm 間隙，一個高阻的電感線圈把接閃體的外殼接地，使接閃體在靜態(tài)時，表面電場相對平滑和電暈極小，當雷電先導靠近接閃體時（由于頻率，線圈呈現開路狀態(tài)），由于電容耦合作用。接閃體表面的電場迅速增加，3mm 空氣間隙被擊穿，并觸發(fā)雪崩過程，形成向上引流。
2 阻抗限流原理分析（分析內容略）
沖擊電流發(fā)生器能產生強大的雷電流或操作波，能較好地模擬雷電的放電回路。為此，通過分析沖擊電流發(fā)生器的放電回路，從而了解利用阻抗限流技術的避雷針的工作原理。
結論
通過分析可知，采用先導放電技術的避雷針可引發(fā)上行雷閃，從而有效降低雷電流的幅度和陡度，并能有效防止側擊和繞擊現象，采用阻抗限流技術的避雷針利用阻抗變化來達到降低雷電流的幅度和陡度。兩者都能有效地彌補傳統(tǒng)避雷針的不足，在實際應用中確實起到了加強防雷效果的目的。但是，也存在不足之處。如采用先導放電技術的避雷針，因其雷擊放電屬長間隙放電，其空間電荷、場強分布極不均勻，放電形式和過程非常復雜，而存在不能百分之百引發(fā)成功的問題。采用阻抗限流技術的避雷針，只能改變雷電流波形，而不能有效防止側擊和繞擊現象，且在阻流消陡的同時，在避雷針上產生一個很高的電壓，容易對周圍的物體產生反擊。因此，我們在實際應用時，應深入了解各種優(yōu)化避雷針的性能及原理，根據其被保護物的要求以及使用場合和環(huán)境的不同進行合理選擇。以致能夠使用，實現優(yōu)化避雷針的防護效果。
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