[科普中国]-避雷试验

避雷

避雷是指通过一定的方法措施，躲避因为雷电而产生的对人体、建筑等的危害。 雷电是一种自然放电现象。雷击是自然灾害，不仅会造成设备、房屋设施的损坏，而且可能引起火灾、爆炸，甚至还可能伤害人、畜等。 避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是经常采用的避雷装置。一套完整的避装置包括接闪器、引下线和接地装置。上述的针、线、网、带都只是接闪器，而避雷器是一种专门的避雷装置。详细介绍了雷电的成因、种类、危害以及避雷的措施、装置、误区和人身避雷。

简介自然界雷雨云中不同部位聚集着不同极性的电荷，当电荷积累到一定程度时，在云团之中，云团与云团之间，云团与地面之间会产生很强的电场，当电场强度达到空气击穿强度时，便会发生正负电荷之间的放电现象，这种瞬间的强火花放电就是雷击闪电。闪电的雷击过程中产生了强大的雷电流(目前观测到的最大雷电电流幅值为430kA)和高电压(雷电通道两端电位差可达上万伏)，因此按功率为电压与电流之积计算，雷电具有极强大的功率，从而构成一次爆炸过程。雷电直击到空中飞行的有防雷缺陷的飞行器上，因其电效应，热效应和机械力可能会造成严重的破坏和灾害.雷电强大的破坏力，主要是由于它把雷云蕴藏的能量在极短促的几十微秒中释放出来，它的功率巨大，但是由于放电时间太短，以功率乘以时间得出功的数值却很小，只有几十干瓦小时。正因为如此，通过试验设备，人工模拟雷电波对飞行器进行防雷试验以验证飞行器在雷电环境中的安全性是可行的，在设备投资上是可实现的。

基于Marx回路的冲击电压发生器，其基本工作原理是:首先将电容器组并联充电，然后通过触发球隙放电开关，实现电容器串联放电，从而使电压倍加以获得更高的脉冲电压输出.冲击电压发生器在飞机防雷试验中一般用作雷电附着点的研究试验，与此相对应的冲击电流发生器常常用作雷电的直接效应或间接效应的试验研究。1

飞机如何避雷在空中飞行的飞机是不安装避雷针的，但飞机还是有避雷装置的。实际上避雷针是一个引雷针，安装在地面的建筑物或构筑物上，它的作用是将空中的雷击所产生的电流，通过接闪器、引下线和接地体引到大地，从而保护了财产和人身安全。而飞机飞行和地面是不产生接触的，所以飞机都没有避雷针。

飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”，它是像刷子一样的金属放电刷，约3根手指粗，由几十根很细的针组成，总的电阻相对机身来说是非常小的。根据尖端放电的原理，放电刷能够将飞机外壳累积的大量电荷放至大气中，有的飞机上安装的静电释放器多达十几个。

另外，飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条，比如，机头雷达天线罩的表面贴有避雷条，尾翼也埋了避雷条，它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。因此，当飞机受到雷击时，上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电。2

试验方法基于航空工业的特点，避雷器需要进行一些与通常电力避雷器不同的特殊电气试验，兹简要介绍如下。

1、雷击能力试验

模拟雷电流用幅值100千安，波形5 /10微秒的冲击电流，试验按下述步骤进行:每一试品均需通过上述电流12次，要求避雷器的部件无损坏。其中，在经历了第6次试验之后，应测量试品的放电电压，并与试验前数据比较，其变化率不应大于士20%。

2、射频工作性能试验

避雷器、天线调谐器和短波电台组成的通信系统投入运行时，在各个不同频段内避雷器均不应影响电台的正常工作。

3、无线电电晕电流试验

当短波电台工作时，在避雷器的天线端上施加直流高压，使天线—机壳间流过200微安的直流电晕，此时间隙不应闪络。

4、串联电容器的爆炸试验

断开避雷器的接地线，用前述100千安5/10微秒冲击电流对避雷器进行试验。此时会引起串联电容器爆炸，要求避雷器能确保爆炸仅局限在其内部，而不危害其它的设备及结构。3