当雷电云层形成时,云层与地面之间产生一个电场,此电场强度可达到10kV/m甚至更高。从而使地面凸起部分或金属部件上开始出现电晕放电。当雷电云层内部形成一个下行先导时,闪电电击便开始了。下行先导电荷以阶梯形式向地面移动。当下行先导接近地面时,会从地面较突出的部分发出向上的迎面先导。当迎面先导与下行先导相遇时,就产生了强烈的“中和”过程,出现极大的电流(数十到数百千安),这就是雷电的主放电阶段,伴随着出现雷鸣和闪光。地面上的其它建筑物可能会生成好几个迎面先导。与下行先导会合的第一个迎面先导决定了闪电雷击的地点。提前放电避雷针的工作原理就是产生一个比普通避雷针更快的迎面先导。在自然的迎面先导形成前,提前放电避雷针会率先产生一个先导,迅速地向雷电方向传播直至捕获雷电,并将其导入大地。实验室中证实:比普通针更早产生迎面先导的这个启动抢先时间称为△T,赋予了提前放电避雷针更加有效的防雷保护功能。
提前放电避雷针的保护范围
避雷针的保护范围应按GB50057-94《建筑物防雷设计规范》附录四《滚球法确定接闪器的保护范围》规定的方法进行计算。若达不到设计要求,可通过加接杆将避雷针升高,或者选用提前放电避雷针。在保护对象的范围很宽时,可考虑用多根避雷针来满足设计要求。
避雷针是以前的叫法,在中华人民共和国国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中,已经放弃了这一称呼,而代之以‘接闪杆’。接闪杆与接闪带、接闪线、接闪网、用以接闪的金属屋面、金属构件等,统称为接闪器;接闪器和引下线、接地装置共同组成了建筑物或构筑物的外部防雷装置,用以避免或减少闪电击中建筑物(构筑物)上或其附近造成的物理损害和人身伤亡。
之所以将避雷针改名为接闪杆,是因为以前的名称不科学,没有反映出接闪杆的原理。避雷针刚刚出现在中国时,人们以为它可以避免房屋遭受雷击,所以称其为避雷针。但事实上,避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击,而是引雷上身,然后通过其引下线和接地装置,将雷电流引入地下,从而起到保护建筑物的作用。正因为这个原因,也有人建议将避雷针改名为引雷针,但总的来说,还是接闪杆这个名称最为贴切。
从这个意义上来说,市场上绝大多数建筑钢筋,只要其直径大于8毫米,都可以用来制作避雷针,只需在安装上去以后在其表面涂刷一到两层防锈漆即可,其价格非常低廉。从这个意义上来说,避雷针是没有品牌的,因为避雷针只是接闪器中的一个小类,而任何金属构件都可以用来做接闪器。只强调避雷针的作用,强调著名品牌的避雷针,而忽视了其它接闪器的共同接闪作用,忽视了接闪器脱离了引下线和接地装置就不能发挥作用的客观事实,这种观念是有害的,需要加以纠正。