在无地泄放的“等电位”避雷器防雷时，雷电流的去处

1、有人问，“等电位”避雷时，雷击电流不流入设备，也不直接接地，那么雷电能量到哪去呢 ？要知道这个问题请看下列答复。

答：谈到这个问题之前，我们先从一个小试验说起，假如一台不用接地的用电器，离电源很远（100m以上），当用电器正常运转时，整段电线都有*的电流通过，然而，如果我们把用电器近旁的开关瞬间关闭，使用电器停止工作。此时，从用电器至电源的整段线路应该随即毫无电流。本来存在整条线路中的电流在毫无泄放的情况下为何能消失？

      这个试验告诉我们，电流的消失并非一定要由泄放这种形式来处理。从电子结构的原理来看，电流的形成是由于电场力的作用下（即电位差存在的情况下），使导体里杂乱无章运动的自由电子做定向排列运动。当我们在某处或某些部位加入一个外力，使外力和电场力大小相等，方向相反时，电场力就再也无法使自由电子作定向移动，此时在某处或某部位就不会有电流存在。

     然而，从能量守衡定律来说，雷电流的能量既然无泄放，那得有个去处，它不能不翼而飞。这部分能量在非泄放时肯定要转为其他形式的能。转变成什么能？如何转变？

      我们知道，物体的分子总是在不停地做无规则的运动，因这种运动与温度有关，故叫分子的热运动。热运动使得分子具有动能；另外分子之间具有吸引力又存在斥力，这二种力使得分子具有势能，而分子之间的动能和势能的总和叫物体的内能。

     至此我们得知，当我们在某处改变自由电子定向排列的运动形式时，虽然某一方向的电流已消失，但自由电子仍然在运动，只是此时的运动形式和方向改变了而已。这时的自由电子，或者变成另一定向运动；或者恢复到杂乱无章的运动形式。1、当自由电子形成另一定向运动时，又形成了另一方向的电流而流向别处；当然，这里的别处也包括其他支路上和接了地的地下。2、当自由电子恢复到杂乱无章的运动形式，原自由电子定向排列移动时的能量还存在，即具动能。而这部份动能可能分为三种形式；一种形式和使它改变运动形式、方向及速度的力而抵销；一种形式用于改变分子之间的斥力的势能而做功；后一形式是使自由电子杂乱无章运动的速度比相对静止时杂乱无章运动的速度加快了。所有这三种形式的能量的变化，都会使得一定范围内物体的内能增加，热运动加快，从而使有关物质的温度升高，过高温度会变成热传递到较低温度的物体里。（常见的是散发在空气里）。即在“等电位”处理后电流不能流入设备又不向地直接泄放时，就会使过多的热量在一定的线路上、避雷器上、被保护设备的金属外壳及与之做了“等电位”连结的金属物体上进行传递并在空气中散发。这就是无地泄放时雷电流能量的去处。事实上，靠接地泄放时的雷电流能量终也是成为热量而消失，只不过它的热量多都在引下线，地网及地下泥土里散发而已。

综上所述我们得知，当没有接地时雷电能量大部分是通过在线路或者被等电位连接的金属物体上变成热量而散发出去了，即转变成了热能。

     另外，还有一部分雷电流会在线路流通时随即会感应出磁场，这就使得它转变成了磁能。

所以说并非只有靠直接接地泄放一种途径来处理雷电能量的。 

2、“等电位”避雷器无地泄放时雷电能量不在地下散热处理，对线路危害大吗？

  人们不禁要问，把雷电能量*在线路和相关物体上变成热量而不泄放到泥土里，会不会因温度过高而对线路及有关物质造成极大隐患呢？

对于这个问题我们的回答是“不会！”或者“会！”，此话何解？

实际是指在不同情况下而说的。当我们说“不会！”时，就是说在二个条件成立下才是不会有隐患；个条件是当在弱电线路的防雷时，不接地也不会造成线路隐患；第二个条件是虽然在强电（220V以上）线路上的防雷，但如果就近所保护设备及其相关的金属物体有足够的质量且和避雷器做了符合要求的“等电位”连结时，不接地的感应的雷电的能量也不会造成隐患。下面就分别从两个方面来述说在两个条件下不会造成隐患的道理。

1）  在弱电线路的防雷时，不接地也不会造成线路隐患原因是：

在弱电防雷时的原因是所*的，弱电的雷电感应极弱，大通常也不会超过5KA，一般 都在1～2（KA），这时的能量是很小，我们可以举例计算弱电防雷不接地情况下的一般结果。

我们假设在某铜线横截面积为0.1mm²  ，长度100m  的信号线,感应为5KA的感应雷，雷电脉冲持续时间为10us时,全部转为热量时使铜线及相关物体的温度升高多少？

根据公式ρ=RS/L,可知该 线的电阻R=ρ*L/s

我们又假设当夏天下雨打雷的情况下中午温度为30℃

那么根据公式ρ=ρo(1+at)可得30℃纯铜的电阻率为

ρ=0.016（1+0.00393*30）≈0.0179( mm²/m)

此时该段铜导线的电阻为:

             R=ρ*L/s= 

根据热量公式Q=I²RT=（5000）²*17.9*10^-5=25*10⁶*17.9*10^-5=25*17.9*10= 4475（J）

根据常规该线电线和避雷器，及被保护设备在加上其它做了“等电位”连接的物体，他们的质量总和至少不少于10KG，而以下我们计算时则以10KG为例。

又依铜比热容的公式Q= CM△T，△T=Q/cm=4475/0.39*10³*10=1.15℃

同理可得在该导线感应雷为10KA时，如*不泄放而变成热能在线路上的温度会增高4.5℃。

我们知道导线绝缘层的PVC一般的溶点是120℃，根据以上计算出来升高的温度远远不会在线路以及相关物体上造成隐患。

2）  强电（220V）以上的防雷，所保护设备及相关金属物体有足够质量且就近做了符合要求的“等电位”连结时的原因是： 

   我们说过“等电位”避雷器的基本思维是不让过大的雷电流流入设备，对于其流向哪里、或说雷电能量去了哪里，既“不管”也“要管”。所谓“不管”，是从保护设备的角度来说；所谓“要管”，则是从线路的安全和避雷器使用寿命的目的来讲。或者说从避雷的目的来讲。既然这样，显然是要“要管”。即要考虑到线路的安全和避雷器的使用寿命。

  这就是说，如果感应雷较强时，雷电能量不通过泄放到大地变成热能处理时，就要在线路上及做了“等电位”连结的金属物体上变成热量而散发出来。这时根据比热容△T=Q/cm.，一定的热量和质量成反比，有足够质量的物体时，温度的升高就会变得有限，这样就会在它们的安全范围内（典型的是导线绝缘层的PVC一般的溶点是120℃）。所以，只要有足够质量的金属物质就近和避雷器及所保护的设备做了符合要求的等电位连接时，线路就不会有隐患，这样避雷器使用寿命也会相对于延长。

 所以说，一定条件下，强电防雷无地泄放时也不会有隐患。

后，值得提醒的是，强电（220V以上）防雷的“等电位”避雷器不在保护设备就近，且无足够质量的金属物体做“等电位”连结时，（如保护供电线路上三级防雷的避雷器），显然就得接地，且和传统避雷器一样，接地电阻越低越好了。这样，因接地体泄放了大部分雷电电流，既避免了雷电流在线路上散热时过高的温度对有关物体的危害，又防止了较大的雷电流对避雷器的经常冲击，从而延长了避雷器的使用寿命。

  故此，希望广大用户使用“等电位”避雷器时恰当地运用，以得到理想的效果！