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【防雷】認識避雷針原理、功能與種類
隨著時代的快速進步,越來越多高科技和高精密型產品問世,故保護精密設備減少被雷擊的發生率已成為建築設施的必要措施,因此人們發明了避雷針。
一套完整的避雷系統是由三個部分所組成的,分別為避雷針、接地線以及接地棒,傳統避雷針的原理就是使閃電能擊中避雷針,接著將電流透過銅製接地線導到地面,再透過插在地下的接地棒,將電流導入大地。

當然,儘管有這類型的引雷針,也無法確保每次都能保護到建築設施,因為避雷針本身也會有死角,除此之外,接地系統的電阻值、落雷的電壓也都會影響避雷的成功率,而傳統避雷針「引雷」的行為,便會使得發生風險的機會提高。
就在人們意識到這個問題時,第三代避雷針問世了,其中最具代表的,就是美國Lightning Master公司研發的多針型避雷針,它的防雷方法是利用「尖端放電」的工作原理來保護建築物被雷擊中。
那麼何謂「尖端放電」呢?打個比方,想像將一棟建築物倒著放進糖漿中,完全浸泡後再將其從糖漿中取出,此時糖漿會從倒置建築物的各個尖端向下滴,而這些尖端點處就是「尖端放電」的意思,代表這些尖端點的電場強度是最大的,比起其他地方更容易被閃電擊中。
第三代多針型避雷針能將這些尖端處的電荷迅速消散掉,使尖端無處累積電荷,既然沒有電荷,也就不易被閃電擊中,從而保護建築設施及精密昂貴的設備被雷擊損壞。這項技術也被用在飛機機翼上,使機殼不帶電,保護飛機不被閃電打雷擊中呦。

認識避雷針的原理與功能後,我們也簡單的做了三代避雷針各自的介紹與優缺點,能讓您更了解他們的差別。

1️⃣第一代:富蘭克林避雷針(引雷式)
功能:根據尖端放電原理,因避雷針尖端積累的電荷高於其他地方,能將附近的雷擊引自其身,再透過接地系統將電流導入地面。
保護範圍:折線法計算,避雷針高度越高保護區域越大。
✔️優點:便宜、安裝較簡單、直觀。
❌缺點:數量多,保護半徑小。

2️⃣第二代:主動式避雷針(引雷式)
功能:根據尖端放電原理,可以提前擊發向上電荷去攔截更遠處的向下電荷,吸引閃電,再透過接地系統將電流導入地面。
保護範圍:避雷針上方半徑30~60公尺內之閃電都會受吸引。
✔️優點:安裝較簡單、直觀,能保護建築本身以外的大範圍。
❌缺點:因主動式避雷針無法100%成功攔截每一次的閃電,而避雷針支撐架因為架高所以有一段可能自身遭受側向雷擊的空間,稱為支撐架的側擊區,反而增加雷害風險的發生。

3️⃣第三代:多針型避雷針(消雷式)
功能:根據尖端放電原理, 多針型避雷針主要是用最快的速度將建築設施上累積的電荷消散,使要保護的建築物不被雷擊,即使雷擊打到多針型避雷針,因為有接地系統,可以完善將落雷引導到大地,為建築設施提供二道保護。
保護範圍:建築物本身。
✔️優點:達到真正的避雷而非引雷,提供無死角保護。
❌缺點:數量多。