避雷针和避雷线的保护原理

雷电对地的放电过程分为先导放电、主放电和余辉放电三个阶段。在先导放电的初始阶段，因先导离地面较高，故先导发展的方向不受地面物体的影响。但当先导发展到离地面的某一高度时，由于避雷针高于被保护设备，且具有良好的接地，避雷针上因静电感应而积累了许多与先导通道中极性相反的电荷，使先导通道与避雷针间的电场强度大大增强，则从避雷针顶端可能会发展向上的迎面先导，从而影响下行先导的发展方向，将先导放电的路径引向避雷针，最后对避雷针发生主放电，并通过其接地引下线和接地装置将雷电流引入大地。这样，在避雷针附近的物体遭到直接雷击的可能性就显著地降低。因此避雷针的主要作用是将雷电引到自身上来，起到引雷的作用。一定高度的避雷针下面有一个安全的区域称为避雷针的保护范围，它通常为一个闭合的锥体空间，在这个区域中的设备遭受雷击的概率很小。

避雷线的保护原理与避雷针基本相同，主要用于输电线路的直击雷保护，也可用来保护发电厂和变电站屋外配电装置以及其他工业和民用建筑。对于输电线路，避雷线除了可以防止雷击导线外，还具有分流作用，可以减小流经杆塔入地的雷电流，从而降低塔顶电位，而且避雷线对导线的耦合作用还可降低导线上的感应过电压。如果避雷线距离导线很近，则雷电绕过避雷线直击导线的几率大大增加，因此避雷线需高于导线一个合适的距离。

避雷针和避雷线要起到保护作用，一方面避雷针和避雷线必须很好的接地，接地电阻应满足要求；另一方面被保护设备要装设在避雷针、避雷线的保护范围之内。工程上多采用双避雷线或多避雷针，以扩大保护范围。要注意的是，避雷针、避雷线引雷的作用除了与避雷针、避雷线的数量和高度、被保护物的高度及相互之间的位置等有关外，还与许多随机因素有关，例如当时的大气条件、雷电极性、雷电通道电荷分布、先导头部电位等，因此能完全避免雷击的保护范围是不存在的，避雷针和避雷线的保护范围是指被保护设备在此空间范围内遭受雷击的概率在允许值之内。