接闪器测试系列问题（9）——不同形状接闪器在静电场中的场强分布！

在特殊功能接闪器试验中，我们需要模拟静电场，平板电极间置入一根接闪器或其他用于验的金属部件，如先导体、探棒等，场强均将随之变化，所以针对置入电场中的各种实验物体的摆放位置，需要进行模拟计算，以排除特殊针的扰动范围与辅助器件重合的现象。

一、接闪器置入模拟场中的场强分布变化。

当接闪器试品放入极板间，将会对电场分布造成改变，

图1  接闪器电场分布

（电场方向+彩虹图）

从电场方向图来看，接闪器处于均匀垂直电场内。

图2  接闪器电场强分布

（彩虹图）

按50kV高压在2.5m距离产生20kV/m的场强，从图9场强彩虹图来看，绿色区域为20kV/m，绿色范围越大越均匀越好，接闪器本体和尖峰均被绿色区域（20kV/m）包裹。

接闪器杆体和尖端外电场线处于均匀空间，接闪器自身产生的电场变化高于边缘效应，且没有电场变化的重合区域，可以确定为理想电场测试条件。从接闪器造成的电场变化来看，接闪器底部与0电位大地相连，基本没有变化，向上出现灯泡状电场彩虹图。

图3  接闪杆顶端为尖针和圆头对静电场的扰动基本一致

（场强线图）

在静电场中，接闪器扰动电场线的效果不随针尖形状的变化而变化，针尖的曲率半径只在脉冲场中起到扰动作用，如图3所示。

二、接闪概率试验的双针布设

图4  距离过近的双针间场强增加

（双针电场方向向上特写）

按照左侧场强色标读取双针间的场强约28kV/m，高于均匀场强20kV/m，如果进行概率实验，普通针一侧也将会获得特殊针扰动的电场效果，从而增加接闪概率。所以进行接闪概率试验时，双针距离是一个重要试验条件。

图5  等高双针置入电场后的场强变化

（场强线图）

从动图5对比可以看出，双针在拉远到一定距离，其上方的电场均匀度将会改善，从双针合一现象，到双针互不干扰，体现各自性能，所以按照我们大量距离推算，间距d应大于等于针高h。

三、接闪器与先导体的布设

图6  接闪角度试验中的先导与接闪器的布置

（场强线图）

通过对先导体的模拟研究我们发现，无论延伸测试的金属体连接在高压端还是低压端，在静电场中扰动范围和效果是一致的，所以从图6中看到，先导端点与接闪器的尖端保持在d=h时，期间才会出现均匀电场区域。

四、小结

通过大量的模拟统计，我们可以得出以下结论，伸长出极板的金属物体（默认杆状），其扰动静电场的半径r满足r=0.5h，h为金属物体自身长度，所以在实验中如果要布设2只以上的被测金属物，无论是高压电极还是低压电极，其间距应保持d≥h。我们看到有些测试机构在高压电极吊起长长的先导棒，这显然是影响测试结果的方法。

至此，接闪器测试系列九个问题连载完成，感谢行业内外新老朋友的支持，雷闪中心本课题项目历时3年研究，经过近5000次实验样本，旨在详细论述接闪器的科学测试方法，补偏救弊，矫枉扶正，更好的开展接闪器的测试和认证工作，如有需求可联系我们。本课题为北京市科委重点实验项目，本实验室拥有著作权，论文引用请联系！