各种避雷针的结构及其防雷性能2007

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本文为转载，内容不涉及任何品牌的产品， 各种避雷针的结构及其防雷性能2007-4-8 09:54:05 　　十几年来我国防雷学者一直在进行“消雷器”、“排雷器”和“限流避雷针”的研究和讨论，促进了我国防雷事业的发展和进步。其中关于用辩证唯物论的思想分析避雷针的防雷性能，如今有了较为充实的实验和理论基础。综合国内外防雷专家的研究成果，笔者试图提出一个初步概论，与同行商榷，如有错误和不当之处欢迎大家批评指正。 1　避雷针的引雷性能 　　避雷针的防雷作用是它能把闪电从保护物上方引向自己并安全地通过自己泄入大地，因此，其引雷性能和泄流性能是至关重要的。避雷针的引雷性能已有实验和理论分析如下： 　　一个竖立在平地的避雷针其引雷空域如图1所示［1］。其中简化包络线是一条抛物线，此线即为在正、负雷雨云下该避雷针的50％击针击地平均分界线。图中小圈为空中各点实验放电统计数据，表示模拟实验下行先导的针尖位置，黑圈表示百分之百击针，白圈表示百分之百击地，黑白各半表示50％击针及击地。 　　雷击避雷针和地的放电强度与雷电极的极性有关：当雷的极性为正时，雷对避雷针的放电强度高于雷对地；当雷的极性为负时，雷对避雷针的放电强度略低于雷对地。所以在同样电压下雷电极对针的放电距离R与雷电极对地的放电距离H是不同的。根据长间隙放电的实验数据大致有： 雷电极为负、地为正时，k＝R／H＝1．1； 雷电极为正、地为负时，k＝R／H＝0．8～0．9， 　　图2为雷击针地分界面的理论分析图，据此可以求出雷击避雷针和地的理论分界线。 　　图中L为避雷针尖，其高度为h，P为雷电极头部，其对地高度为H，E为雷电极正下方的投影点，L、P之间的距离为R。当P点维持k等于某一常数在图面上运动时，其运动轨迹就是雷击避雷针和地的理论分界线。分界线以y轴为中心旋转就是立体的分界面。分界面内为雷击避雷针的空域，分界面以外为雷击大地的空域，分界面附近引下的雷击地面为散击区。 　　分界线有3种：k＝0．9情况下其分界线为一椭圆；k＝1．1情况下其分界线为一双曲线；k＝1情况下其分界线为一抛物线，后者为一般分析避雷针接闪性能的理论基础，它是正负雷击情况的平均数。图2的分析结果与图1的实验结果是相一致的。 　　结合避雷针的引雷空域再分析避雷针的保护范围问题，取k＝1的情况可得避雷针的保护作用，见图3。 　　图3中O1 L为避雷针，K为其高度的中点；MO2为被保护物，N为其高度的中点。假设雷击距离为hr，雷电先导端头位于P，PK（实线）为避雷针的引雷分界线，PN（虚线）为被保护物的引雷分界线，它的上部空域都在避雷针的引雷分界线以内。因此，距地面高度大于hr的雷击将被引向避雷针，被保护物MO2将免于雷击，这种现象称为截击效应；但当雷电先导从低于hr的右侧袭来时，避雷针将起不到保护作用，这称为对被保护物的侧击。所以以P点为圆心，以hr为半径作圆，此圆从避雷针顶点L经M地面O3点，它以下的部分就是雷击距离为hr时避雷针的保护范围。这一分析结果与按电气几何理论（EGM）滚球法推出的结果是一致的。 　　EGM理论认为，雷电先导首先进入哪一物体的雷击距离就对那一物体放电，雷击距离是雷电流的函数［2］： hr＝10I0．65 （1） 式中　hr为雷击距离，m；I为雷电流幅值，kA。 　　美国R．H．Lee建议以10 kA作为一般建筑物的临界电流Ic，小于这个雷电流幅值时不会造成雷击事故，其对应的临界雷击半径hrc为45 m。这一观点把被保护物的耐雷水平与避雷针的保护率联系起来。我国防雷标准GB50057－94《建筑物防雷设计规范》规定三类防雷建筑物的避雷针保护范围按hrc为60 m画定。运行经验表明这一规定符合我国通用建筑物的防雷要求。 　　近年来一些学者对EGM理论又做了修正，称为先导传播模型理论（LPM）。该理论认为确定雷击点除了考虑雷击距离外尚需考虑迎面先导和下行先导的相对运动。一定几何形状和高度的地物能否被一定雷电流幅值的雷电击中，可用吸引半径Ra来表述。Ra不仅是雷电流的函数，也是地物高度的函数，并和地物的几何形状有关。因为不同形状和高度的地物，在同一雷电流的下行先导作用下感应的电场强度不同。 　　 Ra（I，h）＝2．83I0．63h0．40 （2） 式中　Ra为吸引半径，m；I为雷电流幅值，kA；h为针状物高度，m。 　　分析结果指出：当临界半径hrc大于避雷针高度h时，EGM所得保护半径比LPM要小，但不显著；当临界半径hrc小于针高h时，EGM所得保护半径比LPM要小许多，某些情况下甚致小50％左右；当针高h＞hrc时，EGM认为高出临界半径的针体部分没有保护范围，而LPM理论则认为保护半径随针体高度的增加而增加。 　　根据对塔形建筑物吸引雷击次数随其高度增加而变化的观测以及长间隙放电棒对棒的实验结果都证明，避雷针的引雷能力随其高度的增加而增强，但增加的速度是变缓的。这对LPM的结论给予了支持，可见EGM滚球法未考虑吸引能力随高度变化是其保护范围偏小的原因。从理论角度看，滚球法是一种偏于保守、偏于严格的方法，它能对避雷针的保护区给出直观的物理图象

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考虑迎面先导和下行先导的相对运动可得出避雷针的引雷空域，见图4。图中 　　hr＝vzhT＋vxiaT （3） 式中　hr为雷击距离，即雷击半径，m；vzh为地物或避雷针上迎面先导的发展速度，m／s；vxia为地闪下行先导的发展速度，m／s；T为大气间隙的放电时延，s。 参考图3可得到LPM理论的一切结论。 　　避雷针的上部有一段可能自身遭受侧向雷击的空间，称为对针杆侧击区；高架避雷针的引雷能力强，当侧方袭来的下行雷电先导被避雷针引近而未能在针端接闪时，会出现闪电击中避雷针附近地面的情况，使得高架避雷针附近的地面落雷密度较该处平均落雷密度大，该地面称为散击区。高耸的建筑物和高架避雷针附近地面出现散击区，远离避雷针的地方雷击率不受避雷针的影响，称为正常区。避雷针周围空间侧击区、地面的保护区、地面的散击区和正常区见图5所示。 　　按我国统计的雷电流幅值最大约为300 kA，其对应的雷击高度为408 m。取雷击定位高度为400m，可得出不同高度避雷针的保护区和散击区的地表半径见表1。我国旧式民房一般高度在10 m以下，避雷带和避雷网的高度与房高相同，安装的短针防雷其高度为1～2 m，它们引起的散击现象不明显；高耸建筑物和高架避雷针引雷招致雷击率增高和存在散击区。我国防雷学者历来不主张用高架避雷针保护建筑物，主张用屋顶短针和避雷带防雷就是考虑了既能发挥它的引雷作用，又避免增加散雷区。试装消雷器的运行结果表明：它不能消雷而且增大了雷击概率，所以许多部门拆除了这些消雷器。 2　避雷针的结构及其接闪性能 雷害事故统计表明，雷击点选择有一定的规律性，实验室长间隙放电可以演示这些规律。研究表明，在雷电放电和实验室长间隙放电中，雷击点选择的过程是各目的物迎面放电的竞争过程。迎面放电发展的迟早和快慢，与下行放电先导相遇的概率相关，它是确定雷击点的决定性物理参量。我们开展了建筑物雷击规律的研究，在1959年提出了民用建筑物简化防雷方式［3］，根据我国建筑物屋顶结构，其雷击规律见图6。图中（a）（b）为平屋面或坡度不大于1／10的屋面（如檐角、女儿墙、屋檐）易受雷击的部位；图（c）为坡度大于1／10且小于1／2的屋面（如屋角、屋脊、檐角、屋檐）易受雷击的部位；图（d）为坡度不小于1／2的屋面（如屋角、屋脊、檐角）易受雷击的部位。对图（c）（d），在屋脊有避雷带的情况下，当屋檐处于屋脊避雷带的保护范围内时屋檐上可不设避雷带。按这些屋顶雷电易击点装设短针和避雷带防雷可以达到引雷而不增加散击区的目的。40年来，这种防雷方式取得了良好的防雷效果。 　　 　　华中理工大学的防雷学者对不同结构的避雷针进行了对比放电试验，试验表明各模拟因素对放电击中点的影响如下［4］： （1）几何击距是放电击中点的决定性因素之一； 　　（2）目的物几何形状的影响：负雷电压下，当棒头曲率半径比较小时，对棒头引雷能力没有影响；当棒头的曲率半径大于试验条件下棒头临界电晕半径时，由于表面电场强度降低，上行迎面放电的起始时间推后，其引雷能力降低。正雷电压下，棒头曲率半径对雷击点概率分布的影响不明显。负雷电压下，多针棒形物模型的引雷能力小于尖棒的引雷能力，大于具有与多针棒形物针长相同半径的球头棒的引雷能力。随着间隙尺寸的增加，多针棒形物模型与球头棒的引雷能力差异有缩小的趋势。 　　（3）接地电阻的影响：负雷电压下，接地电阻超过一定临界值后将抑制上行迎面先导发展的速度和强度，使电阻棒的引雷能力降低；当阻值小于这一临界值时，接地电阻对击中点概率无影响；随接地电阻的增大其击中率下降，当棒浮地时，放电不再击中它；随着接地电阻的增大，出现双通道的机会增大，即散击率增大。正雷电压下，接地电阻对雷击点概率的影响不明显。 　　试验表明，放电击中点的概率分布与上电极对各目的物的击穿电压、击穿时间和迎面放电通道的发展存在以下几个层次的关系：当对不同目的物的空间击穿电压存在差异时，空气击穿电压低者被击中的概率较大；当各击穿电压差异不明显时，击穿时间小者被击中的概率较大；当对不同目的物的击穿电压和击穿时间均无明显差异时，迎面放电发展速度快，通道电流强度大者被击中的概率较大。 3　对异型避雷针的看法 　　普通避雷针有针、带（线）、网3种形式，国际上统称为常规避雷针或富兰克林避雷针；其它各种避雷针均为异型避雷针，异型避雷针大致有以下几种： （1）球头避雷针 　　球头避雷针当其球头半径大于雷击距离下其临界电晕半径时，雷电对避雷针的放电强度高于雷对地，有k＝R／H＝0．8～0．9，其引雷分界线为一椭圆。这种球头避雷针（包括同等曲率半径的多针避雷针）的高度如与被保护目的物相等或相近，可能使目的物附近空间电场分布趋于均匀，从而减少目的物的引雷概率。但这不能认为是“排雷效应”，而是一种控制接闪点的技术行为。因为下行雷电先导仍要发展，直到对地物放电。若要可靠保护目的物并不增加相邻建筑物的雷击率，还必须在其两侧安装避雷针或避雷线，以保证雷电流的安全泻放。建筑物屋顶为平面和球面的就相当于改善局部电场结构，我们进行过大型平顶房屋的模型雷击试验，负雷击下绝大部分放电都击于四周的檐部，屋面上很少雷击；正雷击下屋面上的雷击次数也很少，但略多于负雷击的情况。 （2）限流避雷针 　　模拟试验表明，限流电阻可以减小主放电电流，但也减小了迎面放电的发展速度vzh，所以限流避雷针的引雷能力降低，在高电阻的条件下将有（vzh＋vxia）／（vd＋vxia）＜1的情况，其中vd为地面迎面放电的发展速度。高电阻限流避雷针的引雷空域为一椭圆（见图7的定性物理图象），其具体数值须由试验求得。所以限流避雷针的保护范围将小于常规避雷针，模拟试验表明其散击被保护物的概率增大，即雷击避雷针后仍然会向建筑物放电，发生多点雷击的现象。高阻抗限流避雷针也必须研究其保护范围的变化，有几种限流避雷针至今没有明确的原理说明，因此是不可信的。

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（3）脉冲避雷针 　　1987年前苏联学者提出在避雷针的上部加装圆球形或圆盘形导体，并从理论和试验上证明了这种增大避雷针固有电容的办法能提高避雷针的引雷能力［5］。笔者认为，这种避雷针结构不耐风压，应改用高压电容器进行试验。试验中发现当高压电容器的保护间隙被击穿时其模拟雷电间隙的放电电压显著降低。因此结合快脉冲放电的技术基础，我们研制了高效避雷针。长间隙的直流和操作波的试验证明，在负雷击下高效避雷针的雷击距离是常规避雷针的1．3倍，在正雷击下高效避雷针与常规针的放电性能无显著差异［6］。这些试验结果尚不能冒然推广到自然雷电情况，我们有选择性地试装了这种避雷针，其实际性能还有待实际运行的验证。 　　由于避雷针上部有一段遭受侧击的空间，所以不能认为雷击距离大的避雷针就能高效保护屋顶上的天线和其它突出物。法国标准规定脉冲避雷针有钟罩形的保护范围，并未得到国际防雷协会的认可。他们没有考虑避雷针的引雷区域问题，在遭受侧击的引雷区域以内，避雷针的保护率不是99％，而是50％～80％或更低。有人用避雷针或脉冲避雷针保护天线，他们以为针端高出天线就可以使天线免除雷击，这种想法也是不全面的。 （4）放射避雷针 　　国内外的模拟试验均已证实放射避雷针的防雷性能与普通避雷针相同，它并无增大避雷针保护范围的效能。由于放射避雷针使用放射性元素，一旦放射性元素失散会造成环境污染，因此是一种被否定的技术。对各种国外避雷针应该有分析地引进和使用，不能盲目相信他们的商业宣传。有人把已为国内外否定的技术（如放射性避雷针）改头换面地拿出来冠以“高技术”推广，是应该揭露和批评的。 4　结论 （1）我国防雷学者对避雷针的研究和讨论促进了我国防雷技术和理论水平的提高，EGM理论和LPM理论在我国有了新的发展。 （2）为了改善和提高避雷针的防雷性能，人们提出了各种异型避雷针。对这些异型避雷针的性能还要进行全面的研究和论证，对其防雷性能的利弊应做出系统工程的科学评价，这些工作还应认真去做，当前不宜轻易地推广和应用这些技术。 参考文献 　 ［1］　宫本庆己．雷及避雷［M］．昭和十六年，东京； ［2］　钱冠军，王晓瑜．避雷针保护范围及其物理模型［J］．建筑电气，1997，（4）． ［3］　马宏达．民用建筑简化防雷方式的研究［C］．高电压会议文集，1959． ［4］　钱冠军．下行雷闪屏蔽问题的研究及其在输电线路中的应用［D］．武汉：华中理工大学，1998． ［5］　АлександровГН，КодзовГД． Оповышенииэффективностимол －ниезащиты．Элктричество，1987，（2）． ［6］　马宏达，张适昌，楮宗兰．高效避雷针保护范围的确定［J］．电工电能新技术，1995（1）． 本篇文章来源于中国电力信息网|Power.NengYuan.Net 原文链接：file:///G:/2009年培训材料/各种避雷针的结构及其防雷性能%20-%20中国电力信息网.htm

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谢谢，希望再增加各厂家避雷针的特点等信息。

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质疑ERICO系统3000避雷针 我们知道，雷云云底一般带负电，因为静电感应使地表面和地面物体表面带上正电。云底和地面相当于一只电容器，介质就是空气。当云底与地面物体之间的电场强度达到击穿空气介质而产生猛烈的放电现象就称直击雷。地面物体的高度越高，相当于空气介质越薄，所以高耸的物体易遭雷击。雷击地面某物体与云底和物体的距离成反比，与两者之间的电场强度成正比。传统避雷针就是利用其架设高度较高和尖端放电原理达到优先接闪安全引雷入地来避雷的。 　　 系统3000避雷针象传统避雷针一样也是无源器件，它们都只能被动的依靠雷云电场的静电感应建立起与雷云云底相反的静电电场，因为尖端放电原理使针尖的电场强度比其它地方更高。显然，系统3000避雷针并不能感应出比传统避雷针更高的电场强度来优先接闪，那么它有什么先进性可言呢。 　　推出系统3000避雷针的基础理论叫做“收集容积法”，此法实际就是传统避雷针避雷原理的另一种说法。当雷云来临的时候，建筑物上的所有的有特色的点（角落、边缘）会因为尖端放电原理，产生比其它地方更高的感应电场参与竞争。然而根据滚球法确定的在避雷针的保护范围内，避雷针尖距云底最近，电介质最薄，产生的感应电场强度比所有的有特色的点更高，当然会比所有的有特色的点优先接闪。滚球半径不就是该文的吸引半径吗？以针尖为圆心的滚球半径内不就是“收集容积”吗？在此“收集容积”内并不能证明系统3000避雷针比传统避雷针能产生更高的电场强度来收集异性电荷，那它最多只相当于一根传统避雷针。 　　某媒体曾介绍系统3000避雷针配套的ERICO专用引下导体，每米的电感量非常小（37nH/m），与普通避雷针引下线（1.5～1.55μH/m）相比小了一个数量级，减小了引下线上雷电压的侧击危险。根据电工原理，电感量L＝ΨL/i＝μ（N2/2πR）S，由于引下线基本上就是一根长直导线，导磁系数μ为空气的导磁系数μ0，因此它的电感量只与它的形状和长度有关。该文中介绍的不是也不可能利用线绕无感电阻制造技术来生产引下线，那么到底是采用什么新技术来减小电感量的呢？文中没有介绍。其实也无此必要。雷电流大雷击电磁脉冲的危害也大，人们不是还在寻求在避雷针上减小泄放雷电流的方法吗？引下线上雷电流大或雷电压高所产生的危害都可以采取别的措施来克服。防雷工程是一个系统工程，不是某一种方法就能解决的。

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洋避雷针比普通避雷针更好吗？ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　梅忠恕 　　　　　　　　　　　　　　昆明昆雷电力科学研究所（昆明，650051） 摘要：目前在我国防雷产品市场上销售的各式各样的洋避雷针在功能上并不比普通避雷针有任何优点，相反与普通避雷针一样，具有引雷导致强烈电磁幅射干扰的缺点。这些洋避雷针及其所起草的技术标准为国际学术界完全拒绝。 关键词：避雷针，ESE，提前放电，抡先先导 1、 前言 　　近二十年来，在我国的防雷产品市场上，充斥着大量的洋避雷针。从上世纪早期的放射源避雷针，到八十年代的法国依丽达（Helita）公司的Pulsar大气高脉冲电压避雷针（Atmospheric high pulse voltage lightning conductor），到九十年代的富兰克林避雷针（Franklin conductor）、圣埃尔摩避雷针（Saint Elmo lightning conductor），到现在的各种型号的提前放电避雷针，如拓海通用（TOHI）的易敌雷（Indelec）（E.S.E）主动式提前放电避雷针，杜尔—梅森的卫星（Satelit）提前放电避雷针，最近又有一家西班牙Ingesco公司的PDC系列主动式早期放电避雷针，等等。我国一下子成为法国，还有西班牙，也可能还有别的什么国家的洋避雷针的大展台和大市场。这些五花八门的洋避雷针，虽然结构和外形各式各样，但奇怪的是其厂家都热衷于声称自已的洋避雷针具有“提前放电”，或“主动式放电”，或“早期放电”的优越性能，它们都满足法国的国家防雷标准NF C 17-102，也都具有完全相同的保护半径计算公式。 可是，究竟这些洋避雷针是些什么货色呢？它真的如其宣传所说，比普通避雷针有很大的优点吗？在我们仔细研究了它们提供的宣传资料之后，就可发现，原来它们的作用，与一根普通金属避雷针并没有什么两样！ 2、 普通避雷针的防雷性能和缺点 　　避雷针是Franklin于1753年发明的。它就是一根简单的安装在高层建筑物上的金属针，称为接闪器，再加上引下线和接地极，就成为一套完整的防护直击雷的装置。200多年来避雷针有效地保护了各种建筑物和工业设施，减少了雷害事故的发生和伤害事故，为人类作出了巨大的贡献。 　　避雷针的防雷原理就在于它能接闪雷电流，并顺利地将其引导进入大地，而保护它下面的或它周围的建筑物不受雷击。避雷针泄放雷电流时，在其周围将产生强烈的电磁幅射干扰。在以前，或者说对于普通的建筑物，机器，或人类，这种电磁幅射不会带来显著的危害。因此人们以前对它的这个缺点也不在意。 　　可是到了现代社会的今天，计算机和其它精密仪器设备在各行各业的大量应用，情况就不同了。在这些精密仪器设备中，存在大量的微电子器件，特别是计算机芯片。在这些芯片中，集成着大量的微小的电子元件，它们很小，它们之间的绝缘也十分微弱。它们工作在几伏的低电压下。避雷针引导雷电流产生的强烈电磁幅射将在这些电子器件的回路中感应生成过电压，这种过电压将有极大的可能性击穿集成电路芯片中元件之间的绝缘，摧毁这些芯片，造成对这些精密仪器设备的不可弥补的损坏。因此，到了现代社会的今天，避雷针的这个缺点就突现出来并越来越为人们所重视。 3、 洋避雷针与普通避雷针的比较 　　洋避雷针与普通避雷针一样，要接闪，要引雷。那在引雷之后，在雷电流来临时，它还是不可避免地会产生强烈的电磁幅射干扰。照样要危及计算机等各种精密弱电设备的安全。在这一点上，它们具有与普通避雷针一样的缺点，而不会比普通避雷针有任何优点。 4、 洋避雷针的“提前放电”是怎么一回事 　　洋避雷针的制造人声称，它们的洋避雷针的优点主要有两个，一是它可以“主动放电”，或“提前放电”，或“早期放电”。即是说，他们的洋避雷针比普通避雷针具有更好的引雷性能。二是将它的提前放电时间换算成提前放电距离后，相当于增加了避雷针的高度，从而可以增大保护半径。 　　那就让我们以“易敌雷”防雷器为例从原理、试验室试验和大气观测三方面来分析其厂家提供的《易敌雷(INDELEC) 产品设计原理》（以下简称《设计原理》）中的问题，看看它是怎样欺骗用户的。 4．1关于吸收和储存大气电场能量 《设计原理》第3.3.3节“易敌雷研究的理论基础及原理描述”中这样写道： “当风暴降临时，装置通过底部电极吸收大气电场中能量并储存于其内部的电子线路，当电荷充电到一定程度时，通过其上部电极放电，在其尖端周围形成强的云层电荷相反的离子层。……易敌雷的这种强的电离放电产生向上的发射的提前先导……。” 需要指出，大气静电场的能量密度是很低的。例如，在雷击即将发生前的电场强度40kV/m时，空间大气电场的能量密度仅为4′10-9焦尔/cm3。我们知道，一个金属物体放入静电场中时，将使原有的电场畸变。并且，由于金属的导电性和表面的等位性，在金属体内的电场强度恒等于零。要想借助“易敌雷”的底部电极，在被动的没有外力做功的条件下，吸收大气静电场的能量并将其储存起来，积累到所需要的数量，并不断地利用这个能量产生火花放电，从原理上说，是不成立的，不可能的。如果我们能设计出一种机械，或一种电子线路，在外力不做功的条件下，吸收静电场能量并将其浓缩和储存起来，用于实际，那无异于制造了一台永动机。致于要借助这个储存的能量，产生向上先导，更是无稽之谈。 《设计原理》还说： “当其电子装置中的充电电场梯度，即dv（电场变化量）/dt（时间间隔）达到某一定比率时，电离放电并形成向上先导，……‘引雷’是有条件的，在dv/dt达到某个确定比例才发生，此时的电场强度达到400-500kV/m。” 在这里，《设计原理》将dv/dt说成是电场梯度，这是概念上的或本质上的错误。dv/dt不是电场梯度，而是电压随时间的变化率，它不是能量，不能“充电”入某个电子装置。 《设计原理》说的引雷时的条件是“电场强度达到400—500kV/m”。试问，是哪里的电场达到这个值？需要指出，空间电场强度远未达到这个数值之前，雷电放电就形成了。“易敌雷”要等到这个电场强度到达时再动作，能行吗？《设计原理》缺乏起码的大气放电知识。 4．2关于抡先时间的试验 《设计原理》定义的“启动抡先时间DT”为： DT=TSR-TESE TSR与TESE 分别为普通避雷针和“易敌雷”防雷器的“上行先导电荷连续传播的平均时间”。在这里，《设计原理》所要说的是“易敌雷”防雷器比普通避雷针的“上行先导电荷连续传播的平均时间”短，这个短的时间差就是所谓的“抡先时间”。 这里《设计原理》所用的术语多么别扭，不仅一般的用户看不懂，就是专业人员也感到纳闷和新奇。直到阅读了它的全部试验资料才知，其实，所谓“上行先导电荷连续传播时间”， 用专业术语说，就是冲击放电的击穿时间(time to breakdown)。 那让我们进一步分析“易敌雷”厂家的有关“先导抡先时间”的试验中的问题吧。 4．2．1先导和流柱的混淆 《设计原理》4.1.2节“在实验室对INDELEC产品进行DT测试”中对试验是这样描述的：防雷器与避雷针的安装高度为1米，电极板的高度为2.05米。那么试验（放电）间隙的大小仅为1.05米。从高电压的专业知识来说，1米间隙的冲击放电是属于流柱(streamer)放电的范畴，还不足以产生先导(leader)放电。那又谈什么先导抡先和先导抡先时间呢？以这样的装置来模拟大气中的放电，相差太远了，根本得不到正确的结论。 其实，“易敌雷”防雷器的英文名称“Prevectron early streamer emission air terminals”，直译为“Prevectron早期流柱放电空气终端”。所谓“空气终端”就是接闪器或避雷针的类似称呼。到了我们中国，不仅将防雷器冠以“易敌雷”这种具有实际意义的名字，而且将“流柱”变成了“先导”。须知“流柱”和“先导”是表征完全不同的两种放电，或放电的两个不同阶段，其概念是不同的。《设计原理》在这里故意蒙混用户。 4．2．2冲击放电的伏秒特性 从高电压的专业知识来说，表征冲击放电击穿时间与放电电压的关系的伏秒特性不仅取决于放电间隙的长短、电极形状和布置等因素，还决定于所加电压的极性、波形和幅值。在间隙距离和电压参数相同的条件下，电极越尖，电场越不均匀，击穿时间越小。实际大气雷云与防雷器之间的间隙以1000米数量级计，雷云的尺寸也是以1000米计。在这种情况下，“易敌雷”与普通避雷针在电极形状特征和结构上的差异相对于大气电场和雷云尺寸来说将不存在。因为在大气电场的超长间隙的情况下，它们都属于极不均匀电场，其伏秒特性，即击穿时间将趋于接近，根本谈不上有什么放电时间的抡先。 4．2．3电压波形和幅值对击穿时间的影响 为了获得伏秒特性上的差异，从而得到想要的“抡先时间”，“易敌雷”的试验者选取了不同于雷电冲击波波形的操作（过电压）冲击电压波形，其波头时间为325mS（标准雷电冲击电压波为1.2/50mS）。所试电压幅值为900kV，此电压比1米间隙的放电电压大得多。此电压是以什么标准确定的也不得而知。需要指出，要想得到多少“抡先时间”都可。只要改变所试电压的波形和幅值就能办到。“易敌雷”厂家有意地和人为地“试验”出了所需要的数量级为几十微秒的“抡先时间”，以此标榜“易敌雷”比普通避雷针的优点，实际上毫无科学意义。 4． 3“易敌雷”的保护半径 “易敌雷”保护半径的计算公式是根据雷击的电气—几何图形计算的。不过与众不同的是，这里考虑了所谓上行先导的抡先距离DL， DL=VDT，V为先导的传播速度 ，保护半径RP为： 这个公式中的第一项，与我国的建筑物防雷设计规范GB50057——94的计算公式一样。公式中的第二项，DL(2D+DL)，则是“易敌雷”防雷器所特有的，是源于所谓上行先导的抡先距离，使保护范围增大。前已讨论过了，先导的抡先时间，完全靠人为的试验得到，要多大有多大。以此得到的保护范围的增大又有何实际的意义？ 需要指出，按滚球法计算保护范围时当避雷针的高度达到一定程度以后，再增加高度并不会增大保护半径。 4． 4“易敌雷”缺乏实际的运行统计资料和大气观测数据 “易敌雷”防雷器的运行实效如何？有无大气观测数据？不得而知。特别是它在法国本土的推广和运行情况，没有任何介绍。 在“易敌雷”的资料附录中笔者看到了一份《美国佛罗里达Camp Blanding 真实雷击实验报告》。但并没有找到“易敌雷”与普通避雷针的任何对比性试验资料，也没有找到测量和记录到的任何有价值的数据，因此没有任何证明“易敌雷”防雷器的性能会比避雷针更好的内容。 需要指出的是，此报告明确注明，“按试验合同的条款，在CEA（法国原子能协会）以外引用此报告中的任何内容都是被严格限制的”。这进一步表明这个报告是没有实际的参考价值的。但到了咱们中国，这些对“易敌雷”不利的注明都不存在了。 4．5西班牙避雷针的笑话 　　笔者愿意再写几句话，让读者享受一下西班牙INGESCOR 的“主动式早期放电避雷针”的彩色宣传资料中的笑话。虽然这种避雷针在结构上与“易敌雷”没有任何相似之处，但它的厂家仍然宣传它具有“主动早期放电”功能，并满足“国际标准NF C17-102”。这里厂家玩了一个天大的骗术，因为NF C17-102只是法国起草而未获得国际学术界批准和任何国家认可的标准，却被西班牙推崇为“国际标准”。 　　在其宣传资料中，有这么一段话：“每当雷闪发生前，电场强度会迅速增大，激发器与反射器之间的电位差基本上就相当于雷云与大地之间的电位差。”从图上看，这种防雷器的激发器与反射器之间的距离只不过几毫米，它有什么功能能产生并承受“相当于雷云与大地之间的电位差”？众所周知，在雷暴前雷云与大地之间的电位差有几千千伏或更高，它那小小的几毫米间隙能承受这个电位差吗？这么大的电位差又是如何产生出来的呢？真是吹牛吹漏了底。 还有，在它的《保护区域计算方法》中，其保护半径公式是完全照抄“易敌雷”的保护半径公式，但因水平太差，公式也给抄错了两处。 真可怜，要想来我们中国赚钱，又没有多少本事。更可惜的是咱们中国，还居然给予这些人把钱给赚走了。 5、 国际学术界对洋避雷针的评价 国际学术界对以法国为首的洋避雷针，和其提出的相应标准草案持完全否定的态度。17位属于ICLP（International Conference on Lightning Protection，国际防雷保护会议）的科学委员会成员的科学家，签发了一个联合声明，反对ESE避雷针技术。这些科学家代表了15个国家，包括美国、日本、英国、和12个大陆欧洲国家。请读者参考笔者译《全世界反对ESE 避雷针》一文，这里就不再赘述。 6、 结论 目前在我国防雷产品市场上销售的各式各样的洋避雷针，除了外观上加工得比较美观、新奇以外，在防雷功能上比较普通避雷针没有任何优点，相反它们与普通避雷针一样，在接闪引导雷电流后，会产生强烈的电磁幅射干扰，对以大规模集成电路芯片为核心的精密仪器设备具有极大的危害性。 在相同接地网（极）和引下线的情况下，一根等高的普通金属针作接闪器与一支昂贵的洋避雷针作接闪器可以得到同样的保护效果和保护半径。

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　　 M.A.Uman V.A.Rakov （郭昌明译自美国气象协会公报，Bulletin AM5,2002年12月号1809～1820页） 译者的话： 　　 这篇文章是美国两位有工程背景的主要从事雷电物理研究的专家在其国家科学基金的资助下，对2002年前国际上有关消雷器和ESE接闪器文献的综述。可以看出: 1．美国在消雷器及ESE 接闪器方面的做法动向，以及有关的科研工作。 2．在美国并没出现过用接闪器后加串一些特殊部件来使主放电变弱的装置。据推测，是因为在实际上不可能人为显著改变放电参数。地闪的产生是雷暴超高压电源通过超长距离大气放电的结果，任何人工尺度装置不是无法改变原有的放电过程，就是会被击穿而产生不了预想的作用。 3．强调了不能用实验室内放电外推到自然雷电的连接过程。任何有关防雷原理必须与自然闪电的基本过程一致。 4．要注意在一些工程中会改善防雷的诸如增强接地、加装SPD 等的作用，它们其实与接闪器的作用无关。 *没有任何资料及理论支持声称“消雷”和“提前流光发射”技术可比常规防雷装置优越。 1、常规装置 　　 对地面建筑物正确设计的常规防雷装置，可以提供闪电的连接点和供从闪电连接点处产生的闪电电流无害地流入大地以保护建筑物。这类装置基本上由三部分组成： 1）“接闪器”，它安置在构筑物上的适当位置以拦截闪电 2）“引下线”，它将闪电电流从接闪器引向大地 3）“接地极”它将电流流入大地。 　　 这三个部件必须连接良好。许多国家及国际标准对常规防雷装置有描述（如NFPA780-1997，此后称NFPA780），对这种常规方法的效能也有描述（如：Harris 1843，14～156；Symons 1882；Lodge 1892；Petors 1915；Covert 1930；Koler 1939；Szpor 1959）。 　　 对建筑物常规防雷的经典说明见Golde(1973)的著作。部分由于我们对闪电与地面物体相连过程了解得不够完善，所以常规方法的理论论证还十分粗略。因此，常规装置在防止或减少对建筑物的危害上取得成功的历史事实，是它们应用的主要证据。然而，评述一下对闪电过程的现有认识会是很有指导作用的，这种认识与在建筑上应用常规防雷装置所得到的经验是一致的。 　　 雷云对地闪击的过程始于闪电的梯级先导，它始于雷云的电荷区域（在温带，夏季产生典型下移负电荷闪击的电荷区域高度约为５km）以典型的平均速度105ms-1向下朝大地传播。在这先导通道上的电荷（从云中电荷源处洩漏出来的）会在其近地面时在地面产生电场。这电场又被树木和在建筑物上接了地的接闪器这类突出地表的物体而得到增强。 当先导下移到离地几十到几百米时，此时这电场大到可在先导头部与大地之间或者先导头部与某一凸出物之间产生电击穿。这种长间隙电击穿如果发生在室内实验室条件下，则需每米几百千伏（见：Chowdhuri 1996，226～240；Bazelyan和Raizer2000），其中可包括有一个或多个从大地或从接地物上发出的向上的连接先导。这类先导中的一个与下移先导分叉中的一个相遇，这就在雷云与大地之间建立一导电通道。图1是以避雷针作为接闪器的常规防雷装置所保护的建筑物与闪电相连的一个简化图。 1 、闪电相连过程 （a）梯级先导下降到距离装有常规防雷装置的房屋约100m之内； （b）上行先导从接闪针和附近的树木发出； （c）下行梯级先导分支之一与上行先导之一连接，确定最后上行回击的电流路径 注：图（a）中Lightning Rods译为“接闪针” 　　 现在，我们评述一下常规防雷方法中涉及的一工程模型。人们常用电几何学理论来说明被击物与先导的相连过程。其核心是“击距”概念。这个概念忽略了物理方面的一些重要内容，但对于防雷装置的设计却提供了一种相对来说简单而又实用的技术。击距，定义为先导头与被击中物在最后一个间隙产生击穿电场瞬间的距离，或者说是，当被击物产生上行连接先导时，下行先导与被击物间的距离。当假定一个击距后，就可虚设出在地面及地表物以上的一个面，当下移先导下移到这个面上的任一位置时，下行先导就会被地面或地面物上某一点所“捕获”。这种虚设的表面几何结构可以简单地用一击距为半径的虚构的球在地面或地面物体上滚动而形成。即所谓的滚球法（见Lee,1978；NFPA 780）。所有的滚球中心通过的点构成上述的一个捕获面。而滚球表面碰到的点均可被击中。而那些球碰不上的地面点不会被击中。图2 画出了这种滚球法。在这种方法中，所有在球面下的物体，如图2 虚线下的物体是不会被击到的（得到保护），任何一个穿过此面的接地物可被击中（不受保护）。 　　 在通常应用的滚球法中，击距是被假设为对地表上任何高度的突出物或大地本身都不变的一个定值。也有一些技术变种，在这里，击距值可以随不同几何结构的物体而改变（见：Eriksson 1987 a，b）。可以用等滚球半径的滚球法去定出建筑物上的接闪器位置，使得这些接闪器之一而不是构筑物的屋顶边缘或其任何其他部分，产生与下行梯级先导相连的上行先导。也就是说下行先导与接闪器间的距离比被保护建筑物上任一部分与下行先导间的距离先达到击距。 　　 对沿先导通道假定了电荷分布和一击穿场强值后，可以把击距与梯级先导通道上的电荷联系起来。进而，用观测到的电荷与回击电流峰值之间的相关（Berger等1975），就可以在击距和回击电流峰值间找到一相关。给出所有有关假设后，就可知这些必然关系是粗略的。按照IEC61024-1（IEC 1993）国际标准，99%的击距大于20m,而20m 是相应于首次雷击电流峰值约为3kA；91%的击距大于45m，相当于约10kA；84%大于60m，相当于约16kA。当然，这都是十分粗略的估计值。 　　 典型的首次雷击电流是放电30kA（Berger等1975）。对这个电流，在不同的击穿参数假定下，计算得到的击距在50～100m之间（Golde,1977）,这与Uman(1987,99～109,205～230)评述过的典型观测值是相一致的。对于常规防雷装置中接闪器的放置，NFPA780建议使用击距为46m。用更小的击距则保护效果更保守些，结果是要用更多的接闪器。这一点可从图2 推测到，这时有较小电流峰值的闪电放电可被接闪器拦截到。在某些标准中，覆盖在屋顶上的线网可作为接闪器（注意，按滚球法，除非网比屋顶高，否则金属网间的那些部分会被雷击）。例如IEC（1993）指出，15×15m的网距等效于用击距45 m设计的接闪针。显然，网大小与击距间的关系只是经验反映并没什么理论根据。 　　 图2 高H单杆用滚球法确定的保护范围（取自NFPA780） 2 、非常规装置 　　 有了对常规防雷的上述简单叙述，我们在下面的叙述中将对非常规防雷方法作些考虑。 一般来讲，对地面建筑物的非常规防雷设计分两类： 1）“消雷”（LE）； 2）“提前流光发射”（ESE）。 　　 用这两种技术的非常规装置可有不同商标名称的商业产品，它们都声称优于前述的常规防雷装置。本文的主要目的是把这两种非常规方法的文献与相关的闪电文献相连系起来作评论。这样我们可以检验一下采用这些技术的装置所用的假设是否如所宣传的那样比前面所述的常规技术优越。我们将会说明非常规方法所建议的优越于常规技术的一些优点并没有实验资料或理论支持。这个结论与Golde(1977)用当时可得到的信息所评论当时的非常规防雷方法的结论相一致。 3 、“消雷”（LE）的一般信息及理论 　　 支持者的主要论点是消雷装置（LES）（近来改称为“电荷转移装置”CTS）可提供一些条件，在这些条件下闪电要么不产生了，要么不会击中被保护建筑物，这与常规防雷法是拦截逼近的闪电并将其无害地引入大地相反。LES由一组或多组提高的尖端构成，常常与有刺金属丝相似，它们被安装在被保护物上或其附近。它们与常规防雷装置一样要用引下线连接地体。它们的支持者说这种消雷装置的尖端的电晕放电所产生的电荷可以：（1）使上面的雷云放电，而消除任何闪电的发生（这就是为什么有时这种装置被称为消雷装置（DAS）的原因）（2）阻止下行先导与消雷装置被保护建筑物相连接。因为靠它能使消雷装置附近的电场降低，从而抑制了上行先导的产生。 　　 按照Müller-Hillebremd（1962a）和Golde(1977),关于用多尖端电晕放电来“静悄悄”地使雷云放电，并因此防止发生闪电的这种想法其实早在1754 年由捷克科学家Prokop Divisch 就提出过。他还做了一个“气象机”，上面有200 多个尖端，安装在一7.4m 高的木框结构上；另外早在1751 年弗兰克林在他的小规模室内实验基础上，已建议尖端物体的令人惊奇的效应可能减少或消除闪电的危害效应（Cohen,1990）。Hugheo(1977)提到了，多尖端装置的专利曾在1930 年发给洛杉矶的J.M.Cage。这个专利叙述了在一铁塔上悬挂多根带尖端的导线以保护石油贮罐免遭雷击。1971年以来，类似的装置，一般称之为消散阵列装置（DAS）或电荷转移装置（CTS）作为商品出现在市场上，不过产品名称及厂家名字一直在变（Canpenter 1977；Canpenter 和Auer 1995）。大多数的LES 原本是设计用于高通讯塔的防雷，不过近来已被用于包括变电站、电力线和机场等广泛范围装置的防雷。 　　 Canpenter 和Auer(1995)对于市场上一主要厂商的DAS 的工作原理提 出了他们的的观点。这种阵列的示意可见图3 ，由下列部件组成： 1）一个有几百个尖端构成的“电离器”； 2）一个“地电流（或电荷）收集器”，它其实就是一接地装置； 3）导体（图3中称为服务线），把电离器与接地装置连起来。 　　 据称，地电荷收集器用以“中和”地面正电荷，不然的话正电荷会伴随头上的云中负电荷而出现。进一步，又说“成百万被电离的大气分子”从电离器处离开（好像是和地面上“被中和”的正电荷有关）并靠强静电场而流向雷云。由此“在电离器处与雷暴之间产生了一个保护性空间电荷或离子云”。按照Canpenter和Auer(1995)的说法，“有许多人认为空间电荷是第一级防雷模式，还称其另有很像一法拉第屏蔽的作用以提供二级防雷”。不过Canpenter 和Auer(1995)并不支持这些人以定量论点对DAS 工作原理的说明。在一篇与Canpenter 和Auer 文章一起的评述中Zipse指示了树林及草叶也产生电晕放电，它们还常常超过消散阵列，然而它们并没明显地有阻止闪电的作用。关于这一观点，很早就被Zeleny(1934)及Golde(1977)指出过。 　　 Zeleny（1934）观测到“在瑞士一次雷暴中，一整块森林顶端见到闪耀的光辉，它们重复多次并逐渐变强直到被雷击中。”Ette和Utah(1973)，报导了比较高度差不多相同的金属尖端和棕榈树的平均电晕电流值是类似的（见后）。有趣的是，Zipse（2001）说Zipse（1994）原先的结论是“错”的，并称树木的电晕不能产生像CTS那样多的电荷。 Zipse（2001）还说LES可能不会消雷，在这种情况下，它就成了一个常规防雷装置了。 　　 现在我们来估计一下电晕所产生的电荷以及在典型的闪电放电之间电荷云再生时间（10s量级）（按Chanzy和Soula,1987）内，这些电荷可移动多少距离。在没有下行梯级先导时，带电荷的轻离子和吸附在消散阵列尖端附近湿空气中形成的较重的空气微粒离子均在1）云电荷、其他空间电荷及地面和接地物体上电荷的电场及2）风的作用下移动。雷暴云下地面附近的典型电场值很少超过10kV/m，不过在100m高度以上可达50 kV/m。（Chanzy 等1991；Soula和Chanzy 1991）。大气轻离子的迁移率在10～50 kV/m 的电场中是1～3×10-4m2V-1s-1(Chanzy 和Rennela 1985；Chanzy和Soula 1999)。较重的离子则要慢两个量级。因此，在DAS场强增强区以上，上移轻离子速度可达15ms-1。水平风速在雷暴时，有每秒几米是常事。这样由电晕电荷形成的轻离子还会水平移动。如果DAS 可发射出足够的电荷，那么在阵列附近的局部电场会因此变小，而距相当于阵列大小尺度这么距离的地方的电场会增强，这一效应的大小取决于电晕电流及风的大小。电晕产生的电荷屏蔽了阵列而减少了产生电晕放电的电场，所以电晕电流有一自我抑制作用。 　　 大多数云地闪的源是云中的负电荷，在温带云中，它们大约处于5km高处,并有几十库仑左右的电荷。在10秒钟的云电荷再生期，阵列发射出的电荷垂直移动了最多150m,如果此时有5m的电荷左右的水平风，它水平移动了50m左右。垂直气流也会有作用（Chalmers,1967,239～262）。离子移出阵列后，它们的屏蔽作用也随之减弱。此时，阵列处电场又会增强。电晕在一慢变化雷云电场中，对引发上行闪电先导的作用曾在理论上被Aleksandrov等人（2001）研究过。不过，他们并没考虑一个实际上十分重要（从防雷角度看）的情况，即下行先导临近时的上行先导的引发。如果一个迫近的下行梯级先导产生的快速度变化电场克服了接地物处电晕空间电荷云的屏蔽作用，那么最后的上行连接先导就会从空间电荷云中逃出并拦截住下行先导，这种情况已在前面常规装置中讨论过。按照CTS支持者提交给IEEE的标准草案（IEEE P1576/D2.01 2001），一个12尖端阵列在雷暴下可产生700μA的电晕电流。Zipse(2001)则报告了在四组三尖端针装在20m 杆上可产生500μA，显然这是在杆近处没闪电时的情况。不清楚是谁及是如何作的这些测量。更重要是的，这些值是平均值还是峰值也不清楚。事实上，从大量尖端上产生的电晕电流取决于这些尖端的间距，因为每个尖端产生的电晕会使其邻近的尖端上的电场变小，而减少其电晕放电（见Chalmers,1967,237～262）。因此，许多紧靠着的尖端并不必然地比几根相距较远的尖端产生更多的电晕电流。Ette和Utah(1973),在可能是迄今为止最佳的雷暴下接地物电晕电流的研究中，发现10m高金属尖端的平均电晕电流是0.5μA，而13m 和18m 高的棕榈树则产生1～2μA的电流。IEEE P1576/D2.01（2001）声称，适宜的阵列设计应有足够多的电晕尖端，使得阵列可产生与梯级先导一样多的电荷，即在10s内5C。这10s即是上面一节中提到的云电荷再生时间。例如，即使假定一个如IEEE P1576/D2.01（2001）所称的并没合适实验验证的一个10尖端阵可产生约1mA电流，那么在10s 内也有10-2C电荷被流入大气中。要在10s产生5C电荷，需要5000个相互间隔较大的尖端。而按Zipse(2001)，一个典型的阵列有4000个尖端，不过它们一般均紧靠在一起。 　　 在文献中，尚没资料说明测量电晕的结果可向大阵列外推，并且也没有任何证明，可说明一个任何实用尺寸的阵列可在10s内产生几库仑电荷。 　　 Golde(1977)曾建议过，装在高建筑物（一般为高塔）上的DAS将阻止其上行闪电的产生（这种闪电始于建筑物并传向云层的上行先导）。DAS的作用是把原先可能的高建筑物顶上的尖状结构，被弄得不那么尖了。尽管这种建议并不是不合理的，但还没有实际的东西来支持他。上行闪电会从高100m左右（平坦地形）及以上的建筑物上发生，而大多数与高300m及以上的物体有关的闪电是上行闪电（Eriksson 1978,Rakov 和Lutz 1988）,按此，DAS 会无意中减少上行雷的出现概率，对非常高的塔所发生的闪击多半是这种上行雷。上行闪击包含有初始的连续电流和常包含有与正常云地闪电相似的后续雷击（见Uman 1987；Rakov2001）,这就对电子器件有潜在危险。重要的是要注意到对电子器件的危害可以用所谓电涌保护来阻止或变小，这与建筑防雷不是一回事。本文只讨论结构建筑防雷。塔顶电场减少可由上面讨论过的有效曲率半径的变大来达到。其实，不需要用释放空间电荷来提供屏蔽，也并不需要消散掉云电荷。Golde（1977）的观点为Mousa(1998)所展开，他提出上行闪击的被抑制对于300m以上高塔防雷特别有效，而DAS对小建筑物像变电站和输电线塔的受击频率没任何作用。 　　

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Mousa(1998)曾对声称运用多尖端产生的电晕放电的DAS进行过研究。Mousa(1998)给出了五个不同厂商生产的六个消散器的图。其中之一，伞形消散器，曾经被Bent和 　　 Llewellyn(1997)描述过，是一个用约300m带刺金属线螺旋状缠在一6m直径的伞框上。沿线，每隔7cm有4个相差90°的2cm长的刺。这种消散器，装在了Florida的Merritt岛上一30.5m高塔上。 　　 Mousa(1998)还叙述了一种球状消散器、一个电力线的带刺屏蔽金属线、一个锥状带刺金属线阵、一个柱状消散器、一个板状消散器（如钉板）和一个圈状消散器。Mousa(1998)还描述了厂商及安装者应用的加强型接地过程（也见Zipse 2001）。主要的厂商（见Carpenter 和Auer 1995）一般用一环绕建筑物的接地环（图3中地电流收集器），沿环每间隔10m埋设一根1m长的接地棒。在导电土壤中，该厂商用自行设计的化学接地棒，即在中空铜管中塞满了化学材料以溶入土壤并增加土壤电导率。除了建筑物的防雷外，同一厂商强烈地推荐在敏感的电子电路上装SPD，当然是在安装了DAS后再追加的。 　　 Carpenter(1977)列举了许多用户说装了他制造的装置（大概包括DAS和SPD）后雷害中止了。然而，如Mousa指出的那样，大多数DAS原则上可以提供常规防雷（也见Zipse 2001）；就是说，它们可以拦截雷击，并把其电流DAS自身无害地引入大地；如果DAS（起接闪器的作用足够）复盖建筑物，亦可保护该建筑物。进而在建筑物范围内的电子电路因为SPD的安装及良好的接地而排除或减少危害，而这种外加的防护效应都是和消雷部件丝毫不相干的。 　　 现在我们总结一下观测到的雷击DAS的记录。 　　 1988和1989年FAA（美国航空管理局）对于DAS和常规防雷装置作了性能试验，地点在三个Florida机场（FAA1990）。可见，在1989.8.27日装在Tompa国际机场中心塔的伞状消散器遭了雷击。Carpenter和Auer(1995)曾经质疑这个FAA（1990）的发现，而Mousa(1998)评论过这个厂商抑制FAA（1990）的企图。Durrett(1977),Bent和Llewellyn(1977)和Rourke(1994)给出过其他一些DAS受击情况。前两篇参考文献各自描述击中Florida肯尼迪航天中心和Eglin空军基地受DAS保护的指挥塔的情况。Rourke（1994）讨论了击中一核发电厂的闪电。在安装DAS以前，这个厂在1988和1989年的两年中遭雷击三次。在安装了以后，在1991和1992年的两年中这个厂又遭了三次雷击。Rourke（1994）指出“没任何证据说明在闪电发生前DAS能靠消散电荷来保护建筑物”。 　　 Kuwabara 等人（1998）报告了他们对DAS的研究结果。1994年夏季在日本一建筑物顶上两通讯塔上装了DAS。由于在日本大楼建筑条件所限，使安装没安全按厂商要求做。在1991冬到1994年冬没装DAS期间，和在1995年冬到1996年冬已装了DAS期间对于塔上受雷击电流波形作了测量。 　　 此外，在DAS装后的1997.12到1998.1间照相记录到6次直接雷击。在安装DAS之前的3年中记到26次闪电电流波形，而其后记到16次。它们的峰流从统计上并没什么差别。电流峰值的值在1～100kA间。Kuwabara等人（1998）认为1994年夏季在装了DAS并在改善接地和改善了电涌保护后，由直接雷造成的通讯系统不正常工作再没出现过，而此前常发生这种故障。既然，DAS的存在既没有阻止雷击也没改变雷电流特征，实际上是靠了改善电涌保护及接地才消除了设备受损。 4 、提前流光发射（ESE）的一般信息及理论 　　 一个接闪器如能产生一较长的上行连接先导，那么其吸引效应就会被加强（见：Rakov和Lutz 1990）；先导越长，加强作用越大。ESE是一种类似于常规防雷装置的装置，不过，按照其支持者的说法，可比常规防雷装置在同一处同一安装高度时，要提前一点发射出与正在下行的梯级先导相连的上行先导。这个提前一点引发的上行连接先导被认为可以推进更长的距离。其结果就可提供一个比同高度常规防雷装置更大的保护范围。如果确实如此的话，单个ESE接闪器就可替换掉许多常规接闪器，这也正是ESE支持者所主要宣称的内容。如果没这一点ESE装置就与一般防雷装置一样了。 　　 现有好几种ESE装置。但它们都称经过特殊设计的这种ESE接闪器可以在其附近产生更强的电离，它们既可以是用放射源，用一特殊安置的无源电子线路和在梯级下行先导临近时产生的高电场中提供一小气隙击穿的电极对，或用一人工电源在接闪器上加一附加电压来产生电离。其中第一个出现的ESE装置叫做放射性杆，即杆上有放射性材料，不过在它当时投入市场时还没被称为ESE这名词。 　　 按Baatz(1972)，在1914年一个叫L.szillard的匈牙利物理学家首先提出了这么个问题，即避雷针的吸引作用是否可因加上一放射源而被加大呢。 　　 在室内外作的不同测试都说明在雷暴条件下，放射性杆与同高度一般避雷针的作用没什么两样（见Müller-Hille-brand 1962b；Baatz 1972）。Heary等人（1989）出版了一些实验室的实验结果，意思是说明放射性杆比常规杆好，但附在一起的对这篇文章所作的讨论中，五个研究人员（G.Carraca,I.S.Grant,A.C.Liew,C.Menemanlis 和A.M.Mousa）用了同一实验结果，却提出了相反的看法。Mackerras等人（1987）给出了在新加坡用放射性防雷装置失败的例子，在他们的研究期间已有100多个此类装置投入运行。Golde(1977)则引用梵蒂冈 Bernini Colonnade教堂顶在1976年3月6日雷击时被击毁的例子。而距其约150m处已装有一22m高的用以防护它的放射性避雷针。 　　 承担了NFPA（美国防火协会）的任务，van Brunt等人(1995,亦见van Brunt 等人2000）及Bryan等人（1999）对涉及ESE文献作了调研，他们的工作为独立的调查，目的是看看：NFPA有没有必要如对常规防雷装置已有的NFPA 780一样对ESE装置也定出一美国国家标准。 　　 在这些调研的基础上，NFPA得出的结论是，“说ESE装置比常规装置提供增强的防护”是没根据的，因此NFPA就没必要对ESE装置发布一个标准了。不过由于用ESE装置对建筑物防雷已有实验室内确证所以现今法国标准（1995）和西班牙标准（1996）。对于这类实验室确证，可以非常明白地指出实验室内火花放电的实验结果是不能延伸到自然雷电这种情况的。例如，在自然雷电中一次梯级先导的长度是几十米，它远比实验室中有的火花间隙长，这种间隙也就是几米。而法国标准（1995）所用的测试间隙不小于2m，且接闪器长是0.25～0.5倍气隙长度。人们恐怕是不可能在一2 m的实验室间隙中适当地模拟出自然雷电的连接过程的。 　　 另外，还可举一个例子，在自然雷电中下移负先导从云中下来后可以伸展几公里长，而从地面或从高出地面的物体产生的正连接先导要短得多，也就几十到几百米。而在实验室想要模拟雷击接地物体的放电研究中，正先导总比负的要长得多。 　　 ESE支持者们说ESE接闪针发出的向上正连接先导要比常规接闪针早Δt。这向上的正先导在于与通常云地闪击产生的向下梯级负光导会合。他们并提出这个提前发射出的先导是在较常规接闪针发射先导所需更小的电场时产生的。进一步，他们还把这个Δt转换为一长度ΔL的增加值，即： 　　　　　　　　　　　　 ΔL=νΔt　　 (ν是上行连接先导的速度) 　　 ESE支持者假定这个ν在106ms-1(见French Standard法国标准1995)。这个值的确定是随意的，由下面的讨论可知它并没实验资料来支持。对上行正先导速度的仅有的一些测量可见McEachron(1939),Berger 和Vogelsanger(1966,1969)以及Yokorama等人（1990）。 　　 MacEachron(1939)报导了帝国大厦顶上测得的正上行先导速度为5.2×104～6.4×105ms-1,其先导每级的长度为6.2～23m。Berger 和Vogelsanger(1966,1969)对于7次上行正先导测到的速度为4×104到约106ms-1之间，先导的每一梯级长度4～40m。 　　 另外，其中4个的值为4-7.5×104ms-1。并且在塔顶上空40～110m处其梯级长度为4～8m间，这个高度预期发生下行与上行先导间的连接。Yokoyama等人（1990）对3种情况测量了上行先导的速度为0.8～2.7×105ms-1。他们给出了一些图片，可以明显地看到上、下行先导呈梯级形式。Yokoyama等人（1990）报告了他们测定其速度的上行连接先导，在其与下行梯级先导连接时的长度在几十到100多米间。他们所作的测量显然是迄今为止仅有的一些实际上真正与云下下行先导相连的上行连接先导速度的测得值，即与上行闪电的上行入云正先导情况不同， Yokoyama等人（1990）测的才是实际的上行连接先导的速度。有趣的是，在实验室中测得的上行正连接先导的速度典型值是104ms-1,要比自然雷电测到的小一个量级，或比ESE 支持者假定的106ms -1要小两个量级（见Berger 1992）。 　　 Yokoyama等人（1990）还报导了单个先梯级形成的速度，有时ESE的支持者引出这个不相干的测量结果来支持他们随意定的106ms-1 平均上行先导速度。 　　 Mackerras等人（1997）和Chalmers等人（1999）批评过ESE技术。这两篇文章都提到了一个重要的问题，即如果ESE杆确实比常规杆提前发射出了上行连接先导，也就是说在一较小的电场中被引发了，那么它们是否也能在这较小的电场中传播下去呢。按Mackerras 等人（1997），一旦上行连接先导传播到远离接闪器的空间中，它的继续传播取决于先导头部附近空间电场的能量和将经受击穿的介质的特性。接闪器对这两者均无作用。用了这一论点和几何学的论点，Mackerras等人（1997）得出的结论是“从接闪器产生提前流光发射并不会对其拦截闪电性能产生明显改进”。 　　 对于ESE支持者说来，必定要给出一任意假定值ν=106ms-1,而使一个Δt约为100μs使从ESE杆发出的向上连接光导比从常规杆发出的长ΔL=100m如果ν=105ms-1,这个值是与现有的实测值一致，那么ΔL只有10m了,这在大多数实际情况下没什么明显效果。 　　 在支持ESE技术的叙述中，Eybert-Berard等人描述对ESE 商用装置作的两次人工引雷试验被提到过。这个装置的接闪器尖端上有几个火花隙确定在足够高的电场作用下起过作用。在Florida作的第一次实验指示出在一次人工引雷击地前85μs，ESE杆上有维持了2μs 的0.8A峰值电流，击地点离ESE 多远没给出（Eybert-Berard 等人1998）。 ESE 杆没被击中。在这小脉冲后也没伴随有明显的电流流过，这说明这个电流并没伴有上行先导。因此，这个实验与证实ESE装置的作用没什么关系。第二次人工引雷是在法国做的，在同一文章中给出了它的结果，说的是在ESE杆附近进行人工引雷及远处有一常规针。ESE杆是一次先导回击过程的连接点，原因是它放得比常规针更靠近火箭发射器。遗憾的是，没有把ESE 与常规接闪器交换位置做一下，看是否总是靠近的那个，不管是ESE 还是常规针受击，还是一个远离发射器的ESE 杆可与靠近发射器的常规针相竞争。 　　 因此，事实上，无论在自然雷电或人工引雷实验条件下，并没有支持所推荐的ESE技术结果，相反地，自然雷电研究已经说明ESE 装置并不像其支持者所声称的那样。Moure等人（2000a,b）报告了在New Mexico的一个山顶上他们的研究说明ESE 杆并不比常规针优越。事实上，他们发现在7年的观测中，ESE 杆和较尖的常规针没被雷击过，而12个钝头常规针（直径12.7 到25.4mm）却被击中过。Hartono 和Robiah(1995,1999 文稿提交给了NFPA，此后称HR99；和Hartono 和Robiah2000)指出了在马来西亚的研究中在ESE装置所声称的保护范围内建筑物有过雷害。这些文章中包含有超过两打受害前后的照片，它们对这种ESE装置失败给出了直接证据。有趣的是，Hartono及Robiah（1995）的研究指出了对用常规装置保护的建筑物有相似的雷害。 Hartono 及Robiah(1995，2000，及HR99)得出的结论是ESE装置并没比常规防雷装置好。 　　 在此，我们不讨论ESE技术的实验室结果，因为我们并不相信实验室的火花可以用来适宜地模拟自然雷电的连接过程。这一点我们在前面已讲述了。 5 、总 结 　　 从对有常规防雷装置和没设防的建筑物的雷害统计中，已证明了前者的有效性。 　　 在设计中常用的滚球法是比较粗略的，原因部分是我们对连接过程了解不够。但这种方法是工程上一种确定接闪器数目和位置的有用工具。LES不能阻止雷云产生闪电，也不像是可以挡开已逼近的雷击。并且，这种装置也确实受到过雷击，此时它实际就是一个常规防雷装置。一个全面的LES，往往包括建筑和电涌保护这两部分部件，后者看来是改善了被保护物的防雷性能。 　　 ESE接闪器没有能比同高度接了地的常规接闪器保护更大空间区域的实验证据（可吸引更远的闪电的能力）。对于支持ESE装置来说，需要一向上连接光导速度ν=106ms-1以得到100m的长度优先，以证明ESE 技术优于常规防雷方法。而测到的典型上行正先导的速度是105ms-1，与上述声称不符。说ESE 装置比常规接闪装置好没什么根据，这么一来，一个合适的设计，也就在使用接闪器的数量上，对ESE 和常规装置的要求是相当的。

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本文来自《中国防雷》 　　雷电，作为一种强大的、似乎无法抗拒的自然灾害，曾经被视为凶恶的神。它的威力，它的无情，让人们谈雷色变，避而远之。记得在小时候的农村里，大人常常用这样一句话来警告那些不听话、作恶多端或不孝敬父母的恶人，当心会遭天劈雷轰的！由此可知人们对雷电威力的恐惧！ 　　自从富兰克林发明了神奇的避雷针，对建筑物的直击雷可以进行有效的防范，人们对雷电的恐惧和害怕，就没那么严重了。雷电造成的灾害，也迅速地在减少。 　　随着信息社会的飞速发展，雷公电母的危害，已经不只是针对建筑物，而是针对建筑物内广泛应用的电子信息设备。传统避雷针的局限性日益凸现出来。随之，各种新型的、非常规的避雷针、避雷装置如雨后春笋般出现，尤其是站在城市的最高处，俯瞰整个城市那琳琅满目、形状各异的避雷针，还不失是一道靓丽的风景呢！ 　　 对于各种新型避雷装置的功效，近年来出现了两种截然不同的观点。拥护的一方认为，新型避雷针确实能有效地防范雷击，新产品、新用户的不断出现，就是最好的证明！另一些人却起了纳闷：为什么如今避雷针越装越多，事故非但没有减少，反而增多？ 　　对于避雷针的功与过，是与非，大家不愿去评说。因为，当年关于“消雷器”的讨论，某种程度上在人们的心头的阴影仍然挥之不去。面对新的一个“结”，人们仍存疑虑：争论有益吗？所以“沉默是金”。我们不禁要问：难道永远就顺其自然，不去解决？ “不是在沉默中爆发，就是在沉默中死亡”我们耳边不时想起鲁迅先生这样一句话。 　　本刊之所以开展有关“新型避雷针”的大讨论（包括等离子等其它避雷技术），就是希望对它做一个客观、全面的探讨。我们并不是想一味地肯定或否定哪一种产品，而是通过探讨，提高我国的防雷水平，尤其是在广泛使用的避雷针上，哪些新型避雷针确实原理可行，实际有效？哪些还有待改进和实践证明？哪些却在打着避雷的幌子，鱼目混珠，形同虚设，赚取大量的利润？避雷针还有哪些局限性？需要从哪些方面完善？只有通过辨析，才能达到推广先进的防雷技术和产品，剔除假冒伪劣、技术落后的产品的目的。 　　讨论不是漫无边际，而是有前提的，即以事实为依据，就事论事，不针对任何个人，更不允许借题发挥，恶意攻击他人。力争做到事实越辩越清，真理越辩越明，参与辩论的人越辩越和谐。 　　兼听则明，偏听则暗。现将一些专家、学者和工程技术人员对避雷针和等离子避雷装置已经发表的一些看法综合如下。可惜我们至今没有收到生产厂家、产品代理商和重点用户的只言片语。是他们不屑一顾，还是有难言之隐？我们不得而知。但我们坚信：随着讨论的深入，理论先进、性能良好、实用有效的避雷针产品一定会得到更广泛的推崇。 上海台风研究所郭昌明： 　　近日阅读贵刊2006年第3期，获悉将有关开展“新型避雷针”的讨论，在此谈点意见，供参考。 　　（1） 防雷涉及安全。因此，不在国家标准内的，并且在没有经过国家严格的鉴定、核准的产品，是不该让其进入市场的。有关部门应负起责任，可惜现在不仅没有履行职责，睁一只眼闭一只眼，还有更甚者，为这类产品开绿灯以至从中获利。 　　（2） 目前非标准的、或非常规、或“新型”的避雷针，主要有“半导体消雷器”、提前放电避雷针（ESE）、还有贵刊最近讨论的“等离子避雷球”。有的是国外的，有的是有专利，有的是得过“金奖”。但它们没有一个经过上面第一条的检验。我们知道雷电是一个迄今仍无法在实验室真正全面重复的自然现象，而且对具体保护对象而言，雷害一般是个小概率事件，建构筑物的防雷效果不可能达到100%，也难以确定防雷效果。即使没有任何防雷设施的建构筑物，也可以多年不受雷击，而有良好防雷设施的也会遭雷击。要确定防雷设施的效果，除了做专门的野外科学试验外，从已知的雷电物理过程来分析检验也是必要的。前者耗时耗钱，而后者是可以起到省事的判别作用，任何雷击都必须符合实际的雷电物理过程，违背它就构不成雷电。 　　（3） 如果承认上面的条件，那么我们就可以分析一下现有的非常规避雷针的有效性了。 　　对于半导体消雷器，曾经在有关电力部门、科研单位及 “发明”单位的参与下作过野外试验，结果是，至少在雷击电流大于16千安后，它只是个一般避雷针。当然，大多数雷电流的峰值是远大于16千安的。因此，结论是不言而喻的。这里要提及的是，这次试验并不是一次非常客观的试验，因为厂家也介入了，但结果还是没能如厂家所愿。这个产品曾多次改变其原理说明，最新的说法是，它即使不能消除雷击，也能降低雷电流幅值。这里不打算详细分析，只想指出，辩解者别忘了雷击必有的连接过程，否则就不是实际的雷电了！最近，还有宣传上海东方明珠因为装了消雷器在遭雷击时安然无恙，不过怎么不提一下在近旁的金茂大厦没用消雷器，不也好好的吗？！ 　其次，ESE类产品，国外曾有过野外试验，在长达7年的试验中，这类产品从没遭到雷击，反而是一般的避雷针却遭了雷击。并且正如理论分析指出的，ESE针可能会先发生放电，但是这是一种非持续的放电，形成不了受击所须的上行先导，从而改变不了引雷效果。这个问题国际上有过十分详细的研讨，并且在厂家的多次压力下仍然拒绝列入国际或美国标准。主要的生产国—法国是有个标准，但试验条件与真实雷电相距甚远。 　　关于等离子避雷球，我同样十分赞赏贵刊讨论，也支持质疑。在此，只想简单提一下：显然，被保护物在雷电临近时电场达不到产生上行先导的值，就不受雷击。但，庄教授们的装置实际能不能实现保护？如果能，那么能实现多大范围的保护？ 　　（4） 在现有防雷有不足的情况下，也就是还有雷害的情况下，人们改进的要求及探索不会停止，由于问题的难度，鱼目混珠也将伴随始终。这和疑难绝症的治疗有数不尽的偏方是十分类似的。有科学头脑、实事求是的管理者应该负起责任，采取措施正确引导。显然光有贵刊组织讨论是不够的。 浙江大学电气工程学院叶蜚誉： 　　对于“等离子球避雷技术”和“电荷避雷技术”我没有研究，对发明人庄洪春的原文也还没有仔细读过。本文仅是根据梅忠恕、李兆华两位的文章《等离子球避雷技术质疑》（以下简称《质疑》）提出自己的一些看法。 　　首先，我觉得作者选题正确、及时。这种非常规防雷方法如果还在研究之中，我们还可以慢慢来切磋，可是它已经成为商品，已经在某些部门、甚至重要部门推广使用，更有甚者已被鉴定为：“对人类生存和保障的最佳发明”（转引自《质疑》文），这就非同小可。梅、李率先提出系统性的文章和鲜明的观点，编辑部组织讨论，我觉得很好。我个人对此不够重视，也没有去研究，现在有梅、李的文章，让我们有一定的了解，很有好处。 　　其次，我觉得《质疑》一文首先将重点放在新技术的原理上是非常正确的，抓住了根本。原理上如不成立，讨论后面的实施方法、装置乃至经济性都没有意义。这不是说梅李文不该写后面几部分，也许因为便于大家讨论，一并都写了出来。但是我认为还是要一步一步展开为好。 　　等离子避雷装置的原理，《质疑》一文中指出：是 “用等离子层覆盖，削弱原电场，去掉尖端效应”和“用某种电荷（庄文中写的是：电流回路中的导体表面上集聚的电荷）来对消那里的感应电荷”（笔者作了个别字的修改，并认为对消的是“雷电感应电荷”），发明人庄认为消除了雷电感应电荷的集中或进一步完全消除感应电荷，这样做能消除被保护物体表面的强电场，从根本上消除雷击被保护物体的可能。这样，就有两个层次的问题：一是能否消除雷电感应电荷或至少改变其集中程度，二是在被保护物体表面的感应电荷消除了（梅、李和笔者都认为不可能）或不集中分布了（叶认为可能，梅、李文未提及）的情况下能否避免雷击。问题一涉及的是电工基础理论问题，梅李文讨论了，我觉得除了个别提法和表达方法有待商榷外，论法和结论是正确的；问题二是气体放电—雷击理论的问题，梅、李文未提及，期待他们有进一步的意见。 　　最后我对开展讨论提出一些一般性看法，供大家参考。 　　建议按一定的层次展开讨论： 　　（ 1） 首要的是讨论原理。要明确对立双方的观点、根据和基本论述。为此要写出来，不仅是文字，还要示意图、原理图或等效图，可能的话希望给出基本数据。 　　（ 2） 如原理上基本上可以明确某方正确，或双方达成一定的共识，则可以进一步讨论实施方案。也要写出来，不仅要文字叙述，还要有结构原理图、等效电路图、关键元器件说明、论证可行性的基本数据。这一部分，该告诉大家的就要告诉，知识产权由专利法和国家其他法律保护。如果上述基本内容不能及时公布，那么我们就没有讨论的条件，该技术也没有鉴定和推广的条件。 　　（ 3） 如需要得出结论（所有人都承认）或公论（为大多数人所承认）就需要作验证试验和现场调研。 有必要说明的是：一定要划清商品和科研的界限。对商品的要求更严，要求它符合自己声称的指标。而科研还可以有不完善之处。 　　讨论的各方应是对该技术持异议者、发明人、鉴定人。鉴定人只需论证其鉴定意见与评价，不必与发明人完全一致。 　　还有一种快速高效的讨论形式：专题讨论会。就是当年长沙电气学会蒋麦占先生主持召开的全国性电涌保护技术讨论会的那种形式。会上不要宣读文章，只有事先准备好的讨论提纲。由主持人主持，按题展开。各人开门见山，针锋相对，有的放矢，短兵相接。可以插话，可以打断。虽然不一定能当场解决问题，却可以找到问题症结所在。否则，有时侯辩论互不见面，有的不接招、不亮招，象是猜谜语，隔靴抓痒，花了很多篇幅和时间，还迟迟谈不到点子上去，不解决任何问题，浪费时间。 广东佛山电信李文： 　　收到关于参与“避雷针专题讨论”和“等离子避雷球技术讨论”的邀请，我认为《中国防雷》能抓住当前防雷界上的关键技术问题组织讨论是非常好的，我们应该本着尊重科学、实事求是的态度参与学习、讨论、研究，这对推动我国防雷技术进步是非常有益的。 　　本人从事通信维护，对通信设备的防雷技术有一定的体会，但对防雷理论研究不深，下面谈谈我的看法，希望能与老师交流学习，得到指教。 （ 1）避雷针防雷 　　传统的富兰克林避雷针防雷（包括避雷带、避雷网）是大家很熟悉的，也可称为接地防雷，它应用了 200多年，对人类防御雷害起到非常重要而普遍的作用。其原理是科学的，是大自然普遍存在的客观规律，地球上每一凸起部分都可看作避雷针，它能中和大气中的电荷，起到电荷平衡作用。人工架设避雷针只是把大气中的电荷尤其是雷雨云中的雷电荷按照人们的意图引接入地，使周围物体免受直击雷的危害。随着技术的进步，现代电子技术和微电子技术的普遍应用，避雷针对这些设备的保护就显得力不从心，甚至避雷针接地引线产生雷电感应过电压对电子设备构成严重威胁。电气设备受雷害损坏现象日益增加，避雷针的局限性也日益凸现，有人据此就全部否定避雷针的作用，提出废除接地装置,我认为这是片面的、不公平的。就象人们防洪采用泄洪河，把洪水引入大海一样，泄洪河会冲刷河床、沉积淤泥，还会对沿途一些低洼地区防洪产生影响，但人们不会为此而不要泄洪河，而是采用加固河床、清理淤泥，低洼地区及时抽水等办法。我们也不应因为避雷针接地引线产生雷电感应过电压对电子设备损害，就把避雷针拆除，而是采用屏蔽接地、等电位连接、安装避雷器、合理布线等措施来保护设备安全。即使建筑物不装避雷针、避雷带、避雷网，电子设备还是会受雷电电磁脉冲影响。所以我们对避雷针要有一个正确的认识，清楚它的防直击雷作用和避雷针接地引线产生雷电感应过电压的弊端。如何正确设计、使用避雷针，如何做好雷电感应过电压的防护工作，这是防雷专家和我们防雷工作者要认真研究并大力宣传和普及的。 （ 2）等离子防雷 　　对于等离子防雷技术，我不敢妄加评论。据报道该技术在航天器上应用获得成功，这是值得可喜可贺的，希望庄教授继续完善，为国争光。但把等离子防雷技术搬到地面上普遍应用，还为时过早。因为太空和地上条件不同，太空无法接地，而地面上物体本身就在地球上，还有在地面上应用的安全问题、电源问题、运行维护问题、价格问题、应用场合等问题，这些都有待研究。 　　综上所述，我认为传统的避雷针防雷（包括避雷带、避雷网）是科学的，接地是必要的，不是过时的，接地引线产生雷电感应过电压对电子设备影响是严重的，等离子防雷有一定的应用范围，但只适用于特定场合，它不能取代避雷针防雷措施。我们应该对避雷针接地防雷知识（包括利和弊）大力宣传和普及应用，同时加大对感应过电压的防护技术研究，提高电子设备的安全度。 　　以上是我对当前防雷技术争论的一些见解，有错之处希望得到专家指教。 祝《中国防雷》为防雷事业作出更大贡献。 空军装备研究院江明礼 周宝胜： 什么是“绝缘避雷”？首先要把概念搞清楚，否则争论半天，也是无的放失，白费功夫。 反对绝缘避雷的人认为：“绝缘避雷是用绝缘材料挡住雷电，是串联电路的概念。”可以用图 1来表示。这是一种完全错误的绝缘避雷概念。在雷电来临时根本不可能用绝缘物挡住高电压的雷电，达不到绝缘避雷的目的。 我们提倡的绝缘避雷是：用绝缘材料来覆盖被保护物，增大该通道的电阻（一般都超过 5千兆欧，雷电鞋的绝缘电阻高达20万兆欧），利用雷电流总是从电阻最小处入地的原理来躲避雷击，让雷电从周围电阻小的地方入地（如图2所示）。这就要求绝缘材料的电阻要足够大，要大于周围物体或空气柱的电阻（雷雨天与人同高同体积的空气柱电阻一般小于5千兆欧）。这样雷电就一定会打周围电阻小的物体，这就是我们所说的真正意义上的绝缘避雷。 绝缘避雷需要绝缘材料有很大的绝缘电阻，绝缘避雷是不接地的。绝缘避雷是在雷电来临前，用绝缘物来阻挡地面感应电荷通过被保护物形成上引先导，或者说此时被保护物上访的电电荷密度被大大减少，电场被削弱了。由于它阻挡的不是发生雷电时的雷电高电压，而只是雷电发生前的地面感应电荷，因此对绝缘材料的耐压就不是很高。这样绝缘避雷就比较容易实现。（ 8月7日） 广州中山大学赖德津： 我在《中国防雷》 2004第5期上发表过题为"云雨起电的动力学模式"一文，指出强大的上升气流和凝结是雷电生成的根本原因。雷电的重灾主要是云地直击，而直击发生一般在气流上升下降交界的大雨区。此区有随机性，故防不胜防。任你安装避雷塔，总有空子可寻，事故不绝。 现有的避雷针虽然能够将建筑结构附近电荷引入大地的功能，但随之而来的是强大脉冲电流产生的强大脉冲磁场。此磁场足可以在电子线路中产生损坏电压。接地电阻愈小，口径愈粗，危害愈大！正所谓利弊俱全。所以有人强烈呼吁不安装引雷针！但是不安也难！ 如若一定要在建筑物安装避雷针引雷泄电，万不可对二次感应轻心！一定要加延时和屏蔽处理。在引电导体中加阻容延时和在周围外另加吸收二次磁辐射的回路。这对工程技术人员是小菜一碟。另外框架建筑也利于减少二次辐射，但必需在垂直面上有良好的吸磁回路。主张钢材有良好连接。此乃我个人的建议。 中国电工研究所马宏达： 我认为梅忠恕和李兆华先生的文章是对的，请予以发表。我曾经参观过庄洪春“等离子防雷”的早期实验。那时，他是用霓虹灯管做的“电荷避雷”实验。我确实看到：从霓虹灯的一端引出的感应电荷能够抵消上部电极板（雷云模拟）在下部突出物上感应的电荷，放电只从避雷针上产生。有电荷屏蔽的突出物不再发生向上的放电。梅李二位先生提出的问题确实也对，我现在对于这个问题感到不解，只能实情相告。 关于“等离子避雷”的理论，我所了解的中国科学院电工所和物理所的专家都不同意。所以，最好召开专家座谈讨论。 中国电信电磁防护中心谢琦： 对学术问题的探讨，是非常必要的。每项新技术的出现，为了能充分满足今后实际的需要，首先都要在理论上进行切磋，使该新技术更好地得以完善，其实质就是对该新技术的支持和重视。 我个人认为，庄教授研制等离子避雷技术的出发点是非常好的，证明我国的防雷专家不迷信国外技术，敢于探索、敢于创新。 对于《中国防雷》编辑部开展的这场讨论，我本人非常支持，希望从不同的观点中受到启示，但我真诚地希望：请支持方能完整提供理论、实验数据和现场测试情况；反对方要对新技术的出现多点包容心，不要一棍子打死，更不要出现人身攻击。前几年对“消雷器”、“驱雷器”的大讨论是最好的反面教材，千万不能重蹈复辙。 中国电力科学院许颖： 我赞成贵刊开展“等离子避雷球技术”讨论，这有益于“百家争鸣”，有益于愈辩愈明。

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