【转贴】21世纪中国防雷事业面临的困惑

空降兵

21世纪中国防雷事业面临的困惑
清华大学物理系  虞 昊
摘  要：21世纪雷灾的主要方面是电子信息系统而不是建筑物和强电设备，而人们的思维及理论、概念落后于雷灾形势的发展变化，承袭二百多年来Franklin的防雷思维，从而出现种种困惑，需要依*科学的方法和理论改变这一状况，从困惑中解脱出来，“解放思想，实事求是”是完全必要的。
关键词：雷灾电子信息系统“解放思想，实事求是”
1．引言
   2l世纪已进入信息社会，无论公共建筑、民用建筑、工业厂房还是乡村民居，都几乎装设有电子信息系统，雷灾损失统计明确显示：电子信息系统受灾的直接经济损失早已占主要地位，至于由此造成的间接危害则更惊人，防雷减灾的思维必须转移到这方面来，对症下药。今年3月下旬建设部在成都召开《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(送审稿)审查会，以期尽快颁布实施这个法规，是非常及时的。作者参加了这一专家审查会，很有收获和由此产生了一些看法，略述已见如下，抛砖引玉。
   防雷工作之引起政府重视可以说是始自1989年发生于青岛市的黄岛油库特大火灾，国务院总理乘直升飞机亲自指挥灭火，大火足足烧了104小时，救火人员死伤近百人，幸风向转变，灭火大军才得以接近火场把火扑灭，否则后果更不堪设想。[1]此后国务院下令公安部、劳动部和气象局在各地联合设立防雷中心，主管各地防雷工作。1999年10月31日全国人大通过的《中华人民共和国气象法》又进一步明确：“各级气象主管机构应当加强对雷电灾害防御工作的组织管理，并会同有关部门指导对可能遭受雷击的建筑物、构筑物和其他设施安装的雷电灾害防护装置的检测工作。安装雷电灾害防护装置应当符合国务院气象主管机构规定的使用要求。”(第31条)“违反本法规定，安装不符合使用要求的雷电灾害防护装置的，由有关气象主管机构责令改正，给予警告。”(第37条)
2．《气象法》引起的困惑
   2002年在上海举行首届中国防雷论坛，所发行的论文集摘编有一篇代表作，认为：“以下问题制约着防雷事业的发展：1．相应的政策法规尚待健全。2．执法经验不足与守法意识不强。……”[2]全文主要意思就是：防雷检测必须由防雷中心的气象干部拍班决定，任何部门任何人都得听从。《海南防雷检测：吵声盖过雷声》的报道性文章，描述了与上叙代表作类似的状况，两个国家行政部门争吵防雷检测权，该文指出：“气象部门今天明确表示，防雷检测市场对所有人开放，检测属于市场行为，任何机构或个人只要取得资质或资格，接受气象部门管理，都可以从事防雷检测。”[3]健全法规的本意是要以法治取代人治，但是《气象法》的词句有含糊之处，容易被某些人解释为担任某一职务的公务人员是唯一决定防雷事业成败的人物，他的话必须人人服从，才能达到防雷减灾，这一来加强法治就蜕变为加强人治，其实际效果就是许多地方出现“花钱买雷灾”的怪现象。
   实事求是地考察所有雷灾实况，可以得出一个明确结论：发生雷灾的根本原因是人们还不了解闪电成灾的规律，科学上的无知才导致雷灾，必须依*科技专家不断地协力同心的实验研究，才有可能避免或至少可以减轻雷灾损失。只要回顾一下黄岛大火事件就清楚了。火灾之后国务院派了一个由著名防雷科技专家组成的专家组到现场进行数百人次的勘察取证，终于查清了雷击起火的主要原因是落地雷的强大脉冲电磁场激发了钢筋混凝土制成的半地下式油罐的金属端间的火花放电，点燃了易燃的油汽，爆炸起火。庞大的油库地区的避雷针群体根本防止不了闪电的这种物理作用，把混凝土油罐全部换成封闭的金属油罐才是有效的措施!十三年过去了，实践证明，这一科技专家们的科学结论是正确的。
   由此可见，法规本身是否正确，就要看它是否符合科学?是否促进了科技对防雷的指导作用?《气象法》其实有一句关键性的话说得比较明确：“主管机构应当加强对雷电灾害防御工作的组织管理。”这里指的是行政上的组织管理，而不是对科技工作的评审拍板。其后面”指导……检测工作”的说法就不够明确，可是请注意：“指导”两字之前有个主辞“会同有关部门”是什么，是不是科技专家和科研部门？但至少它表明，不是气象局系统的干部独自指导检测工作和对市场防雷工作者作资质评审并发给证书。国务院于1989年对黄岛雷灾的调查定案工作给出了范例，不是由气象干部而是委托防雷科技专家来负责的。不久前气象局一位副局长和法规司负责人和作者谈话，就表示：这种科技性质的资质评审今后应由学会出面聘请该领域的科技专家们来负责，气象局干部不可介入。作者与许多人都认为这是完全正确。
3. 对当前防雷科技的评估和由此产生的困惑
   20世纪科技发展非常快，以致人们容易产生一种错觉，似乎科学已经尽善尽美，无所不知了，特别是科技市场中一些进口商品借高科技之名大作营销广告，似乎某些人热衷于宣传推行某些外国集团制订的防雷规范，力图全部转经为国标，从而为推销洋货铺平道路，这是欠妥的，遭到许多爱国学者们的批评。
   其实自然科学越向前发展，越可发现有诸多谜团，尚无法解释和解决，其中有关大气电学(包括闪电)更是谜团众多，不是几十年内可以解释和解决的。大气电学特别是有关闪电的规律之所以还处在很不成熟阶段，主要原因之一，是由于闪电现象的随机性。大气现象与地理位置，地貌等有关。我国长期从事人工引雷的老专家郭昌明在一本新著中指出： “事实上，实际的起电是十分复杂的。目前，人类还没有能力系统地实地测量云中情况，室内实验还没有达到真实无误并全面地模拟云中情况。在这种情况下，虽然有一些工作在继续，在实质上却因为探测及模拟手段的缺乏，80年代以来并无大的进展。”“迄今对于云中放电的起始和发展，对于长度超过几十米的一系列放电过程，对于接地的连接过程及对于回击过程发展的物理说明等等谜团，还有待研究的进一步开展去逐步解开。”[4]
   令人困惑的是作为我国的国标GB50057-94却使人感到闪电落地的过程是已被认清楚了，可以精确预知落地雷的轨迹并写出避雷针保护范围的精确又繁琐的计算公式。该规范的科学依据是什么?写国标的作者没有说明，但看过IEC的出版物的都知道，这是抄自欧洲国家制订的防雷规范，没有可供科学家公认的科学实验，纯属个别学者的一种科学假说。电力系统防雷专家就不采用这一套名为滚球法的繁琐计算方法，而是采用很简便的折线法。[5]其实早在1982年我国著名防雷老专家解广润就列举出雷击入避雷针“保护范围”内的灾例25起。[6]这恰恰证明：落地雷灾虽是小概率事例已足以表明当今科技界尚弄不清闪电落地规律。正因如此，制订防雷规范需要根据防雷科技的现状，要实事求是，要按实际情况，因地制宜，不断总结我国实践的经验教训，切不可盲目崇洋照抄外国的东西并强制各地统一照办。
4. 避雷针引起的困惑
   在从事防雷工作时要分清两件事，第一件是闪电规律，第二件是雷灾。闪电规律是自然界本身决定的，它决不会随人类历史的发展而变，但是人类对它的认识则会随着探测技术的进步而发展。至于雷击的对象及成灾则是随着人类的历史而变，因此防雷的方法、概念必须跟着改变。可是实际上，人们常常认识不到这一点，思维停留在旧的历史阶段，从而产生种种困惑，以致花钱买雷灾，这样的例子非常多，人们必须解放思想。1982年解广润第一个提出“避雷针一般应当停用”，立刻引起全国大辩论，许多人不能接受。2002年张天松提出“名不副实『避雷针』”[7]，整整20年人们还被束缚在250年前Franklin的思维框架里解放不了思想。为什么阻力这么大?这与1994年发行的《建筑物防雷设计规范》的巨大影响有关。避雷针的功过如何评估？这就要看防雷的对象。Franklin设计避雷针是针对十八世纪房屋的防避雷灾，当年的房屋多为砖木结构，乡村则是茅草屋顶，避雷针把雷引到自身，确实可以防止房屋被雷击引起的种种灾害，也保护了屋内的人和物。这种引雷入地的作用是避雷针的独一无二的作用， 250年来始终不变而且有效地保护了房屋及内部的人和家具等。
   但是21世纪的建筑物本身与Franklin生活的年代已大不相同了，更重要的是建筑物内设备的变化，几乎都装备了电气和微电子设备。避雷针引雷入地时闪电电流的脉冲电磁场对微电子设备是致命的，最典型的例子就是1992年6月22日国家气象中心大楼的遭雷击，避雷针引雷入地使大楼建筑物本身安然无恙，但是闪电的脉冲电磁场使计算系统、通讯设备的一部分器件，端口损坏，导致部分工作中断达46小时，这一雷灾所导致的间接损失(包括政治、国防和经济等方面)是异常巨大难以估算的。如果不设置避雷针又会出现什么后果呢?(1)在高楼大厦林立的北京市海淀区地带，必有其它装有避雷针的大楼取而代之，把闪电引去，气象中心大楼内的电子信息系统就不会发生上述雷灾。(2)退一步设想，万一气象中心的楼顶某一尖角发出迎面先导，招来了直击雷，则这种直击雷至多击碎一点混凝土屋顶局部而已，不会像十八、九世纪的砖木结构房屋那样引起火灾，毁坏大面积的房屋结构等。而且这种落地雷的电流肯定比避雷针引下的闪电的电流小很多。须知闪电的主放电回击电流是地面汇集的异号感应电荷循闪电通道流向雷雨云所致，避雷针的接地装置是庞大的金属地网，在雷雨云的电场作用下汇集了大量异号电荷，接地电阻越小，汇集的电荷越多。如果不设置避雷针，则大楼就没有这种金属接地网，因而大楼顶部这些混凝土屋面不会汇集大量异号电荷，因为这种水泥材料不是良导体，所以闪电的主放电回击电流就要小得多。(3)在没有避雷针的大楼上万一发生了直接雷击，闪电只能沿钢筋流入大地，闪电电流分散到以千百计的钢筋里，它对楼内辐射的脉冲电磁场比装有避雷针的大楼沿引下线流过的闪电电流的电磁场要弱得多，因此对电子信息系统的破坏要小得多。
   近年来不少防雷专家对避雷针的二次雷击现象比较重视，而且观察到大量实践教训，众多单位因添设避雷针或消雷器而招来雷灾。主管防雷的干部为什么不对这些实际现象作跟踪调查建立科学技术档案?这样重要的工作正是《气象法》赋予他们的职责。他们理应在这种严肃、严格的科学调查取证的基础上对已颁布多年的《建筑物防雷设计规范》进行修改。
   今年3月审查《建筑物电子信息系统防雷技术规范》时不少专家感到GB50057-94有些抄袭外国的东西经不起科学理论、概念和实践的检验，阻碍电子信息系统防雷工作的前进，这里仅举避雷针一例说明之。因为它是尚未被废止的国标，新的防雷规范不得不向它*，取得一致，迁就它的不科学的强制性规定。要解决这一困惑，只有依*小平同志提出的八字方针：“解放思想，实事求是”!
   参考文献
[1] 虞昊等。现代防雷技术基础[M]．北京：清华大学出版社，1995．164～167
[2] 赵树生等。依法发展地方防雷事业[A]．关象石等．首届中国防雷论坛论文摘编[C]．上海，2002．10．11～12
[3] 杨春虹等。海南防雷检测：吵声盖过雷声
[4] 王道洪、郄秀书、郭昌明。雷电与人工引雷[M]．上海：上海交通大学出版社，2000．2～3
[5] 张纬绂、何金良、高玉明。过电压防护及绝缘配合[M]．北京：清华大学出版社，2002
[6] 陈允平。解广润论文选集[M]．武汉：武汉水利电力大学出版社，1999．254～265
[7] 张天松。名不副实房屋“避雷针”

清洁工

  老贴啦！
  事在人为，为则有“过”，有则改之，无则嘉勉，防雷减灾，造福于民，不要争论，加快发展，增强内功，创先品牌。

ASP

提意见容易，做实时难

通天雷神

下面引用由ASP在 2006/07/10 05:15pm 发表的内容：
提意见容易，做实时难

这个就是理论家和焊工的差异。

luqun1234

防雷做了三年，最近一年才悟出一些防雷的真谛！
真是希望有更多人能理解其中的真谛！
本人做防雷得出的心得：
做了直击雷防护，必须做感应雷防护．
接地电阻越好，越容易遭受雷击．
做了防雷，防雷没做好更容易遭受雷击．

通天雷神

做了直击雷防护，必须做感应雷防护．
——看情况。
接地电阻越好，越容易遭受雷击．
——片面。邪说。
做了防雷，防雷没做好更容易遭受雷击．
——不是“更容易遭受雷击”是“更容易损坏SPD”或者“因SPD损坏设备”

luqun1234

下面引用由通天雷神在 2006/07/12 06:50pm 发表的内容：
做了直击雷防护，必须做感应雷防护．
——看情况。
接地电阻越好，越容易遭受雷击．
——片面。邪说。
...

对于电子信息系统的防雷来说：根据重要程度、使用性质及雷击后果，可以不做防护；但是若做了直击雷防护肯定是要做感应雷防护的。这就是很多业外人士想当然的理解装了避雷针，设备反而坏了。

接地电阻越好，感应电荷越强，电荷密度越大，越容易吸引雷电。我所指的是越容易遭受直击雷，当然也就更容易遭受感应雷了。这是雷击选择性的内容。

由雷击损坏的案例可知，电子信息系统往往是被地电位反击打坏；而做了防雷，往往改变了原有的系统结构。这就是为什么50343中整个篇章都在讲等电位连接了。

通天雷神

对于电子信息系统的防雷来说：根据重要程度、使用性质及雷击后果，可以不做防护；但是若做了直击雷防护肯定是要做感应雷防护的。这就是很多业外人士想当然的理解装了避雷针，设备反而坏了。
——哈。“做了直击雷防护，必须做感应雷防护．”这句片面。现在这句叫“因人而异”。

接地电阻越好，感应电荷越强，电荷密度越大，越容易吸引雷电。我所指的是越容易遭受直击雷，当然也就更容易遭受感应雷了。这是雷击选择性的内容。
——“接地电阻越好，感应电荷越强，电荷密度越大，越容易吸引雷电。”这个没有理论根据，凭想象出来的吧。无数例子可以证明：感应电荷强度与接地电阻大小没有关系。不相信，可注意观察周围的落雷点。另外，同等情况下，一根木头的接闪几率绝对不低于一根铁棒。将木头和铁棒的半截全埋在土里，只要高度一样，粗细一样，他们遭受雷击的概率相同。那，这个时候谁的接地电阻低？

由雷击损坏的案例可知，电子信息系统往往是被地电位反击打坏；而做了防雷，往往改变了原有的系统结构。这就是为什么50343中整个篇章都在讲等电位连接了。
——什么是“等电位连接”？无论对不对电子信息系统，雷击过电压的侵入至少一半是接地线路进入。原因：和雷击过电压产生的方式有关。雷击建筑物、雷击建筑物附近地面、雷击架空导线附近地面。这都产生地线上的过电压入侵。电子信息系统因地电位反击损坏的概率绝对不会比误操作的高。呵呵。

“做了防雷，往往改变了原有的系统结构。”——就不知道不改变？哦，再说了，改了就一定坏？那叫“没改好”。哈。GB50343讲的是“等电位连接”吗？要是这样，估计一多半人不骂了。

空降兵

[这个贴子最后由空降兵在 2006/07/14 08:51am 第 1 次编辑]

1、防雷因地制宜。
2、任何东西都没有绝对与必需。
3、科学总结，防患未然。

大胡子

楼上的最后二个字错了