新型等離子避雷針的討論

對于各種新型避雷裝置的功效，近年來出現(xiàn)了兩種截然不同的觀點。擁護的一方認為，新型避雷針確實能有效地防范雷擊，新產(chǎn)品、新用戶的不斷出現(xiàn)，就是最好的證明！另一些人卻起了納悶：為什么如今避雷針越裝越多，事故非但沒有減少，反而增多？

　　對于避雷針的功與過，是與非，大家不愿去評說。因為，當年關(guān)于“消雷器”的討論，某種程度上在人們的心頭的陰影仍然揮之不去。面對新的一個“結(jié)”，人們?nèi)源嬉蓱]：爭論有益嗎？所以“沉默是金”。我們不禁要問：難道永遠就順其自然，不去解決？ 　

　　兼聽則明，偏聽則暗�，F(xiàn)將一些專家、學(xué)者和工程技術(shù)人員對避雷針和等離子避雷裝置已經(jīng)發(fā)表的一些看法綜合如下�？上�我們至今沒有收到生產(chǎn)廠家、產(chǎn)品代理商和重點用戶的只言片語。是他們不屑一顧，還是有難言之隱？我們不得而知。但我們堅信：隨著討論的深入，理論先進、性能良好、實用有效的避雷針產(chǎn)品一定會得到更廣泛的推崇。

上海臺風研究所郭昌明：

　　近日閱讀貴刊2006年第3期，獲悉將有關(guān)開展“新型避雷針”的討論，在此談點意見，供參考。

（1） 防雷涉及安全。因此，不在國家標準內(nèi)的，并且在沒有經(jīng)過國家嚴格的鑒定、核準的產(chǎn)品，是不該讓其進入市場的。有關(guān)部門應(yīng)負起責任，可惜現(xiàn)在不僅沒有履行職責，睜一只眼閉一只眼，還有更甚者，為這類產(chǎn)品開綠燈以至從中獲利。

（2） 目前非標準的、或非常規(guī)、或“新型”的避雷針，主要有“半導(dǎo)體消雷器”、提前放電避雷針（ESE）、還有貴刊最近討論的“等離子避雷球”。有的是國外的，有的是有專利，有的是得過“金獎”。但它們沒有一個經(jīng)過上面第一條的檢驗。我們知道雷電是一個迄今仍無法在實驗室真正全面重復(fù)的自然現(xiàn)象，而且對具體保護對象而言，雷害一般是個小概率事件，建構(gòu)筑物的防雷效果不可能達到100%，也難以確定防雷效果。即使沒有任何防雷設(shè)施的建構(gòu)筑物，也可以多年不受雷擊，而有良好防雷設(shè)施的也會遭雷擊。要確定防雷設(shè)施的效果，除了做專門的野外科學(xué)試驗外，從已知的雷電物理過程來分析檢驗也是必要的。前者耗時耗錢，而后者是可以起到省事的判別作用，任何雷擊都必須符合實際的雷電物理過程，違背它就構(gòu)不成雷電。

（3） 如果承認上面的條件，那么我們就可以分析一下現(xiàn)有的非常規(guī)避雷針的有效性了。

　　對于半導(dǎo)體消雷器，曾經(jīng)在有關(guān)電力部門、科研單位及 “發(fā)明”單位的參與下作過野外試驗，結(jié)果是，至少在雷擊電流大于16千安后，它只是個一般避雷針。當然，大多數(shù)雷電流的峰值是遠大于16千安的。因此，結(jié)論是不言而喻的。這里要提及的是，這次試驗并不是一次非�？陀^的試驗，因為廠家也介入了，但結(jié)果還是沒能如廠家所愿。這個產(chǎn)品曾多次改變其原理說明，最新的說法是，它即使不能消除雷擊，也能降低雷電流幅值。這里不打算詳細分析，只想指出，辯解者別忘了雷擊必有的連接過程，否則就不是實際的雷電了！最近，還有宣傳上海東方明珠因為裝了消雷器在遭雷擊時安然無恙，不過怎么不提一下在近旁的金茂大廈沒用消雷器，不也好好的嗎？！

　　其次，ESE類產(chǎn)品，國外曾有過野外試驗，在長達7年的試驗中，這類產(chǎn)品從沒遭到雷擊，反而是一般的避雷針卻遭了雷擊。并且正如理論分析指出的，ESE針可能會先發(fā)生放電，但是這是一種非持續(xù)的放電，形成不了受擊所須的上行先導(dǎo)，從而改變不了引雷效果。這個問題國際上有過十分詳細的研討，并且在廠家的多次壓力下仍然拒絕列入國際或美國標準。主要的生產(chǎn)國—法國是有個標準，但試驗條件與真實雷電相距甚遠。

　　關(guān)于等離子避雷球，我同樣十分贊賞貴刊討論，也支持質(zhì)疑。在此，只想簡單提一下：顯然，被保護物在雷電臨近時電場達不到產(chǎn)生上行先導(dǎo)的值，就不受雷擊。但，莊教授們的裝置實際能不能實現(xiàn)保護？如果能，那么能實現(xiàn)多大范圍的保護？

（4） 在現(xiàn)有防雷有不足的情況下，也就是還有雷害的情況下，人們改進的要求及探索不會停止，由于問題的難度，魚目混珠也將伴隨始終。這和疑難絕癥的治療有數(shù)不盡的偏方是十分類似的。有科學(xué)頭腦、實事求是的管理者應(yīng)該負起責任，采取措施正確引導(dǎo)。顯然光有貴刊組織討論是不夠的。

浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院葉蜚譽：

　　對于“等離子球避雷技術(shù)”和“電荷避雷技術(shù)”我沒有研究，對發(fā)明人莊洪春的原文也還沒有仔細讀過。本文僅是根據(jù)梅忠恕、李兆華兩位的文章《等離子球避雷技術(shù)質(zhì)疑》（以下簡稱《質(zhì)疑》）提出自己的一些看法。

　　首先，我覺得作者選題正確、及時。這種非常規(guī)防雷方法如果還在研究之中，我們還可以慢慢來切磋，可是它已經(jīng)成為商品，已經(jīng)在某些部門、甚至重要部門推廣使用，更有甚者已被鑒定為：“對人類生存和保障的最佳發(fā)明”（轉(zhuǎn)引自《質(zhì)疑》文），這就非同小可。梅、李率先提出系統(tǒng)性的文章和鮮明的觀點，編輯部組織討論，我覺得很好。我個人對此不夠重視，也沒有去研究，現(xiàn)在有梅、李的文章，讓我們有一定的了解，很有好處。

　　其次，我覺得《質(zhì)疑》一文首先將重點放在新技術(shù)的原理上是非常正確的，抓住了根本。原理上如不成立，討論后面的實施方法、裝置乃至經(jīng)濟性都沒有意義。這不是說梅李文不該寫后面幾部分，也許因為便于大家討論，一并都寫了出來。但是我認為還是要一步一步展開為好。

　　等離子避雷裝置的原理，《質(zhì)疑》一文中指出：是 “用等離子層覆蓋，削弱原電場，去掉尖端效應(yīng)”和“用某種電荷（莊文中寫的是：電流回路中的導(dǎo)體表面上集聚的電荷）來對消那里的感應(yīng)電荷”（筆者作了個別字的修改，并認為對消的是“雷電感應(yīng)電荷”），發(fā)明人莊認為消除了雷電感應(yīng)電荷的集中或進一步完全消除感應(yīng)電荷，這樣做能消除被保護物體表面的強電場，從根本上消除雷擊被保護物體的可能。這樣，就有兩個層次的問題：一是能否消除雷電感應(yīng)電荷或至少改變其集中程度，二是在被保護物體表面的感應(yīng)電荷消除了（梅、李和筆者都認為不可能）或不集中分布了（葉認為可能，梅、李文未提及）的情況下能否避免雷擊。問題一涉及的是電工基礎(chǔ)理論問題，梅李文討論了，我覺得除了個別提法和表達方法有待商榷外，論法和結(jié)論是正確的；問題二是氣體放電—雷擊理論的問題，梅、李文未提及，期待他們有進一步的意見。

建議按一定的層次展開討論：
　�。� 1） 首要的是討論原理。要明確對立雙方的觀點、根據(jù)和基本論述。為此要寫出來，不僅是文字，還要示意圖、原理圖或等效圖，可能的話希望給出基本數(shù)據(jù)。
　�。� 2） 如原理上基本上可以明確某方正確，或雙方達成一定的共識，則可以進一步討論實施方案。也要寫出來，不僅要文字敘述，還要有結(jié)構(gòu)原理圖、等效電路圖、關(guān)鍵元器件說明、論證可行性的基本數(shù)據(jù)。這一部分，該告訴大家的就要告訴，知識產(chǎn)權(quán)由專利法和國家其他法律保護。如果上述基本內(nèi)容不能及時公布，那么我們就沒有討論的條件，該技術(shù)也沒有鑒定和推廣的條件。
　�。� 3） 如需要得出結(jié)論（所有人都承認）或公論（為大多數(shù)人所承認）就需要作驗證試驗和現(xiàn)場調(diào)研。

　　有必要說明的是：一定要劃清商品和科研的界限。對商品的要求更嚴，要求它符合自己聲稱的指標。而科研還可以有不完善之處。
　　 討論的各方應(yīng)是對該技術(shù)持異議者、發(fā)明人、鑒定人。鑒定人只需論證其鑒定意見與評價，不必與發(fā)明人完全一致　　還有一種快速高效的討論形式：專題討論會。就是當年長沙電氣學(xué)會蔣麥占先生主持召開的全國性電涌保護技術(shù)討論會的那種形式。會上不要宣讀文章，只有事先準備好的討論提綱。由主持人主持，按題展開。各人開門見山，針鋒相對，有的放矢，短兵相接。可以插話，可以打斷。雖然不一定能當場解決問題，卻可以找到問題癥結(jié)所在。否則，有時侯辯論互不見面，有的不接招、不亮招，象是猜謎語，隔靴抓癢，花了很多篇幅和時間，還遲遲談不到點子上去，不解決任何問題，浪費時間。

廣東佛山電信李文：
　　收到關(guān)于參與“避雷針專題討論”和“等離子避雷球技術(shù)討論”的邀請，我認為《中國防雷》能抓住當前防雷界上的關(guān)鍵技術(shù)問題組織討論是非常好的，我們應(yīng)該本著尊重科學(xué)、實事求是的態(tài)度參與學(xué)習、討論、研究，這對推動我國防雷技術(shù)進步是非常有益的。

　　本人從事通信維護，對通信設(shè)備的防雷技術(shù)有一定的體會，但對防雷理論研究不深，下面談?wù)勎业目捶�，希望能與老師交流學(xué)習，得到指教。

（ 1）避雷針防雷

　　　傳統(tǒng)的富蘭克林避雷針防雷（包括避雷帶、避雷網(wǎng)）是大家很熟悉的，也可稱為接地防雷，它應(yīng)用了 200多年，對人類防御雷害起到非常重要而普遍的作用。其原理是科學(xué)的，是大自然普遍存在的客觀規(guī)律，地球上每一凸起部分都可看作避雷針，它能中和大氣中的電荷，起到電荷平衡作用。人工架設(shè)避雷針只是把大氣中的電荷尤其是雷雨云中的雷電荷按照人們的意圖引接入地，使周圍物體免受直擊雷的危害。隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)代電子技術(shù)和微電子技術(shù)的普遍應(yīng)用，避雷針對這些設(shè)備的保護就顯得力不從心，甚至避雷針接地引線產(chǎn)生雷電感應(yīng)過電壓對電子設(shè)備構(gòu)成嚴重威脅。電氣設(shè)備受雷害損壞現(xiàn)象日益增加，避雷針的局限性也日益凸現(xiàn)，有人據(jù)此就全部否定避雷針的作用，提出廢除接地裝置,我認為這是片面的、不公平的。就象人們防洪采用泄洪河，把洪水引入大海一樣，泄洪河會沖刷河床、沉積淤泥，還會對沿途一些低洼地區(qū)防洪產(chǎn)生影響，但人們不會為此而不要泄洪河，而是采用加固河床、清理淤泥，低洼地區(qū)及時抽水等辦法。我們也不應(yīng)因為避雷針接地引線產(chǎn)生雷電感應(yīng)過電壓對電子設(shè)備損害，就把避雷針拆除，而是采用屏蔽接地、等電位連接、安裝避雷器、合理布線等措施來保護設(shè)備安全。即使建筑物不裝避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)，電子設(shè)備還是會受雷電電磁脈沖影響。所以我們對避雷針要有一個正確的認識，清楚它的防直擊雷作用和避雷針接地引線產(chǎn)生雷電感應(yīng)過電壓的弊端。如何正確設(shè)計、使用避雷針，如何做好雷電感應(yīng)過電壓的防護工作，這是防雷專家和我們防雷工作者要認真研究并大力宣傳和普及的。

（ 2）等離子防雷

　　對于等離子防雷技術(shù)，我不敢妄加評論。據(jù)報道該技術(shù)在航天器上應(yīng)用獲得成功，這是值得可喜可賀的，希望莊教授繼續(xù)完善，為國爭光。但把等離子防雷技術(shù)搬到地面上普遍應(yīng)用，還為時過早。因為太空和地上條件不同，太空無法接地，而地面上物體本身就在地球上，還有在地面上應(yīng)用的安全問題、電源問題、運行維護問題、價格問題、應(yīng)用場合等問題，這些都有待研究。
　　 綜上所述，我認為傳統(tǒng)的避雷針防雷（包括避雷帶、避雷網(wǎng)）是科學(xué)的，接地是必要的，不是過時的，接地引線產(chǎn)生雷電感應(yīng)過電壓對電子設(shè)備影響是嚴重的，等離子防雷有一定的應(yīng)用范圍，但只適用于特定場合，它不能取代避雷針防雷措施。我們應(yīng)該對避雷針接地防雷知識（包括利和弊）大力宣傳和普及應(yīng)用，同時加大對感應(yīng)過電壓的防護技術(shù)研究，提高電子設(shè)備的安全度。
　　 以上是我對當前防雷技術(shù)爭論的一些見解，有錯之處希望得到專家指教。

空軍裝備研究院江明禮 周寶勝：

　　什么是“絕緣避雷”？首先要把概念搞清楚，否則爭論半天，也是無的放失，白費功夫。
　　 反對絕緣避雷的人認為：“絕緣避雷是用絕緣材料擋住雷電，是串聯(lián)電路的概念。”可以用圖 1來表示。這是一種完全錯誤的絕緣避雷概念。在雷電來臨時根本不可能用絕緣物擋住高電壓的雷電，達不到絕緣避雷的目的。

　　我們提倡的絕緣避雷是：用絕緣材料來覆蓋被保護物，增大該通道的電阻（一般都超過 5千兆歐，雷電鞋的絕緣電阻高達20萬兆歐），利用雷電流總是從電阻最小處入地的原理來躲避雷擊，讓雷電從周圍電阻小的地方入地（如圖2所示）。這就要求絕緣材料的電阻要足夠大，要大于周圍物體或空氣柱的電阻（雷雨天與人同高同體積的空氣柱電阻一般小于5千兆歐）。這樣雷電就一定會打周圍電阻小的物體，這就是我們所說的真正意義上的絕緣避雷。

　　絕緣避雷需要絕緣材料有很大的絕緣電阻，絕緣避雷是不接地的。絕緣避雷是在雷電來臨前，用絕緣物來阻擋地面感應(yīng)電荷通過被保護物形成上引先導(dǎo)，或者說此時被保護物上訪的電電荷密度被大大減少，電場被削弱了。由于它阻擋的不是發(fā)生雷電時的雷電高電壓，而只是雷電發(fā)生前的地面感應(yīng)電荷，因此對絕緣材料的耐壓就不是很高。這樣絕緣避雷就比較容易實現(xiàn)。（ 8月7日）
廣州中山大學(xué)賴德津：

　　我在《中國防雷》 2004第5期上發(fā)表過題為"云雨起電的動力學(xué)模式"一文，指出強大的上升氣流和凝結(jié)是雷電生成的根本原因。雷電的重災(zāi)主要是云地直擊，而直擊發(fā)生一般在氣流上升下降交界的大雨區(qū)。此區(qū)有隨機性，故防不勝防。任你安裝避雷塔，總有空子可尋，事故不絕。
　　 現(xiàn)有的避雷針雖然能夠?qū)⒔ㄖ�結(jié)構(gòu)附近電荷引入大地的功能，但隨之而來的是強大脈沖電流產(chǎn)生的強大脈沖磁場。此磁場足可以在電子線路中產(chǎn)生損壞電壓。接地電阻愈小，口徑愈粗，危害愈大！正所謂利弊俱全。所以有人強烈呼吁不安裝引雷針！但是不安也難！
　　 如若一定要在建筑物安裝避雷針引雷泄電，萬不可對二次感應(yīng)輕心！一定要加延時和屏蔽處理。在引電導(dǎo)體中加阻容延時和在周圍外另加吸收二次磁輻射的回路。這對工程技術(shù)人員是小菜一碟。另外框架建筑也利于減少二次輻射，但必需在垂直面上有良好的吸磁回路。主張鋼材有良好連接。此乃我個人的建議。

中國電工研究所馬宏達：

　　我認為梅忠恕和李兆華先生的文章是對的，請予以發(fā)表。我曾經(jīng)參觀過莊洪春“等離子防雷”的早期實驗。那時，他是用霓虹燈管做的“電荷避雷”實驗。我確實看到：從霓虹燈的一端引出的感應(yīng)電荷能夠抵消上部電極板（雷云模擬）在下部突出物上感應(yīng)的電荷，放電只從避雷針上產(chǎn)生。有電荷屏蔽的突出物不再發(fā)生向上的放電。梅李二位先生提出的問題確實也對，我現(xiàn)在對于這個問題感到不解，只能實情相告。
　　 關(guān)于“等離子避雷”的理論，我所了解的中國科學(xué)院電工所和物理所的專家都不同意。所以，最好召開專家座談討論。

中國電信電磁防護中心謝琦：
　　對學(xué)術(shù)問題的探討，是非常必要的。每項新技術(shù)的出現(xiàn)，為了能充分滿足今后實際的需要，首先都要在理論上進行切磋，使該新技術(shù)更好地得以完善，其實質(zhì)就是對該新技術(shù)的支持和重視。
　　 我個人認為，莊教授研制等離子避雷技術(shù)的出發(fā)點是非常好的，證明我國的防雷專家不迷信國外技術(shù)，敢于探索、敢于創(chuàng)新。
　　 對于《中國防雷》編輯部開展的這場討論，我本人非常支持，希望從不同的觀點中受到啟示，但我真誠地希望：請支持方能完整提供理論、實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)場測試情況；反對方要對新技術(shù)的出現(xiàn)多點包容心，不要一棍子打死，更不要出現(xiàn)人身攻擊。前幾年對“消雷器”、“驅(qū)雷器”的大討論是最好的反面教材，千萬不能重蹈復(fù)轍。

中國電力科學(xué)院許穎： 我贊成貴刊開展“等離子避雷球技術(shù)”討論，這有益于“百家爭鳴”，有益于愈辯愈明。