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避雷針之百家爭鳴-關於離子避雷針、絕緣防雷等等避雷針的專家看法
2021-11-15 19:43:14
避雷針之百家爭鳴
雷電，作為一種強大的、似乎無法抗拒的自然災害，曾經被視為凶惡的神。它的威力，它的無情，讓人們談雷色變，避而遠之。記得在小時候的農村裏，大人常常用這樣一句話來警告那些不聽話、作惡多端或不孝敬父母的惡人，當心會遭天劈雷轟的！由此可知人們對雷電威力的恐懼！
自從富蘭克林發明了神奇的避雷針，對建築物的直擊雷可以進行有效的防范，人們對雷電的恐懼和害怕，就沒那麼嚴重了。雷電造成的災害，也迅速地在減少。
隨著信息社會的飛速發展，雷公電母的危害，已經不只是針對建築物，而是針對建築物內廣泛應用的電子信息設備。傳統避雷針的局限性日益凸現出來。隨之，各種新型的、非常規的避雷針、避雷裝置如雨後春筍般出現，尤其是站在城市的最高處，俯瞰整個城市那琳琅滿目、形狀各異的避雷針，還不失是一道靚麗的風景呢！
對於各種新型避雷裝置的功效，近年來出現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，新產品、新用戶的不斷出現，就是最好的證明！另一些人卻起了納悶：為什麼如今避雷針越裝越多，事故非但沒有減少，反而增多？
對於避雷針的功與過，是與非，大家不願去評說。因為，當年關於“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”，人們仍存疑慮：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？
“不是在沉默中爆發，就是在沉默中死亡”我們耳邊不時想起魯迅先生這樣一句話。
本刊之所以開展有關“新型避雷針”的大討論（包括等離子等其它避雷技術），就是希望對它做一個客觀、全面的探討。我們並不是想一味地肯定或否定哪一種產品，而是通過探討，提高我國的防雷水平，尤其是在廣泛使用的避雷針上，哪些新型避雷針確實原理可行，實際有效？哪些還有待改進和實踐證明？哪些卻在打著避雷的幌子，魚目混珠，形同虛設，賺取大量的利潤？避雷針還有哪些局限性？需要從哪些方面完善？只有通過辨析，才能達到推廣先進的防雷技術和產品，剔除假冒偽劣、技術落後的產品的目的。
討論不是漫無邊際，而是有前提的，即以事實為依據，就事論事，不針對任何個人，更不允許借題發揮，惡意攻擊他人。力爭做到事實越辯越清，真理越辯越明，參與辯論的人越辯越和諧。
兼聽則明，偏聽則暗。現將一些專家、學者和工程技術人員對避雷針和等離子避雷裝置已經發表的一些看法綜合如下。可惜我們至今沒有收到生產廠家、產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品一定會得到更廣泛的推崇。
上海台風研究所郭昌明：
（2）目前非標准的、或非常規、或“新型”的避雷針，主要有“半導體消雷器”、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複的自然現象，而且對具體保護對象而言，雷害一般是個小概率事件，建構築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施的建構築物，也可以多年不受雷擊，而有良好防雷設施的也會遭雷擊。要確定防雷設施的效果，除了做專門的野外科學試驗外，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，而後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，違背它就構不成雷電。
關於等離子避雷球，我同樣十分贊賞貴刊討論，也支持質疑。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生上行先導的值，就不受雷擊。但，莊教授們的裝置實際能不能實現保護？如果能，那麼能實現多大范圍的保護？
（4）在現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，由於問題的難度，魚目混珠也將伴隨始終。這和疑難絕症的治療有數不盡的偏方是十分類似的。有科學頭腦、實事求是的管理者應該負起責任，采取措施正確引導。顯然光有貴刊組織討論是不夠的。
浙江大學電氣工程學院葉蜚譽：
對於“等離子球避雷技術”和“電荷避雷技術”我沒有研究，對發明人莊洪春的原文也還沒有仔細讀過。本文僅是根據梅忠恕、李兆華兩位的文章《等離子球避雷技術質疑》（以下簡稱《質疑》）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，可是它已經成為商品，已經在某些部門、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明”（轉引自《質疑》文），這就非同小可。梅、李率先提出系統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《質疑》一文首先將重點放在新技術的原理上是非常正確的，抓住了根本。原理上如不成立，討論後面的實施方法、裝置乃至經濟性都沒有意義。這不是說梅李文不該寫後面幾部分，也許因為便於大家討論，一並都寫了出來。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”和“用某種電荷（莊文中寫的是：電流回路中的導體表面上集聚的電荷）來對消那裏的感應電荷”（筆者作了個別字的修改，並認為對消的是“雷電感應電荷”），發明人莊認為消除了雷電感應電荷的集中或進一步完全消除感應電荷，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。
最後我對開展討論提出一些一般性看法，供大家參考。
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據。
（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，還要有結構原理圖、等效電路圖、關鍵元器件說明、論證可行性的基本數據。這一部分，該告訴大家的就要告訴，知識產權由專利法和國家其他法律保護。如果上述基本內容不能及時公布，那麼我們就沒有討論的條件，該技術也沒有鑒定和推廣的條件。
（3）如需要得出結論（所有人都承認）或公論（為大多數人所承認）就需要作驗證試驗和現場調研。
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。
討論的各方應是對該技術持異議者、發明人、鑒定人。鑒定人只需論證其鑒定意見與評價，不必與發明人完全一致。
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會蔣麥占先生主持召開的全國性電湧保護技術討論會的那種形式。會上不要宣讀文章，只有事先准備好的討論提綱。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，卻可以找到問題症結所在。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：
收到關於參與“避雷針專題討論”和“等離子避雷球技術討論”的邀請，我認為《中國防雷》能抓住當前防雷界上的關鍵技術問題組織討論是非常好的，我們應該本著尊重科學、實事求是的態度參與學習、討論、研究，這對推動我國防雷技術進步是非常有益的。
本人從事通信維護，對通信設備的防雷技術有一定的體會，但對防雷理論研究不深，下面談談我的看法，希望能與老師交流學習，得到指教。
（1）避雷針防雷
傳統的富蘭克林避雷針防雷（包括避雷帶、避雷網）是大家很熟悉的，也可稱為接地防雷，它應用了200多年，對人類防禦雷害起到非常重要而普遍的作用。其原理是科學的，是大自然普遍存在的客觀規律，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。人工架設避雷針只是把大氣中的電荷尤其是雷雨雲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。隨著技術的進步，現代電子技術和微電子技術的普遍應用，避雷針對這些設備的保護就顯得力不從心，甚至避雷針接地引線產生雷電感應過電壓對電子設備構成嚴重威脅。電氣設備受雷害損壞現象日益增加，避雷針的局限性也日益凸現，有人據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，還會對沿途一些低窪地區防洪產生影響，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，低窪地區及時抽水等辦法。我們也不應因為避雷針接地引線產生雷電感應過電壓對電子設備損害，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備安全。即使建築物不裝避雷針、避雷帶、避雷網，電子設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生雷電感應過電壓的弊端。如何正確設計、使用避雷針，如何做好雷電感應過電壓的防護工作，這是防雷專家和我們防雷工作者要認真研究並大力宣傳和普及的。
（2）等離子防雷
對於等離子防雷技術，我不敢妄加評論。據報道該技術在航天器上應用獲得成功，這是值得可喜可賀的，希望莊教授繼續完善，為國爭光。但把等離子防雷技術搬到地面上普遍應用，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，還有在地面上應用的安全問題、電源問題、運行維護問題、價格問題、應用場合等問題，這些都有待研究。
綜上所述，我認為傳統的避雷針防雷（包括避雷帶、避雷網）是科學的，接地是必要的，不是過時的，接地引線產生雷電感應過電壓對電子設備影響是嚴重的，等離子防雷有一定的應用范圍，但只適用於特定場合，它不能取代避雷針防雷措施。我們應該對避雷針接地防雷知識（包括利和弊）大力宣傳和普及應用，同時加大對感應過電壓的防護技術研究，提高電子設備的安全度。
以上是我對當前防雷技術爭論的一些見解，有錯之處希望得到專家指教。
祝《中國防雷》為防雷事業作出更大貢獻。
空軍裝備研究院江明禮周寶勝：
廣州中山大學賴德津： 我在《中國防雷》2004第5期上發表過題為"雲雨起電的動力學模式"一文，指出強大的上升氣流和凝結是雷電生成的根本原因。雷電的重災主要是雲地直擊，而直擊發生一般在氣流上升下降交界的大雨區。此區有隨機性，故防不勝防。任你安裝避雷塔，總有空子可尋，事故不絕。
現有的避雷針雖然能夠將建築結構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生的強大脈沖磁場。此磁場足可以在電子線路中產生損壞電壓。接地電阻愈小，口徑愈粗，危害愈大！正所謂利弊俱全。所以有人強烈呼籲不安裝引雷針！但是不安也難！
如若一定要在建築物安裝避雷針引雷泄電，萬不可對二次感應輕心！一定要加延時和屏蔽處理。在引電導體中加阻容延時和在周圍外另加吸收二次磁輻射的回路。這對工程技術人員是小菜一碟。另外框架建築也利於減少二次輻射，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。
中國電信電磁防護中心謝琦：
對學術問題的探討，是非常必要的。每項新技術的出現，為了能充分滿足今後實際的需要，首先都要在理論上進行切磋，使該新技術更好地得以完善，其實質就是對該新技術的支持和重視。
