雷电防护杂感

通天雷神 发表于 2006-4-18 00:18:00

[这个贴子最后由通天雷神在 2006/04/30 11:39pm 第 1 次编辑] 雷电防护杂感 陈春元 （湘潭市气象局  411100） 1  引言 从我们习以为常的“雷鸣闪电”到“雷电”，不经意间，概念就有了很大的转变，所谓“雷电”则是从云到地的闪电。这种大气中的对地闪电，由于具有随机、瞬间以及破坏性的能量等特性，既引起了人们对它的认识，又存在诸多的疑问，乃至200多年来，对地闪电所引发的一系列声、光、电、热等能量表现，人们仍然不能找到令人十分满意的答案；尤其面对雷击造成的灾害，一方面人们被动地积极防御，另一方面又对穷出不尽的雷电表现看法不一。雷电到底是什么？为什么会闪电？雷电流是不是与平常认识的电流一样的呢？认识不了，也就防护不了，但是，我们如何去认识呢？ 我们谈得多的是雷电流强度或雷电流的波形，可是其强度和波形都是随着雷电流运动的时间发生变化的呀。我突然想到一个问题，小水滴通过在厚厚的云中碰撞并增长，最后从云底向地面落去，当在空中的时候雨滴还是不连续的，一旦遇着地面物体，雨滴则变成连续流动的水。大气的上升和下沉以及云内的剧烈运动，将原本细微的水汽粒子聚合到一块形成大小不同的降水。雷电为何物？也许，云体不同部位各自为阵的荷电原本是互不往来的，只因气流的上下携带了电荷而形成电流，负荷电流与正荷电流在云内相遇，象电路短路一样产生猛烈的云内放电。观测者知道，没有云内闪电，几乎没有云地闪电，因此，云内闪电就成了云地闪电的一种机制，雷暴云作为云地间的局部发电机是有道理的。云内电荷处在不导电的空气中，必须克服原有的电场作用，上下气流的外力促进了电荷的有序运动，云内闪电继而改变了云内电场状态，导电的空气可以使得放电电流从云顶部经云内则和外则流向云底层，这样，云底蓄积的电荷才可能具备向地面发展的某些条件。我们通常认为，云地之间应该存在一个强大的起始电压，这个电压触发了云底的荷电向地面发展，在局部的强电场作用下，荷电获得了撞击其它分子或离子的能量，使得受撞击的分子或离子释放电子，这一而再再而三的撞击作用，如雪崩似的效应在云地间建立起电荷输送通道，产生了雷电流。可仔细一想，又不是那么回事。从云底脱出的荷电离子或粒子，完全是机械运动所形成的运流，当它接触地面物后，才会在物体的上下端产生电压，此时在物体或地下形成定向的传导电流。说来，也和降水的道理一样，云地间的闪电电流是两种不同运动方式的电荷随时间的变化，传播的速度也不完全相同，对地面某点的电场作用也不同，那为什么我们谈得多是一种雷电流强度或雷电流波形（一个雷电过程）？对于雷电和雷电流，我们想简单界定为高频的瞬态电流，但事实上与概念中的恒定电流离得太远，也不是实验室模拟的放电就可以认识的。 说到放电，在地闪的物理图象中，我们总忘不了先导与回击，是先导与回击的连接建立了云地间的闪电，而先导与回击的连接距离取决于先导携带的电荷量，电荷量难道与雷暴云体的大小和结构没有关系吗？美国亚利桑那州的观测研究（Battan.1965）指出，降水随对流云云地闪电频数的增加而增加，通过几年的观测表明，在大约1000㎞2面积上，大雨比小雨的云地闪频数大55倍以上。周筠君（1998）利用三站闪电定位系统与雷达、降水及探空等资料对比分析，得到甘肃地区雨强R与对应时段的地闪数F的回归方程为R=1.692lnF-0.273,相关系数为0.8641。从气象学的角度而言，降水的大小与湿度、温度、气压、风场等有密切的关系。因此，先导的触发以及雷电流的大小是大气运动的结果，发生在云地间的闪电即空气击穿也将取决于气压和空气湿度等气象要素。 于是，我们可不可以产生这么一些疑问：在云地间，雷电电压和雷电电流孰先孰后？或是同时存在以及其它？也许，雷电地闪原本就是对流性降水的产物，地闪与否，则与云底的高度有关。 2   逆向思考雷电路径   最近，遇到两起雷击灾害的问题。一是2005年4月22日，湖南湘潭某中学的一位中学生在学校旷地被雷击身亡，事故现场有烧焦的衣服和金属尖顶弯把伞，死者脚部的胶靴底有穿孔，只是因为在死者携带手机的部位有明显的雷击痕迹，因而又有了手机引雷之说。二是2005年2月，湖南攸县一农民雷雨天在家打电话时被雷击身亡，有关技术人员在证实电话线、电源线有雷击痕迹以及有电视机和邻居电话机被损坏的情况下，肯定了该农民是被电话线引雷毙命。我们不能轻易否定人家的分析，但为什么不能思考这样一个问题：是地面何物扮演了引导雷电流的角色？避开深奥的理论，我们为什么不能浅显地认为前例是金属尖顶伞引雷呢？如是，完全可以推知死者手机部位和脚底是因为雷电流经过身体入地时产生的放电现象。对于第二例，我们可以肯定电话线承载了过雷电波，但由于电源线和电视机均有雷击现象，雷电是否通过其它途径使该农民毙命呢？比如，该农民居住旁的大树是否引雷，其根系是否延伸到住家？雷电流毕竟不是我们想象中的传导电流，如果云体与大地之间的闪电事实存在，我们自下而上的去看雷电流，是不是只看到了地面部分的呢？因为我们只能从地面部分查找可能的路径，空中的路径则茫然得很。在连接云地的回击之前，雷电流也许就是运流电流和位移电流之和，在考虑空气击穿时，我们多认为决定于先导端头的电位，而位移电流可以改变电磁场结构却鲜有疑问。大多遭受雷击的古塔，被损坏的部位并不是塔顶而是塔顶下面的某个部位；装有防雷设施符合规范的建筑物，一旦落雷，雷害就不可避免；大树被雷击后，树冠看不到破坏，撕裂处却往往是枝干或树腰。2002年7月17日，位于湘潭县姜畲镇白马村的高压输电线遭受雷击，承载高压线的瓷瓶串被击坏，导致高压线落在低压送电线上，因为高压线上有两根避雷线，所以相关技术人员分析说是侧击雷的缘故。如此种种，为什么我们不能认为是雷电流在向地下泄放时而发生的逆闪络呢？毕竟雷电流是荷电的运动，当荷电运动时，瞬间的荷电堆积使得局部电场突变和增大，于是就有击穿和放电。 通常，我们遵循防雷如防洪的道理，对可能来临的雷电进行疏导或阻截，但显然雷电流与洪水不一样，雷电流会产生热效应、机械效应和电磁场效应等，而洪水主要是力和浸泡的效应，所以我们不能完全按照水流的道理去分析雷电流的路径和作用。雷电流到底从何而来，其与大地的连接又遵循什么规律，这的确费人思量。力是什么？“如果你坚持非要力的精确定义不可，那你永远也得不到。”（费曼.《物理学讲义》）；但力又无处不在，“力是一种能量与动量的转移”。云是大气运动和水汽抬升的产物，雷暴云的形成过程也是能量集聚的过程，无论云内起电的感应过程还是非感应过程，都是云体内外的动力机制起作用。因此，雷电流仍来自于一种力——电力，电力是物质世界真正的“东西”。当雷暴云逼近某个地面时，地面的气压场、电场都有明显的变化，变化的气压场加剧了云地间的气流上升，上升气流携带大量的荷电离子形成微弱的电流，此时，变化而增大的电场又增加了云地间带电体在电力作用下的运动，地面局部电场与先导端头电场的共同作用的结果，完成先导与地面向上微电流的连接，建立起通道，将云中的电荷输送到地面。电力的过程又会产生磁力，电力与磁力的交变波又将成为辐射，光和热充满了空间，一次雷鸣电闪，地面回应的不仅仅有放电的嘶嘶声，更多的是“汽车防盗的报警声”。如是说来，雷电流是瞬态的、三维的运动电荷，物理效应体现在传导过程、感应过程以及辐射过程上。 从雷电路径传导、感应、辐射的概念出发，我们可以理解雷电着地时，就好比一根断了的带电线触地势必绽开火花；落在球场的雷，因为电磁感应范围很大，同样能够使得一定范围的电子设备受损；竹林里落雷后，由于盘根错节的根系，承载雷电流的根系与没有承载雷电流的根系因放电而使得水汽膨胀以至土表松动，有似蛇虫拱动一般；空中强烈的闪电，辐射出电磁波，可以使得卫星接收设备出现信号紊乱。 3   避雷和引雷 避雷针实质上是引雷针。在雷暴云临近时，因静电感应，在地面尖端的表面积聚大量的异性电荷，对金属尖端而言，由于电荷的面密度非常大，产生的电场强度也非常大，随着先导的趋近，尖端周围的电场强度进一步加强，当电场强度大到足以击穿空气时，尖端附近同性电荷在电场力的推动下，成为迎击先导的电流，将原本随机的先导吸引过来。这就是避雷针的引雷机理。避雷针的引雷范围，既取决于避雷针尖端电场的大小，更主要的是取决于先导电流的大小，如果地面某点的电场强度比避雷针的电场大，或先导电流大小不在避雷针设计的范围内，也许避雷针就失效了。这奇怪吗？一点也不奇怪，不是经常出现所谓的“绕击”或“侧击”吗。雷雨天，地面处处有电场，感应且流动的电荷随时都有可能改变电场的梯度，使某处先行迎击。高耸的建筑，当先导趋向地面的方向与建筑高度方向平行且大于建筑物顶防雷设施的保护半径时，如果先导在高耸建筑的腰部分支，那么建筑腰部的某点完全可能成为侧击点。避雷太难，只能引雷，将雷引导到其它的地方去。 怎么引？据闻，美国航天局在指挥中心的上空架立避雷线，而引下线则远离建筑，将可能的雷电流通过空中泄放到地下。很多时候，我们根据法拉第笼原理，利用避雷网把应保护的建筑罩起来，达到了等电位，但雷击时却也免不了灾。如1992年5月，湘潭电厂的一栋宿舍落雷，尽管防雷设施完好，却没有避免大多居民家的电视机被打坏；1992年5月1日，长沙电大在防直击雷措施符合设计规范的情况下，一声雷霆，损失100万之巨。这是因为引来的雷电太强了， GB50057所以强调对一类建筑物的防雷要求用独立的避雷针，且避雷针系统必须与建筑物的金属件保持至少3米以上的距离。独立避雷针因为独立才具有很强的雷电效应，对独立避雷针整个系统来说，雷电来了，可以独善其身，但为什么与被保护物相共而不独立了，就可以不考虑避雷针独立时的效应？对雷电流的泄放而言，纵横交错的钢筋和分布均匀的多根引下线将分解雷电的能量，然对避雷针接闪的时候，不依然是独立的吗？100kA的雷电流在通过避雷针的时候，不会因为共地或等电位就变成50kA或20kA；避雷带接闪时，接闪瞬间的那段同样不会因多了几根引下线而改变雷电流幅值。对于单位长度的针或带的电阻假定为RO，考虑单位电感LO的作用，当10/350µs、100kA的雷电流通过时，单位长度的针或带产生的瞬态电压则为（100RO+10LO）kV,计及针带的高度和引下线的长度，瞬态的电压更大；就此出现的反击、电磁感应等不会因“公共”而消失。 解广润教授曾在80年代初载文日：感应电压实在高，保护范围不可靠，反击后果很严重，跨步接触人命抛。防雷至今，大量的事实和实验证实引雷的副作用，防雷工程界也针对性地改善避雷针引雷时的环境，目的就是希望达到真正的避雷。从半导体消雷器到限流避雷针以及提前放电式避雷针，人们思考的是如何降低雷电流幅值和陡度或增大电场作用下的击穿距离，诸此的努力与争论，推动了防雷事业的进步，乃至今时绝缘防雷的提出，使人们一步一步接近雷电机理的真相。作为防雷实践，100个实验中哪怕有一次成功都是有积极意义的。多年的雷击灾情调查，似乎有一个事实验证消雷的可能，即高楼林立的城市落雷的次数远远小于城郊和乡村的落雷次数，这到底是各种各样的避雷针（带）释放大量的荷电离子构成了城市上空的屏蔽层还是城市的下垫面性质改变了地面的电荷结构而阻止了雷暴云先导的形成？另外，安装了多针导体消雷器的用户均反映听到的雷声没有以前的大，这是否是击距增大的缘故？片面的否定和绝对的肯定是对学术的扼杀。试电笔的设计，可以使人在试电时十分地安全，作为物质运动的雷电流就为什么不能加以限制。迷信了避雷针的引雷功能，缺乏破除迷信将引雷变为疏导和转化的勇气，防雷就会走进一条死胡同，避雷器毕竟解决不了落雷时的影响，等电位也解决不了落雷时的电磁场效应。我们可以看到许多露天的通讯设备天线或感应器上安装了一根避雷针，这到底是避雷还是引雷？如果是引雷，姑且不计较反击的效应，那么引下来的瞬态雷电流对周围空间感应出的能量是避雷器可以承受和化解的吗？避雷与引雷是一对矛盾，要避雷就得引雷，而引雷后最好是在需要保护的范围外将雷电能量消化掉。 4   防雷方法的辩证 防雷设计的依据是防雷规范，而规范的本身大同小异。GB50057基本上涵盖了从直击雷的防护到雷电波入侵的防护和雷电感应的防护，GB50343应该说又进了一步，综合了通讯、计算机网络的防雷设计技术要求，规范了信号网络与电源网络之间的距离并明细了接地方面的要求。但是，我们应该看到，GB50343中涉及的等电位措施以及SPD安装时的能量配合等很难放之四海而皆准。防雷是防直击雷为主还是防雷电波为主？目前，工程界似乎觉得直击雷的防护就如此这般，落雷了，不能100%的防护，大家在雷电波的防护方面来个层层设防，另外用等电位措施解决雷电感应等就可以了。事实呢？事实上，直击雷的防护搞不好，其他方面的雷电防护甚至成为摆设。笔者调查过几个遭受雷击的气象站，几级电源避雷器和信号避雷器都完好，就偏偏损坏了计算机系统或其它电子设备；当然也看到几处配电间被雷击起火。设防的阀型避雷器也被击得碎裂的情景，所以还是直击雷作祟。防汛抗洪，无论怎样筑堤修坝，最终还得弄清老天降水从何而来往何而去。防雷亦是如此，搞不懂雷电地闪的大致机理，搞防雷设计和做防雷工程，更多的就只能照本宣科和死搬硬套。例如，一栋高楼的某处机房远离接地点，就有部分工程者拉起了长长的引下线；在机房设置接地排，接地排面积多大，材料规格如何选择，接地排的作用到底是什么？规范上没说，也几乎没有人疑问。又比如，配电间在建筑物的左边，自然我们对雷电波的防护将从左至右，但恰恰建筑物右边近旁的树被雷击，很可能雷电波的传播就变成从右至左，怎么办？关键是做好直击雷的防护。通常的防雷电波入侵，由于雷电过电压波从着落点到建筑物的时间段，将经过多处泄放以及线路自身电感的阻尼作用，强度已大大减弱，大可不必如临大敌。刘继先生通过计算旧有木杆电源线路的最大雷电通流，认为当200kA的雷电流击于线路而传导建筑时，建筑物内的金属部件分流作用考虑60kA足够，这仅仅是总量的30%，传导线路长，横担接地处数多，则30%不到，何况又有几个200kA。真正雷击损失大的，当属落雷于建筑物的情景。但如果直击雷防护做得好，使落雷点远离建筑物，雷电流通过多渠道的泄放且均匀地分布，雷击损失将降到更小。遗憾的是，我们在保护重要的卫星通讯设备时，只注意到用避雷针将天线控制在防雷保护的空间范围，很少考虑避雷针与天线的位置和距离；很多情况下考虑了信道的防雷，却没有想到室内的信号线在传载雷电波时可以串扰邻近的电源线或其它线路。 滚球法滚出个半径60、45、30米的防雷保护范围的方法，可是，根据击距R与雷电流I的关系式R≈9.4I2/3，对应滚球半径计算的避雷针有效保护最小雷电流为16.1kA、10.5kA、5.7kA，总感觉没有尽到保护的责任，为什么不用滚球半径30米的保护法来降低雷击概率？要知道，5.7kA的雷电流落在建筑物上，同样是kV级的高压，加上di/dt的作用，雷害依旧。一类建筑物的防雷有特殊性，用独立避雷针保护；二类、三类或高层建筑，尤其对建筑物内的电子设备而言，避雷网格的密度大一点，避雷针的保护范围更可靠一点，防雷的概率总该大一点。用滚球半径60米进行保护，如果小概率的落雷正好雷电流强度是10kA，岂不是变成100%的大概率事件？这方面，GB50057没考虑，GB50343也没考虑。对运动场所的防雷保护，人的生命第一，是30米的滚球保护接近人之本还是60米的滚球保护接近人之本。电子信息时代，不是更在乎建筑物电子信息系统的防雷吗。安装的雷电定位系统记录显示，雷电流强度小于10kA和接近5kA的不少。因此，低经济时代的成本原则已不适应经济高速发展的时代，防雷设计必须绕过这个弯，尽量减少绕击和侧击。 能不能100%解决雷害的问题，关键在于如何把将发生的雷电能量转移，空间和大地都可以消耗和承接转移的雷电能量。如果闪络仅仅出现在不影响建筑物的上空，闪络又为什么不可？接闪器应该考虑将强大的雷电能量在未到引下线之前消耗部分。对雷电波的阻截，尽量让其能量在建筑物外泄放掉，线路的埋地和接地是否具备耗损雷电波能量的功能？很多例子说明，当一个防雷区有雷电放电现象，其后续区的雷电侵入影响将减小。耐冲击电压水平目前是按6、4、2.5、1.5kV四个等级划分，而实际的敏感电子设备的耐冲击电压水平比0.5kV更低，防雷设计和工程比较完善的建筑信息系统在落雷时，有时只有MODEM被打坏，损坏的程度是肉眼看不出的，说明影响MODEM的雷电流很小，也未必是信号线引来的雷，要知道，连接MODEM的还有电源线。 一旦认为防雷就是这般，应该是对防雷认识不够的表现，防雷涉及到对雷电机理的认识，对高压电知识的了解，对电磁场知识的掌握，对接地布线的通盘考虑以及对建筑物结构和建筑物环境的熟悉等等。 不懂可以学，只怕“懂”了而拒绝学。防雷是在学习实践中发展和壮大。虞昊教授说得对，从《物理学》中找答案，数学是工程之母，物理是防雷之母。  参考文献：  李文恩等译.雷电（下）。北京.水利电力出版社.1983.P393—394  王洪道等.雷电与人工引雷.上海.上海交通大学出版社.2000.P50  丘宏义译.物理与头脑相遇的地方.长春.长春出版社.2002.P91—94  解广润.避雷针一般应当停用.电气设计技术通讯.1982（1）.P259  刘继.论技术标准科学性…….现代防雷专辑.工科物理（1999副刊）.P8

通天雷神 发表于 2006-4-18 00:20:00

对非常规防雷方法的批评 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。 译出本文供大家参阅是希望在工程实践中采用科学的分析方法，不能以厂商的宣传为准，这其实也是个反映防 雷水平或者还有从业者的诚信问题。 * 没有任何资料及理论支持声称“消雷”和“提前流光发射”技术可以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，以及 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Raizer 2000），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（本图没按比例）； （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，15×15 m 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，我们现在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）；或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（i）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） 或者（ii）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 (也 可见Zipse 1994) 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5 m 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500 μA，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 钟产生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 钟内产生几库仑电荷。 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;Rakov 2001）,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。 中国防雷信息网《中国雷电与防护》网络版 2004 No. 1 http://www.cma-lpinfo.gov.cn ─────────────────────────────────────────────── 中国北京海淀区中关村南大街46 号 100081 Phone／Fax：010-68409661 root@cma-lpinfo.gov.cn 6 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。 评论。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（FAA 1990）。由录像和电流记 录（FAA 1990,见附录E）可见，在1989 年8 月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 年12 月到1998 年1 月间照相记录到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一2m 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，而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。 评论。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。 原文参考文献 Aleksandrov, N.L.,E.M.Bazelyan,R.B.Carpenter,M.M.Drabkin,and Yu.P.Raizer,2001:The effects of coronae on leader initiation and development under thunderstorm conditions and in longair gaps.J.Phys.D.:Appl.Phys.,34,3256-3266. 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李师宇 发表于 2006-4-18 18:08:00

扬扬洒洒5000字，真是看的我头晕眼花啊，不过还得感谢，给予大家交流的机会

通天雷神 发表于 2006-4-24 00:01:00

静下心来的时候慢慢看。

清洁工 发表于 2006-4-25 18:23:00

晕！！！！！！！！！ 静下心来的时候慢慢看。   好！！！

通天雷神 发表于 2006-4-30 23:40:00

怎么回事啊？我编辑的好好的可发上来全变了。晕。

旷怡发表于 2006-5-23 11:34:00

关注中。。。。。。

fjndjyt 发表于 2006-5-25 20:04:00

学习学习

tgmhz 发表于 2006-8-22 13:22:00

那个作者真的对防雷有如此的认识吗？

通天雷神 发表于 2006-8-23 12:28:00

<div class="quote">以下是引用tgmhz在2006-8-22 13:22:00的发言： 那个作者真的对防雷有如此的认识吗？</div>此话怎讲？

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