| 浅析系统的外部过电压及其防护 |
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1.概述
系统中的外部过电压是由雷云放电所引起的。一种是由于雷云感应使电气设备引起的过电压，称为感应过电压; 另一种则是雷云通过电力网或设备直接放电而引起过电压称为直击雷过电压。外部过电压都是由于系统外部的大气影响而产生的，故又称大气过电压。
随着电子技术的发展，电子器件已进入大规模集成电路时代。电子设备的功能得以改善，运行的可靠性不断提高，然而防雷的能力却大大地降低了。现在，每年遭到雷击而造成的损失数以亿元计，所以研究保护微电子设备免遭雷电危害已成为一个重要课题。虽然在上个世纪出现了很多的防雷方法和派生出很多防雷器件，但由于对雷电的了解不全面或对器件性能的偏见，往往得不到预期的效果。由于不得其法，浪费了大量资财。研究雷电形成的机理，创新新的防雷理论和技术，探讨防雷规范中的不足，完善整体防雷体系，以求防雷研究新的进展。
2.雷电场的产生
雷电的能量是巨大的，在人类活动中，任何单一的电站所发出的电能不可能产生一次雷电所释放的能量，那么这样大的能量积聚是怎样形成的，下面从物质运动论的角度来探讨雷电场的产生。
由于物质的运动自然界产生巨大的自由电荷，当然这些自由电荷是产生雷电的根源。从电子学中得知，要形成一个强大的电场，一定是其中一方是同性质电荷的积累，但是在天空中空气是绝缘的，同性质的电荷又相斥，它们不可能积聚在一起，不可能形成能量的集中，天空中的物质受气流、宇宙射线的影响而产生自由电荷，且不断增加，在大气层的挤压下向太空高层运动，形成一个电离层，这个电离层是含单性电荷的电子层，其电场的能量是不可估量的。
当大气层中出现潮湿的空气，在上升阶段又遇冷空气结成水状云块时，由于云块可看成是一个整体的导体，在电离层电场力的作用下，云层中的电子推向面向地的一端，虽然云块正负电荷的绝对值相等，但实际上形成了一个静电场，在晴天，云块远距地面而且云块与大地间潮湿空气较稀，它们之间介质绝缘程度较高，不易发生击穿放电现象，但是在雨天，特别是热雨季节，由于云层下降，空气潮湿，在此条件下带电云块击穿空气向大地放电而形成雷电。
雷电不单纯是空间对地放电，往往在空间也会形成雷电。这是因为带电云块在空间的位置较高，当地面的潮湿空气急速上升时，它与带电云块形成的电场在空间放电，形成高空雷电。
云块受电离层电场力的作用产生静电现象，这些云块向地放电以后，其本身产生电离即云块的正负电量的绝对值不相等，形成带电现象，带电云块随着气流运动与另一云块形成电场，当它们逐渐接近时产生放电现象是形成空中雷的原因，当我们观察雷电在空间放电时，往往是一次接一次有连续不断的感觉。
2.1直击雷过电压
有时雷云较低，周围又没有带异性电荷的云层，而在地面上又有高大的树木或建筑物，雷云就会通过这些物体对大地放电。这种放电首先是由云端先发出一个不太明亮而以跳跃式向大地前进的通路开始的，一般每跳跃前进50米，就要短暂停顿30～90μs然后再继续前进，这种放电叫做阶段式先驱放电。当先驱放电的通路到达大地时，主放电才开始，主放电是从大地开始向云端发展。此时放电通路极其明亮肉眼常常可以观察到，随着主放电向上发展，其亮度则逐渐降低，一到云端，主放电也就完成了。主放电以后尚有较微弱的余光，余光的持续时间可达千分之几至百分之几秒。余光阶段过后，就结束了整个脉冲放电过程。也有的雷云放电不只是一个脉冲，而是包含着3～4个脉冲的重复放电，后几个脉冲的先驱放电不是以跳跃方式向前发展，而是连续的先驱放电。
雷云在先驱放电时，其电流并不大，因此时雷云的负电荷只是处在放电通路积聚的过程中。当先驱放电到达大地以后，大地的正电荷急速中和放电通路中的负电荷，此时电流很大，能达几百kA，一般叫做雷电流。至于“余光”则是主放电后向大地泄漏电荷的过程，其电流值很小。
当雷云通过线路或电气设备放电时称为直击雷。主放电瞬间通过线路或电气设备将流过数十万安培的巨大雷电流，此电流将以光速向线路两端涌去。这时若没有适当设备将雷电流迅速引入大地，则大量电荷将使线路发生很高的过电压，势必将绝缘薄弱处击穿而导入大地。这种过电压称为直击雷过电压，它的大小取决于雷电流的幅值与雷电流波头的陡度（即雷电流变化的速度）。
如果直击雷落在铁塔上，雷云通过铁塔放电，一旦铁塔底脚接地电阻过大，则雷电流导入大地时，热必在铁塔上产生很高的电压降。有可能击穿设备或线路的绝缘，这种现象通常称为“反击”。
2.2感应过电压
在送电线路或电气设备上除了直击雷过电压外，还会出现感应过电压，即当线路或设备附近发生雷云放电时，虽然雷电流没有直接击中线路或设备，但在线路导线上会感应出大量的和雷云极性相反的束缚电荷，这种束缚电荷可抵偿雷云电荷所产生的电场在导线上所引起的电位升高，因而使导线的电位仍维持原来的情况，对线路的运行并无任何影响。但雷云对大地上其它目标（如附近的山地或高大树木等）放电以后，雷云中所带电荷迅速消失，导线上的感应电荷就会失去雷云电荷的束缚而成为自由电荷，并以光速向导线两端急速涌去，从而出现很高的过电压，这种过电压称为感应过电压，这种感应过电压幅值的大小和雷云放电时雷电流的幅值、线路导线对地的平均高度以及线路距直击雷地点的距离等有关。其幅值有时可达500～600kV，足以使60～80cm的空气间隙发生放电。所以感应过电压对60kV以下的送电线路还是有很大危害的，应引起足够的注意。
3.雷电防护
3.1外部防雷装置与内部防雷装置
雷击是严重的自然灾害之一，为了避免电气设备遭受直击雷以及防止感应过电压击穿绝缘，我们通常采用避雷针、避雷线、避雷器等设备进行过压保护。但就我国而言，过去防雷设计在整个建筑设计中所占的比重虽然很小，但雷击所造成的损失却无法轻视。由于雷电具有高电压、大电流和瞬时性特点，强大的闪电产生静电场、电磁场和电磁辐射，以及雷电波侵入、地电位反击等，统称雷电电磁脉冲LEMP，严重干扰无线电通讯和各种电子设备的正常工作，在一定范围内造成许多微电子设备损坏。IEC指出：“雷电，高科技的天敌”。因为防雷电电磁脉冲LEMP这是富兰克林避雷针等防直击雷系统无法保证的。雷击释放出数百焦耳能量，这一能量与足可影响敏感的电子设备毫焦耳量级的能量差别悬殊，需要有一种合理的工程保护方式。既要防护直击雷，又要防护雷电电磁脉冲LEMP，称为综合防雷工程。综合防雷工作一是要防护直击雷；二是要防闪电电磁脉冲。
国际电工委员会编制的标准（IEC1024－1）将建筑物的防雷装置分为两大部分：外部防雷装置和内部防雷装置，建筑物的防雷设计必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。
外部防雷装置（即传统的常规避雷装置）由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器（也叫接闪装置）有三种形式：避雷针、避雷带和避雷网，它位于建筑物的顶部，其作用是引雷或叫截获闪电，即把雷电流引下。引下线，上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度之处，它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。
内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外，所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置，它包括等电位连接设施（物）、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。随着电子设备的广泛使用，雷电电磁脉冲的危害也相对严重起来。只设计外部防雷装置而不配之内部防雷手段，接闪器再好，也无法获得好的防雷效果。
闪电电磁脉冲LEMP袭击电子设备的途径有：
3.1.1雷电能量作用于与电子设备相连的各种导线上，形成雷电波或感应过电压沿导线侵入电子设备，包括配电线、信号线、天馈线;
3.1.2雷电能量直接侵入耦合作用于电子元件上造成元器件误动作和损坏；
3.1.3地电位反击，损坏设备的元器件的绝缘材料。
采取各种措施堵住雷电能量侵入电子设备的各种途径，使得电压为几十万伏，电流为几万安培的雷云放电能量在进入电子设备内部时，衰减为各种弱电设备能承受的几十伏、几百毫安水平，这是电子设备防雷工作者的主要任务。
当今社会科学的进步，使雷电电磁脉冲防护成为雷电防护新的焦点。有关闪电电磁脉冲LEMP的防护措施：屏蔽、等电位连接、合理布线、加装电子避雷器限制侵入电子设备的雷电过电压幅值等是有效的方法。这些措施联合使用,互相配合,各负其责，缺一不可。为了减小雷电效应、减小电磁干扰,屏蔽是基本措施，建筑物的屏蔽、机房的屏蔽、线路的屏蔽、设备的屏蔽是重要方法,电子计算机网络和中心机房采用六面屏蔽方法，已不是什么新鲜的事了。为了彻底消除雷电引起的毁灭性的电位差，就特别需要实行等电位连接,在建筑物的首层、顶层以及各机房均应实行等到电位连接。为了减小感应效应,电力线、信息通讯线路应合理进行安排，保持间距或者采用穿金属管屏蔽等方法。
3.2球雷的防护
在国际建筑物防雷标准（IEC/TC－81）和我国的《建筑物防雷设计规范》中，均没有对球雷的防护作出规定。而在我国的部分地区的球雷事故还是不少的，球状闪电约占闪电统计总数的13.7％。尽管国内外科技人员对球状闪电的形成机理尚无一致的观点，但对其性质、状态和危害还是比较清楚的。
球雷（即球状闪电）是一种橙色或红色的类似火焰的发光球体，偶尔也有黄色、蓝色或绿色的。大多数火球的直径在10～100cm左右。球雷多在强雷暴时空中普通闪电最频繁的时候出现。球雷通常沿水平方向以1～2m/s的速度上下滚动，有时距地面0.5～1m，有时升起2～3m。它在空中漂游的时间可由几秒到几分钟。球雷常由建筑物的孔洞、烟囱或开着的门窗进入室内，有时也通过不接地的门窗铁丝网进入室内。最常见的是沿大树滚下进入建筑物并伴有嘶嘶声。球雷有时自然爆炸，有时遇到金属管线而爆炸。球雷遇到易燃物质（如木材、纸张、衣物、被褥等）则造成燃烧，遇到可爆炸的气体或液体则造成更大的爆炸。有的球雷会不留痕迹地无声消失，但大多数均伴有爆炸声且响声震耳。爆炸后偶尔有硫磺、臭氧或二氧化碳气味。球雷火球可辐射出大量的热能，因此它的烧伤力比破坏力要大。
防护球雷并不困难，应该在规范或标准中规定相应的措施。就防护球雷措施而言，最好是笼式避雷网，如果达不到笼式避雷网条件，就在建筑物的门窗上安装金属纱网并接地；堵好建筑物墙面上不必要的孔洞；烟囱与出气管上口均要加装铁丝网并接地；储存或损伤易燃易爆物体的仓库和厂房的烟囱和放气管应加装阻火器并接地。对高大树木下的重要建筑物尤其要采取防护球雷的措施。
3.3防护等级
为了抑制由传导来的线路过电压和过电流,以及对无法使用导体直接连接的部分实行等电位连接,应使用电子避雷器（电涌保护器）进行分级保护，对于电源系统，分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、级防护措施,从而将雷电过电压降到设备能承受的水平。采用Ⅰ级电源避雷器很难满足需要,必须用多级保护的概念，多级相互配合，充分发挥各级器件的优点，以实现整体性能。要注意考虑最后一级避雷器的电压保护水平,它必须低于需要保护的设备耐冲击电压的能力。
对于信息系统，一般分为粗保护和细保护，而细保护则要根据电子设备的敏感度来进行选择。天馈线每根馈线应串接一个相适应的天线馈线避雷器。防雷技术已经进入规范阶段，近几年我国已先后出台若干强制性国家标准,IEC1024及IEC1312等标准。现代的防雷工程技术已进入一个新的时期，由于通讯技术的不断前进，综合防雷工程技术及其应用的各种产品还将不断向前发展。
3.4我国防雷技术发展
就防雷历史而言在上个世纪80年代以前，我国没有建筑物防雷规范，建筑电气设计人员只能凭自己的认识设计避雷针，我国建国初期大多是按照日本的45°～60°保护角确定避雷针的保护范围，用三叉小针铜避雷针、铜引下线和1m×1m铜板作为接地装置。50年代初期，引进苏联技术，采用抛物线或折线计算法，用铁管或镀锌元钢做避雷针，用镀锌元钢做引下线，地下打入3～5m长的镀锌铁管或钢材作接地极，以致现在的避雷带和避雷网均采用镀锌钢筋或扁钢。
1958年9月在建工部设计局于武汉召开的“全国电气设计人员交流大会”上，提出的雷击规律、防雷标准、保护方式、设计要点、屋顶板内钢筋作接闪装置的理论以及详细的设计实例和数十种做法大样得到了与会代表的一致赞同，以后被广泛采用。
1962年5月出版的《民用建筑物防雷保护》和1980年9月出版的《建筑物防雷设计》中关于是建筑物防雷设计的六项重要要素是；接闪功能、分流影响、屏蔽作用、均衡电位、接地效果和合理布线。而国内外的标准和规范都离不开这六要素，有的单位还把它们作为设计原则。笼式避雷网和等电位连接早在1958年就在人民大会堂的设计和工作实践中采用了，而国际上戈尔德（G.H.Golde）于1997年才在《雷电》一书中谈到等电位连接的做法，所以我国的防雷研究和实践并不落后。
防雷装置接闪后，建筑物引下线附近的设备会受到雷电流的感应，这就是雷电电磁脉冲干扰。90年代以前，国际和国内的规范都没有关于雷电电磁脉冲的规定。1992年国际电工委员会建筑物防雷专委会（IEC－TC/81）才开始讨论这个问题。1995年2月，该机构发布了国际标准《雷电电磁脉冲的防护》（IEC1312－1.2.3），目前我国尚没有类似的规定。
随着电子技术的飞速发展，电子计算机早已步入社会的各行各业。建筑物内几乎无不设有复杂程度不同的微电子设备和计算机系统，民用建筑也不例外。雷电电磁脉冲干扰日益成为频发事故。雷电电磁脉冲防护已成为当今雷电防护的设计重点。雷电防护是一系统工程，其是一门多学科、多专业的交叉学科，所以在建筑物防雷设计中，需系统、整体、多专业的去规划建筑物的防雷体系；从整体上解决建筑物的防雷设计问题。
研究建筑物防雷应从雷击事故调查入手，找出雷击规律，然后，利用雷击模拟实验，对所总结的规律和所提出的解决方案予以验证。研究人员应根据科技的发展，不断吸收新的理论和防雷技术，来满足不断变化的社会需要。
4.避雷针与避雷器
19世纪后叶，人们发现金属导体尖端放电现象。避雷针是典型的利用尖端放电原理做成的防雷装置，在被保护物体上架设一根金属针，并将它与地相通。它是怎样避雷的呢？解释是这样：当避雷针置于空中对地这个雷电场时，由于避雷针与大地有良好的接触，此时电场能量通过避雷针放电，雷电场消失，使它不发生大电流的放电，从而起到消雷的作用。但是这种解释也有不清楚的地方，即位于强大的雷电场下的避雷针，能否按人们的意愿慢慢地放电使雷电场消失呢？从电学原理也说不通。因为强大的雷电场就像炸药缺少引信一样，避雷针所指的空间就像引信，由于避雷针的引导会一触即发。因为其高度和良好的接地条件要优于其它位置，同时尖端形成的电场又大于其它地方，所以强大的雷电场以避雷针为中心放电区，如果说避雷针本身不具有电抗，接地电阻又达到零值，数以亿安计的雷电流可以顺利通过它，不会形成热效应和雷电位，便可达到避雷目的。但避雷针本身和引线存在着电抗，接地电阻不可能为零，所以雷击过程中，它没有避雷能力，只起到雷击位置的引导作用。人们认识到这一点，但对避雷针有所偏爱或者说对雷电成因不理解，他们将雷电解释为是本位置产生的，就是讲不清楚的原因，在避雷针设置的地方和相对的空间形成电场，由于避雷针逐步放电而使这一电场建立不起来，所以避雷针起到消雷的作用。事实上从20世纪以来人们对避雷针的避雷作用公开地提出了质疑，因为避雷针成为引雷针的事件屡见不鲜。
然而避雷针在下述情况能发挥一定作用，当带电云块的电量很小，而且又远离地面与大地形成不太强的电场时，避雷针对其电场逐步放电达到消除这个电场的目的。地面有些物体与大地是绝缘的，比如木质结构的古建筑物，在感应雷和直接雷的作用下，可能会带上静电，由于静电的存在可能引起火灾，如果在这些物体上架设避雷针，就可使建筑物与大地形成等电位，避免这些物体在雷电场作用下带静电。
但是，现代的建筑物几乎都是钢筋水泥结构的，它与大地已形成了等电位，显然架设避雷针是多余的。但是现在的建筑物仍沿袭老规矩架设避雷针，其原因很明显，主要是责任和规范问题。
几乎在出现避雷针的同时，在输电线上人们利用尖端放电现象发明了尖端放电避雷器，两个尖端所形成的电场在一定间距内放电，这个间距的大小可以设定在一定电压下放电，于是将它安装在输电线上，使雷电的超压值通过此放电器引导入地达到避雷的目的。20世纪初叶，输电线上普遍安装了形似羊角的羊角避雷器，但是由于羊角避雷器在泄放雷电过程中，空气被加热引起电弧不断，虽然有引导电弧上升的形态，但雷电过后，电路不能正常供电。于是在尖端放电的基础上加了对电压敏感的电阻元件，此元件在超过额定电压时呈现的电阻小，反之阻值增大，对过压引起的电流起到开关作用，这种避雷器称“阀型避雷器”。按压敏原理又派生出气敏和氧化锌器件。
不管羊角型、阀型、气敏和压敏避雷器，它们的结构企图达到的目的是：使输电线上的过压值，通过这些器件，箝位在人为的整定值上，从而使用户设备的端电压不超过额定电压，确保用户设备的安全。
现在形形色色的避雷器，如果单纯地就其本身结构来判断是否有防雷作用是不全面的，还要看这些器件用在什么电路。下面介绍几种电路在雷电过程中的反应：
4.1高压输电线雷电势的分布与过渡
高压输电线是三相三线制，线对地是绝缘的。不管输电线受感应雷或直接雷影响，在三线中的雷电势的电位和相位均是相同的，线与线之间的电位差等于零。所以当雷击高压输电线时，主要危及输电线及其在线路上运行的变压器的对地绝缘。在三线的输电线中，由于各种原因三线对地绝缘系数不尽相同，特别是高压侧的避雷器绝缘性能更难求得一致，所以在雷击过程中会出现一线首先向地放电现象。由于一线放电，该线雷电位迅速下降，此时另外二线的雷电位就高于放电线，线与线之间就出现了雷电位差，这个电压通过变压器高压侧绕组，低压侧（即变压器副边）就由于电磁感应出现雷电压，这个电压很高时就危及用户设备的安全。
4.2低压输电线雷电势的分布与过渡
低压为三相四线制，零线与大地相连，雷电发生在低压电线时，由于零线本身存在着电抗，接地电阻不可能达到零值，四线上的雷电都向地放电，此时的低压输电线首先是零电位急剧上升，当然相线由于零电位上升而相应上升，而且每相向零线放电时，都是通过用户设备进行的，由于各自的负载不同，相应的雷电位也不尽相同，这样又出现了相对零线间和相间的雷电流。所以当雷击低压线时，对用户设备造成破坏的一是对地绝缘，二是超压过载，往往由于零线电位升高而破坏用户绝缘的故障最明显。
4.3小电流电路
所谓小电流电路系指电源功率容量小、电源内阻高的电路网络，这种电路我们常见的如电话外线及电子线路本身。
上面说过，目前的防雷器件是由尖端放电和压敏原理派生，这些器件用于线路超压保护时，接线方式一般为线间并联及线与地间并联，这种器件在小电流电路上是能有效地箝定超压电流的，因为小电流电路功率容量小，电源内阻高。比如：当雷电冲击电话用户时，雷电流通过用户线传导到交换机的终端，如果交换机终端安了压敏器件，压敏器件对雷电流进行泄放时，电话线路由于阻值大将雷电流给予限制，因此压敏器件能箝定在它的阈值上。在电子电路中，我们常见在稳压二极管的前面串联一只电阻，这只电阻是限流电阻，也可看成是为增加电源内阻而设定的，由于此电阻的限流，稳压二极管就能将电压箝定在它的阈值上，但负载电流不能大，否则稳压值低于阈值，所以在小电流电路中，使用压敏器件进行电压的箝位能有效地防止雷电的冲击，就是说防雷效果是显著的。
4.4大电流电路
大电流电路一般指电源电路，这种电路的特点是功率容量大、电源内阻小。如果在这样的电路上使用压敏器件并联在线路上，力图用压敏器件的过压放电特性，将过压值箝定在压敏器件的阈值上显然是做不到的。雷电要在电源电路形成超压状态，它的功率能量必须大于电源电路的能量，这样一个巨大的能量由压敏器件泄放而器件本身不损坏是不可能的，这是因电源内阻小，就是在压敏器件放电过程中，压敏器件两端电压不会低于线路的过压值，这样用户设备同样受雷电过压的冲击。
现在市面上有些设备号称具有防雷功能，单纯的将防雷器件并联在电源上，并在电源电路上串联保险丝。理论上认为在雷击过程中，压敏器件放电而使电路过流而熔断保险丝，达到避雷的目的。这样的接线，对功率器件即电机和电力变压器有一定的避雷作用，但对于微电子设备没有防范功效。前面说过加在压敏器件上的过压值同时加到了用户设备上，而且由于电源内阻小，电压不会因此而降落很多，另外，保险丝是一个热元件，有一个熔断时间，所以用保险丝与压敏器件配合的避雷器装置，对于微电子设备而言是不可取的。
要使压敏器件在电源电路上发挥避雷作用，只有增加电源内阻即在电路上串联电抗元件，但是由于这个电抗元件使电路在正常工作状态下，降低了工作电压，同时又随负载的变化而波动而使电源不能使用，所以当今防雷问题的焦点几乎在电源线引雷问题上。
由于电源线上不能串联电抗元件，但又要使用压敏器件泄放雷电流，于是有人从雷电频谱入手，提出了雷电的浪流现象。什么是浪流呢？雷电如水浪一样来势凶猛，下降迅速，认为这样一个冲击电流主要分量在高频，所以在电路上使用毫亨级的电感就能防止浪流。当然毫亨级的电感对于50Hz的电源频率几乎不形成有影响的电抗。但是前面说过，雷电是静电场的放电现象，主要分量是直流，谐波频率较宽。这个交流分量很小，所以把雷电频谱定在高频是不对的，因此使用高频电感的方法要获得较好的防雷效果是不可能的。
当前对于微电子设备的防雷方法使用1∶1变压器，普遍认为具有较好的防雷效果，因为它能阻止浪流，起隔离作用。但这种解释没有说到实质上。应该是1∶1隔离变压器将大功率容量的电源变成了定功率容量的电源。由于变压器具有磁饱和效应，如果在它的副边并接压敏器件，由于功率容量受到限制，压敏器件能将电压箝位。因为现在生产的氧化锌压敏器件瞬间电流可达数千安培。
5.常规防雷装置与非常规防雷装置
常规防雷装置即传统上所使用的防雷装置，包括避雷针、避雷带、避雷线和避雷网。它是继1759富兰克林发明避雷针后各国防雷专家经200多年研究和实践的成果，有充分的理论根据、实验数据和长期的实际运行经验。
非常规防雷装置指某些厂商近年推出的所谓的新式防雷装置。本文所指的所谓新式防雷装置是半导体消雷器、导体消雷器、优化避雷针和流注提前发射接闪器等（本文这里不指激光引雷装置、火箭引雷装置和水柱引雷装置等）。各种消雷器的设计思想是企图中和雷云电荷，把雷电荷消灭掉或限制放电电流；各种提前发射接闪器的设计思想是企图把避雷针的接闪效果提高，即扩大保护范围。这几种防雷产品到目前为止都没有被国际防雷组织所承认。
其实，从1996年起到现在，许多专家都认为消雷器的“中和”理论和“限流”理论站不住脚。1997年9月18~23日中国电机工程学会高电压专委会过电压与绝缘配合分专委会在合肥举行了学术讨论会。论题之一就是半导体消雷器，与会者进行了热烈的讨论。特别值得一提的是为验证半导体消雷器的通流能力而做的一次实验。该实验充分表明，半导体消雷器的通流能力极低。会议《纪要》曰：“与会代表认为，迄今为止，理论和实践未能证明此类非常规防直击雷产品具有产品说明书所表述的性能，实践也未显示出此类产品具有比常规防防直击雷装置更优越的性能，还有许多问题尚待研究和解决，因此此类非常规防直击雷产品不再在工程中采用。还有少数代表对此尚有不同意见。”
实际上，消雷器厂商所卖的只不过是接闪器。其引下线、接地装置及内部防雷装置还得靠设计人员按常规方法去设计，而这些都是建筑设计中的重要环节。而采用新“消雷理论研制的消雷器件”如何在设计中计算防雷区域，目前没有资料论述。
5.1常规避雷针应用中存在的问题
随着科学技术的进步，避雷针作为现代化的防雷手段，有其不完善的方面，对在实际应用中存在的问题归纳如下：
5.1.1保护范围；国内外不少防雷专家，对避雷针能向被保护物有多大的保护距离做了系统的研究得出的结论是：“对一根垂直避雷针无法获得十分肯定的保护区域”。英国的BS6551法规曾指出：“经验显示不能依赖避雷针提供任何保护区内的完整保护”。而德国防雷法规则有意识地不引入避雷针保护范围的概念。从避雷针因侧击雷、绕击雷，造成事故的实例来分析，其保护范围是不十分肯定的。
5.1.2感应过电压；由于避雷针的引雷作用，所以雷击次数就会提高，当雷电被吸引到针上，在强大的雷电流沿针而流入大地过程中，雷电流周围形成的磁场会产生截应过电压，它与雷电流的大小及变化速度成正比，与雷击的距离成反比。而被保护物的自然屏蔽装置对电磁感应或电磁干扰的屏蔽作用，不能达到有效屏蔽，使被保护区内的弱电设备因感应过电压而损坏。
5.1.3反击问题；当雷电被吸引到针上，将有数千安的高频电流通过避雷针及其接地引下线和接地装置，此时针和引线的电压很高，若针对被保护物之间的距离小于安全距离时，会由针及引下线向被保护物发生反击，损坏被保护物。我国国标规定针距被保护物的空气中距离≥5米，针距被保护物的接地装置间的地中距离Sd≥3米，针对这一要求，微波塔和电视发射塔的各种天线上的避雷针是难以满足规范的要求。
5.1.4其它；受雷击的针及引线，在高频雷电流作用下，将从接触点至地面产生一个较高的接触电压。当雷电流流入大地扩散时，在入地点沿半径各点形成不同的电位，若跨入该区域会产生很高的跨步电压。在测避雷针不适用于对弱电设备的保护，更不易用于易燃易爆品的防雷保护。因它引来强大的雷电流在接地引线断线卡处易产生火花，还会在附近的金属开口环处产生火花，从而引起事故。
5.2问题探讨
国内外防雷专家关于“消雷技术”之争，已成为防雷领域最大争论的焦点。因为“消雷技术”是一发展中的防雷技术，是对传统的防雷理论的创新，就其理论仍有待于进一步的去研究、完善和探讨。“消雷技术”在我国的防雷学术界从理论研究和实验，都作了大量的工作，并于70年代末分别在西昌卫星发射场和武汉水利电力学院两地进行了实验工作，并取得了大量的实验数据，在其试验总结报告中对“消雷器”作出定性的结论。因雷电是一自然现象，而引雷防雷和“消雷”防雷都必须遵循雷电规律，顺应客观规律，实事求实的去研究和完善防雷技术，因规范对“消雷器”不规范的宣传。
因引雷防雷技术在实际应用中，存在诸多不足，故在改善和完善传统的防雷技术是势在必行，创新发展防雷技术，以满足现代科技对防雷保护提出的更高要求。古人在防雷理论及应用虽与现代科学对防雷保护的认识有所不同，但其自然消雷系统均达到良好的防雷效果，都需要我们去研究，采用现代的科技手段，去研究古人的防雷理论，是很有现实意义的。因防雷理论涉及到地磁场、空间电场、空间气流场，地理，地质、气象等多学科的综合科学。研究我国多发雷击区的分布及季节、气候的关系。从中去理解雷电发生于自然而消除于自然中的科学内涵，科学的引导探索自然规律。故防雷技术的理论仍需在实践中进一步的去完善，而“消雷技术”的理论和实用性更有待进一步的去探索，深信在广大防雷学者的共同努力下，完善和创新防雷技术。
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| 出处：山东莱芜钢铁 周志敏 作者：网络文摘 |
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