安信技术:关于对雷电感应的认识

 　　对雷电感应的描述，“专业防雷”用了“雷电电磁脉冲”，“雷电冲击波”，“雷电波”，“浪涌电压”，“浪涌电流”，“雷电过电压”，“雷电过电流”等等诸多描述词汇;但是对于线缆上的“雷电感应”到底是什么东西从未见说明。

　　1）虚假的雷电感应数据

　　所谓监控系统线缆上有几十千伏的“雷电压”，防雷器“需要有几千、几十千安的放电能力”的说法，应该是源于“专业防雷”人为制造的多点接地，引入地电位和电网浪涌的数据，这是与雷电电磁感应风马牛不相及的虚假数据。“浪涌”和“接地浪涌保护器”本来是电网系统的名词和概念，现在让“专业防雷”把它和雷电感应混为一谈了，不仅如此，干脆就把电力系统的“接地浪涌保护器”直接当作弱电系统的“防雷器”来使用了。

　　还有一类“专业防雷”给出的雷电感应计算公式，算出来的数据也是几十千伏的“雷电冲击波”，这都是在对地电位缺乏基本认识情况下拼凑的数据，再带上雷电感应的“帽子”，是为推销“接地防雷器”、“接地浪涌保护器”寻找“合理说法”而已。反映出这些人对雷电感应的本质没有基本认识。

　　2）雷电电磁辐射、电磁感应定性分析

　　雷云放电过程中主要是热能、光能、机械能、声波能等能量消耗，雷电电流的“电磁辐射能量”只是雷电总能量中的一小部分。雷电感应仅指某条线缆实际接收到的“电磁辐射”能量。“辐射”与“接收”之间有一定的“电磁耦合关系”，这种“电磁耦合关系”是受到以下许多因素影响和限制的：

　　1.频谱影响：只有高频才能形成有效辐射，而高频辐射只是雷电流的高次谐波成分，不属于雷电的主能量频谱范围;

　　2.“天线效率”与雷电流的电磁辐射：电磁辐射与天线结构尺寸和波长（频率）密切相关，严格设计和精密加工的天线效率在50~70%左右。不同的谐波频率，不同的避雷针高度，云际放电电流不同的等效“天线长度”等等，都不可能与谐波频率有良好匹配关系，所以实际雷电流的电磁辐射属于低效率、超低效率的电磁辐射;同样道理，“接收天线”也有频率与尺寸*匹配问题，*匹配才能实现率接收，显然监控线缆作为接收雷电辐射的“天线”也属于低效率、超低效率的“接收天线”。

　　3.方向性影响：雷电流电磁辐射能量的辐射方向，类似球面波向自由空间近似“全向辐射”，对应一根线缆面积和方向的“立体角度”辐射能量，只是总辐射功率中的一个微小量，况且辐射功率强度还与距离平方成反比。也就是说，雷电电磁辐射和线缆接收的方向性，基本都具有近似“全向低增益”特点。

　　4.极化影响：辐射源发出的电磁波有一定的“极化方向”（电场强度矢量E的变化方向），接收线缆也有一个接收的极化方向问题。例如避雷针针体放电电流主要是“垂直方向的”，它的辐射场极化方向（E）也是“垂直极化波”，只有垂直方向的立杆和接地线才能有效接收这种“垂直极化波”，而水平走向线缆，基本接收不到这种“垂直极化波”的能量，这就是极化影响;线缆接收与雷电辐射的极化方向都是随机因素，实际上“极化衰减”很大很大，真正接收到的能量同样也是微小量。

　　考虑到上述各种限制因素影响，我们可以得出如下概念：雷电电磁辐射到自由空间的能量只是雷击放电总能量的部分微小量，由于频谱、辐射效率、方向性、极化等不可逾越的因素影响，线缆实际接收到的雷电感应能量与雷电总能量比较更是“超级微小量”;所谓线缆上有几十千伏、几十千安的数据是违背科学规律的。

　　“雷电电磁脉冲”，“雷电冲击波”，“雷电波”，“浪涌电压”，“浪涌电流”，“雷电过电压”，“雷电过电流”等等诸多描述词汇也都是一些忽悠语言，不是经典的专业技术用语。

　　笔者曾按照某个“专业防雷”文章中给出的计算公式，对一个放电避雷针辐射算过一个写字楼各层线缆雷电感应“过电压、过电流”，“总能量”，竟然比避雷针放电总能量还要大许多倍;所给的这个“专业计算公式”竟然与上述各种限制因素都毫无关系，典型的“外行忽悠内行”。

　　大量的生活实践告诉我们，雷雨天气在家看电视能看到偶尔闪过的雷电干扰条纹，从和收音机中也能听到雷电“咳、咳”声。所谓雷击烧毁家用电器的案例，烧毁安防设备、把视频电缆融化了的案例，多数是雷击引起电网故障，造成电网地电位浪涌烧毁的。

　　笔者早年曾多次见过几百千瓦和兆瓦功率级的窄波束雷达开机扫描，当波速到来时，强电磁场可以把室内日光灯打亮，或把高压疝气灯打亮，却从未见过头上的响雷电磁场把日光灯，路灯打亮。如果雷电感应真有几十、几百千伏电压、几千安、几十千安电流，那日光灯不仅会亮，而且早就成批的烧毁了。

　　结论是：线缆上实际接收到的“雷电感应”的能量并不像“专业防雷”描述的“几十千伏”，“几十千安”那么巨大，它只是雷电总能量里的一个微小量，本质不是单极性电荷，而是交变感应电动势，可以等效到线缆中间，与大地毫无关系。而电网系统用的“浪涌保护器”，却真正需要“几十千伏”，“几十千安”的保护性能，这是用来应对电网浪涌，并需要接地泄放浪涌电流的，雷电感应与电网“浪涌”比较起来，要远远是小巫见大巫。把接地“浪涌保护器”，当成弱电系统雷电感应“防雷器”来用，只能是一个“现代科技笑话”而已。