首页 arrow 防雷科技 arrow 技术分析 arrow 绝缘抗雷与绝缘避雷

绝缘抗雷与绝缘避雷 打印 E-mail

迄今为止,几乎所有反对绝缘避雷的人,都把绝缘抗雷当成了绝缘避雷。不信,可以看看他们自己叙述的所谓绝缘避雷的概念、方法和理论。

马宏达先生说:“所谓绝缘避雷就是用绝缘材料去挡住高电压的雷击,属于串联电路的概念”。梅忠恕先生说:“若将雷电看成“矛”,绝缘就是“盾”了。绝缘避雷就是盾与矛的直接对抗”。显然,这里没有丝毫躲避雷的思想和方法,不是我们所说的绝缘避雷,完全是他们创造的“绝缘抗雷”。众所周知,目前世界上没有任何一种绝缘材料的耐压能抗住千万伏的雷电高电压的直接袭击。因此对这种绝缘抗雷的观点的批判是正确的。不过,要说清楚,这不是我们所讲的绝缘避雷,而是他们自己的绝缘抗雷。

不都是用绝缘材料吗?绝缘避雷和绝缘抗雷有什么区别呢?

第一、两者的概念不一样。我们讲的是躲避雷的概念,用的方法是用高电阻的绝缘材料来覆盖被保护物。用的原理是世界防雷界公认的雷电总是从电阻最小处入地的原理,富兰克林的避雷针就是用的这个原理。只不过我们用反向思维的方法,加大电阻以达到躲避雷的目的。

他们讲的是抗雷的概念,是把绝缘材料串在雷电电路中,靠绝缘材料的高耐压去挡住雷电。注意耐压和电阻是两个不同的概念,绝缘材料的高耐压并不一定是高电阻;相反,高电阻也不一定是高耐压。

第二、两者的必备条件不一样。我们着眼于绝缘材料的高电阻。只要绝缘材料的电阻足够高,使被它覆盖的被保护物体的通道电阻足够大,大于周围房屋、树木或空气柱的电阻,就有把握避免雷击。我们是以空气柱的电阻作为参照物来设计的。空气柱的电阻是多少呢?

我们知道空气柱的电阻很复杂,不同气象条件、不同地点都不一样,于是我们采用了试验的方法。试验是在广西地凯公司的120万伏直流高压试验室进行的。试验的当天下着毛毛细雨,室内空气的相对湿度在80%左右,实测1.1米间隙的空气柱的电阻大约为3GΩ—5GΩ。为了保险起见,我们就必须研制出远远大于这个电阻数值的绝缘材料。

为此,我们用了两年多的时间与海泰纳米公司和南京理工大学合作,研制出了高电阻的绝缘橡胶添加剂,加在雷电防护鞋的鞋底中,前后共做了三批样品鞋,经北京雷电防护装置检测中心检测,其绝缘电阻都大于200GΩ(仪表的最大量程是200GΩ)。该鞋还通过了国家劳动保护用品质量监督检验中心的检验,并获得国家知识产权局颁发的实用新型专利证书。很明显,人们穿上这种鞋,人体通道的电阻就由一般人体的电阻1000Ω左右,增加到了200GΩ以上,提高了成千上万倍,远远大于周围空气柱的电阻,那么雷电怎么会从电阻比较大的人体通道入地,而不从周围电阻小的空气柱入地呢?

我们这里讲的主要也是防直接雷,是用加大电阻的方法来躲避直接雷,而不是用加大耐压去抗击雷。从这个意义上来讲,它与普通电工绝缘靴是不同的。而且绝缘鞋的耐压也比较高,每只鞋都超过15kV,比普通电工鞋的5000-6000V的耐压高一倍多。因此它也能防止或减少雷电跨步电压对人体造成的伤害。

绝缘抗雷着眼于绝缘材料的耐压,而不是电阻,耐压再高也抗不过雷。因此他们的必备条件是难以实现的。

第三、两者作用的时间阶段不一样。我们发生作用主要是在雷电来临前。使雷电感应地面的电荷,不能或很难通过我们被保护物形成上引先导,或者说被保护物上面的电场强度被大大削弱,电荷面密度大大减少。因此在雷电来临时,就不会遭雷击。

绝缘抗雷作用在雷电发生时,上下电荷均已高度聚集,一般绝缘材料的耐压怎能阻止空气的击穿?

这和疾病的预防和治疗相似。预防时可能只要少量药,到疾病发作时,需要的药量可能就要大大增加,甚至无法治疗。

第四,绝缘避雷是不需要接地的,而绝缘抗雷是必需接地的,有人问:落地雷不落地怎么行?我们说落地雷是应该落地,在绝缘避雷时,它是通过我们周围电阻小的地方入地的。为什么一定要从绝缘电阻大的地方入地呢?

第五,两者试验方法不同。他们要求做的是串联的耐压试验。他们备加赞赏的美国汽车试验就是典型。按我们的想法,不用试就知道汽车的绝缘轮胎在高压加到一定程度,肯定会击穿,试了又会说明什么问题呢?梅忠恕先生经过计算却有惊人的发现:“虽然汽车下部有橡胶轮胎的绝缘,其实对汽车上部间隙的击穿并没有什么阻碍作用。”

那好,我们用中国的绝缘避雷方法也来做一个汽车试验,放两辆汽车在高压试验板下,同样高度一个有轮胎,一辆去掉轮胎的绝缘,在逐步升高电压的情况下,看谁先被击中。我们没计算,但我们想去掉轮胎的绝缘一定会被先击中,也就是说该汽车上部间隙会被提前击穿。而有橡胶轮胎的汽车由于有绝缘的阻碍作用,肯定会后击中。这与先生的结论正好相反。不信可以试试。看两种试验结论,哪种正确!我们做绝缘避雷的试验,历来都要模拟自然界的实况,要用多个目标物做对比试验,绝不会只用一辆汽车或一个其他什么目标物作试验。我们认为我们的试验方法更能显示雷电选择性的结果。

梅忠恕先生说:“其实很简单,空气不就有很大的电阻吗?雷电高高在上,从高处往下看,到处都覆盖着厚厚的,几百米甚至上千米的空气,各处的电阻都非常大,……能不能避雷呢?是否这就意味着绝缘避雷了?”

梅先生这段话可用图1表示。他认为被保护物或人的上方有厚厚的一层空气,绝缘电阻非常大,远远大于下方被绝缘材料覆盖的物体的电阻(这是对的)。上方空气尚且能击穿,下方被绝缘材料覆盖的物体难道不会被击穿吗?他的推理似乎很正确,但是关键错误在于雷电袭击目标看成唯一的串联电路,这与自然界的实际情况是根本不同的。

我们讲绝缘避雷是根据雷电选择目标的规律,强调的是对比(如图2)。右侧穿防雷鞋的人的电阻为200GΩ,左侧与人等高(约2米)的空气柱的电阻约为10 GΩ。显然,右侧电阻大于左侧电阻。他们各自上方均有厚厚的一层空气,绝缘电阻都非常大。但由于厚度相同,电阻基本也相同。因此整个右侧通道的电阻仍然大于左侧通道的电阻。这是平时没有雷电的情况。

当雷电来临时(如图3),地面会感应并上升到空气中去,右侧由于有绝缘材料的阻挡,电荷面密度明显减少,其上方空气柱的电阻就会大一些。而左侧由于没有绝缘材料阻挡,电荷面密度就会大,其上方空气柱的电阻就会小。这样右侧总的通道电阻就会远远大于左侧通道的电阻。因此雷电只可能袭击左侧通道而不会袭击电阻比较大的右侧通道。

绝缘抗雷者永远用简单串联电路来分析雷电,用绝缘材料的耐压来抗击雷电,当然不会成功。

有人可能说,你们不要说那么多区别,只要告诉我们,如果雷电也袭击你们目标物,你们能抗得住吗?我们说,没有你们假说的那种“如果”,也就是说那种前提根本不存在。如果你们的假说成立,就意味着雷电不再从电阻最小处入地,而是从电阻大的地方入地了,那么富兰克林的避雷针就失去了作用。目前做的所有防直接雷的工程,什么避雷针、避雷带、接地工程统统就会泡汤。有这种可能吗?

一根良好的避雷针,一根是绝缘棒。同样高度,同样的高电压条件,逐步加高电压,高压会100%的先闪击避雷针,难道有怀疑吗?

做了近200个防雷工程的王雪森先生发现宁波的天童禅寺具有绝缘避雷的机制。该寺没有避雷针、避雷带、建筑物为木柱,石墩结构,寺内大殿没有金属物(电线),照明为蜡烛,三面环山,四周树林包围,周围是高耸的大树,地处高雷区,千年古刹也没遭雷击,而相距不远处一个部队通信站却屡遭雷击。这种对比难道不明显吗?我们反复强调,绝缘避雷也是有条件的。参照国际电工委员会的一句话来说,雷电保护装置不能绝对保证人和建筑物的安全,但能大大减少雷击的概率。

最后,我们还想请梅忠恕先生把文章[2]中的几段解释得更清楚更坦诚些。大家都有名有姓,用不着用X.Y.Z来代替。

1、是不是说编写了现代防雷技术基础的清华大学物理系虞昊教授:“学好麦克斯韦尔(Maxwell)方程固然需要,但是更重要的是参加防雷的实践,缺少防雷的实践和实践经验,比没有学好麦氏方程更容易犯错误。”能否直截了当指出他犯的错误,不更好吗?不少人都认为虞昊教授写的“接地电阻不可测”的观点是错误的,其实不然,他含有深刻的科学意义,是否能废除,至少目前电力系统还不能废除;而将来能广泛应用于电子系统的绝缘避雷肯定是要废除的,不久我们会发表专门的文章论述。

2、是否对编写了大学好几本“电磁学”教科书,首先发现山西应县木塔有绝缘机制的台湾大学物理系主任林清凉博士和戴念祖研究员有怀疑?“他们是否从事过对雷电科学的深入研究。”请问,他们深入研究了电磁学难道与雷电科学无关吗?发现葡萄牙人安文思描述我国建筑物上的避雷带比富兰克林的避雷针早了一个世纪,是否算深入研究呢?是否是说你从事过雷电科学的深入研究比人家强呢?

3、是否指我国首先设计出1/4波长高频同轴避雷器;首先指出手机引雷缺乏科学根据,并已获得国家知识产权局颁发的四项专利(防雷鞋、防雷衣、防雷伞和防雷帐篷)的江明礼高工“……不懂如何计算,更不懂如何设计、加工、布置和维护。”那你是否也去申请几项专利看看。只要不是推销消雷器之类的东西就行,我们不知道上百年前就有防雷鞋,是否请梅先生拿出资料和数据,和现在的防雷鞋数据对比一下。你所说的“发明者”换用了一个新的更引人注意的“防雷鞋”,是使用了新材料,赋予了新的功能,也就成为一种专利新产品。这不是明明白白在指发明者是骗子吗?

争论是必要的,促进了我们对绝缘避雷的深入研究,每个人写的文章都代表各人的写作风格和显露个人的品德,并不奇怪,杂志敢于发表争论双方的文章和观点,也代表了一份杂志的风格。应该说《中国防雷》在倡导百家争鸣方面是做得比较好的。

参考文献:

1. 马宏达.“绝缘避雷”是一种迷信.

2. 梅忠恕.辨析“绝缘避雷”的错误.中国防雷,2006年第4期,p21-26

 
< 上一篇   下一篇 >

相关项目

  









关于我们 - 版权声明 - 广告业务 - 联系我们