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線纜上實際接收到的“雷電感應”的能量只是雷電總能量里的一部分

來源:德恩拓 發布時間:2015-6-8 16:12:59

對雷電感應的描述,專業防雷用了雷電電磁脈沖,雷電沖擊波,雷電波,浪涌電壓,浪涌電流,雷電過電壓,雷電過電流等等諸多描述詞匯;但是對于線纜上的雷電感應到底是什么東西從未見說明。

1)虛假的雷電感應數據

所謂監控系統線纜上有幾十千伏的雷電壓,防雷器需要有幾千、幾十千安的放電能力的說法,應該是源于專業防雷人為制造的多點接地,引入地電位和電網浪涌的數據,這是與雷電電磁感應風馬牛不相及的虛假數據。浪涌接地浪涌保護器本來是電網系統的名詞和概念,現在讓專業防雷把它和雷電感應混為一談了,不僅如此,干脆就把電力系統的接地浪涌保護器直接當作弱電系統的防雷器來使用了。

還有一類專業防雷給出的雷電感應計算公式,算出來的數據也是幾十千伏的雷電沖擊波,這都是在對地電位缺乏基本認識情況下拼湊的數據,再帶上雷電感應的帽子,是為推銷接地防雷器、接地浪涌保護器尋找合理說法而已。反映出這些人對雷電感應的本質沒有基本認識。

2)雷電電磁輻射、電磁感應定性分析

雷云放電過程中主要是熱能、光能、機械能、聲波能等能量消耗,雷電電流的電磁輻射能量只是雷電總能量中的一小部分。雷電感應僅指某條線纜實際接收到的電磁輻射能量。輻射接收之間有一定的電磁耦合關系,這種電磁耦合關系是受到以下許多因素影響和限制的:

1.頻譜影響:只有高頻才能形成有效輻射,而高頻輻射只是雷電流的高次諧波成分,不屬于雷電的主能量頻譜范圍;

2.“天線效率與雷電流的電磁輻射:電磁輻射與天線結構尺寸和波長(頻率)密切相關,嚴格設計和精密加工的天線效率在50~70%左右。不同的諧波頻率,不同的避雷針高度,云際放電電流不同的等效天線長度等等,都不可能與諧波頻率有良好匹配關系,所以實際雷電流的電磁輻射屬于低效率、超低效率的電磁輻射;同樣道理,接收天線也有頻率與尺寸最佳匹配問題,最佳匹配才能實現高效率接收,顯然監控線纜作為接收雷電輻射的天線也屬于低效率、超低效率的接收天線。

3.方向性影響:雷電流電磁輻射能量的輻射方向,類似球面波向自由空間近似全向輻射,對應一根線纜面積和方向的立體角度輻射能量,只是總輻射功率中的一個微小量,況且輻射功率強度還與距離平方成反比。也就是說,雷電電磁輻射和線纜接收的方向性,基本都具有近似全向低增益特點。

4.極化影響:輻射源發出的電磁波有一定的極化方向(電場強度矢量E的變化方向),接收線纜也有一個接收的極化方向問題。例如避雷針針體放電電流主要是垂直方向的,它的輻射場極化方向(E)也是垂直極化波,只有垂直方向的立桿和接地線才能有效接收這種垂直極化波,而水平走向線纜,基本接收不到這種垂直極化波的能量,這就是極化影響;線纜接收與雷電輻射的極化方向都是隨機因素,實際上極化衰減很大很大,真正接收到的能量同樣也是微小量。

考慮到上述各種限制因素影響,我們可以得出如下概念:雷電電磁輻射到自由空間的能量只是雷擊放電總能量的部分微小量,由于頻譜、輻射效率、方向性、極化等不可逾越的因素影響,線纜實際接收到的雷電感應能量與雷電總能量比較更是超級微小量;所謂線纜上有幾十千伏、幾十千安的數據是違背科學規律的。

雷電電磁脈沖,雷電沖擊波,雷電波,浪涌電壓,浪涌電流,雷電過電壓,雷電過電流等等諸多描述詞匯也都是一些忽悠語言,不是經典的專業技術用語。

筆者曾按照某個專業防雷文章中給出的計算公式,對一個放電避雷針輻射算過一個寫字樓各層線纜雷電感應過電壓、過電流,總能量,竟然比避雷針放電總能量還要大許多倍;所給的這個專業計算公式竟然與上述各種限制因素都毫無關系,典型的外行忽悠內行。

大量的生活實踐告訴我們,雷雨天氣在家看電視能看到偶爾閃過的雷電干擾條紋,從電話和收音機中也能聽到雷電咳、咳聲。所謂雷擊燒毀家用電器的案例,燒毀安防設備、把視頻電纜融化了的案例,多數是雷擊引起電網故障,造成電網地電位浪涌燒毀的。

筆者早年曾多次見過幾百千瓦和兆瓦功率級的窄波束雷達開機掃描,當波速到來時,強電磁場可以把室內日光燈打亮,或把高壓疝氣燈打亮,卻從未見過頭上的響雷電磁場把日光燈,路燈打亮。如果雷電感應真有幾十、幾百千伏電壓、幾千安、幾十千安電流,那日光燈不僅會亮,而且早就成批的燒毀了。

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