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线缆上实际接收到的“雷电感应”的能量只是雷电总能量里的一部分

来源:德恩拓 发布时间:2015-6-8 16:12:59

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最佳匹配问题,最佳匹配才能实现高效率接收,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,从电话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。

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