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◆直擊雷 ◆感應雷 ◆電湧及高電壓引入 ◆接地及地網 |
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| 21世紀中國防雷事業面臨的困惑 | |||
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21世紀中國防雷事業面臨的困惑 虞 昊 〖摘 要〗 21世紀雷災的主要方面是電子資訊系統而不是建築物和強電設備，而人們的思維及理論、概念落後于雷災形勢的發展變化，承襲二百多年來Franklin的防雷思維，從而出現種種困惑，需要依靠科學的方法和理論改變這一狀況，從困惑中解脫出來，“解放思想，實事求是”是完全必要的。 〖關鍵字〗 雷災 電子資訊系統 “解放思想，實事求是” 1.引 言 21世紀已進入資訊社會，無論公共建築、民用建築、工業廠房還是鄉村民居，都幾乎裝設有電子資訊系統，雷災損失統計明確顯示：電子資訊系統受災的直接經濟損失早已占主要地位，至於由此造成的間接危害則更驚人，防雷減災的思維必須轉移到這方面來，對症下藥。今年3月下旬建設部在成都召開《建築物電子資訊系統防雷技術規範》（送審稿）審查會，以期儘快頒佈實施這個法規，是非常及時的。作者參加了這一專家審查會，很有收穫和由此產生了一些看法，略述已見如下，抛磚引玉。 防雷工作之引起政府重視可以說是始自1989年發生於青島市的黃島油庫特大火災，國務院總理乘直升飛機親自指揮滅火，大火足足燒了104小時，救火人員死傷近百人，幸風向轉變，滅火大軍才得以接近火場把火撲滅，否則後果更不堪設想。[1]此後國務院下令公安部、勞動部和氣象局在各地聯合設立防雷中心，主管各地防雷工作。1999年10月31日全國人大通過的《中華人民共和國氣象法》又進一步明確：“各級氣象主管機構應當加強對雷電災害防禦工作的組織管理，並會同有關部門指導對可能遭受雷擊的建築物、構築物和其他設施安裝的雷電災害防護裝置的檢測工作。安裝雷電災害防護裝置應當符合國務院氣象主管機構規定的使用要求。”（第31條）“違反本法規定，安裝不符合使用要求的雷電災害防護裝置的，由有關氣象主管機構責令改正，給予警告。”（第 37條） 2.《氣象法》引起的困惑 2002年在上海舉行首屆中國防雷論壇，所發行的論文集摘編有一篇代表作，認為：“以下問題制約著防雷事業的發展：1.相應的政策法規尚待健全。2.執法經驗不足與守法意識不強。……”[2]全文主要意思就是：防雷檢測必須由防雷中心的氣象幹部拍班決定，任何部門任何人都得聽從。《海南防雷檢測：吵聲蓋過雷聲》的報導性文章，描述了與上敘代表作類似的狀況，兩個國家行政部門爭吵防雷檢測權，該文指出：“氣象部門今天明確表示，防雷檢測市場對所有人開放，檢測屬於市場行為，任何機構或個人只要取得資質或資格，接受氣象部門管理，都可以從事防雷檢測。”[3]健全法規的本意是要以法治取代人治，但是《氣象法》的詞句有含糊之處，容易被某些人解釋為擔任某一職務的公務人員是唯一決定防雷事業成敗的人物，他的話必須人人服從，才能達到防雷減災，這一來加強法治就蛻變為加強人治，其實際效果就是許多地方出現“花錢買雷災”的怪現象。 實事求是地考察所有雷災實況，可以得出一個明確結論：發生雷災的根本原因是人們還不瞭解閃電成災的規律，科學上的無知才導致雷災，必須依靠科技專家不斷地協力同心的實驗研究，才有可能避免或至少可以減輕雷災損失。只要回顧一下黃島大火事件就清楚了。火災之後國務院派了一個由著名防雷科技專家組成的專家組到現場進行數百人次的勘察取證，終於查清了雷擊起火的主要原因是落地雷的強大脈衝電磁場激發了鋼筋混凝土製成的半地下式油罐的金屬端間的火花放電，點燃了易燃的油汽，爆炸起火。龐大的油庫地區的避雷針群體根本防止不了閃電的這種物理作用，把混凝土油罐全部換成封閉的金屬油罐才是有效的措施！十三年過去了，實踐證明，這一科技專家們的科學結論是正確的。 由此可見，法規本身是否正確，就要看它是否符合科學？是否促進了科技對防雷的指導作用？《氣象法》其實有一句關鍵性的話說得比較明確：“主管機構應當加強對雷電災害防禦工作的組織管理。”這裏指的是行政上的組織管理，而不是對科技工作的評審拍板。其後面“指導……檢測工作”的說法就不夠明確，可是請注意：“指導”兩字之前有個主辭“會同有關部門”這裏雖沒有說明“有關部門”是什麼，是不是科技專家和科研部門？但至少它表明，不是氣象局系統的幹部獨自指導檢測工作和對市場防雷工作者作資質評審並發給證書。國務院于1989年對黃島雷災的調查定案工作給出了範例，不是由氣象幹部而是委託防雷科技專家來負責的。不久前氣象局一位副局長和法規司負責人和作者談話，就表示：這種科技性質的資質評審今後應由學會出面聘請該領域的科技專家們來負責，氣象局幹部不可介入。作者與許多人都認為這是完全正確的。 3. 對當前防雷科技的評估和由此產生的困惑 20世紀科技發展非常快，以致人們容易產生一種錯覺，似乎科學已經盡善盡美，無所不知了，特別是科技市場中一些進口商品借高科技之名大作行銷廣告，似乎某些洋公司的防雷商品必能消滅雷災。國人中有些人熱衷於宣傳推行某些外國集團制訂的防雷規範，力圖全部轉化為國標，從而為推銷洋貨鋪平道路，這是欠妥的，遭到許多愛國學者們的批評。 其實自然科學越向前發展，越可發現有諸多謎團，尚無法解釋和解決，其中有關大氣電學（包括閃電）更是謎團眾多，不是幾十年內可以解釋和解決的。大氣電學特別是有關閃電的規律之所以還處在很不成熟的階段，主要原因之一，是由於閃電現象的隨機性。大氣現象與地理位置，地貌等有關。我國長期從事人工引雷的老專家郭昌明在一本新著中指出：“事實上，實際的起電是十分複雜的。目前，人類還沒有能力系統地實地測量雲中情況，室內實驗還沒有達到真實無誤並全面地類比雲中情況。在這種情況下，雖然有一些工作在繼續，在實質上卻因為探測及模擬手段的缺乏，80年代以來並無大的進展。”“迄今對於雲中放電的起始和發展，對於長度超過幾十米的一系列放電過程，對於接地的連接過程及對於回擊過程發展的物理說明等等謎團，還有待研究的進一步開展去逐步解開。”[4]令人困惑的是作為我國的國標GB50057－94卻使人感到閃電落地的過程是已被認清楚了，可以精確預知落地雷的軌跡並寫出避雷針保護範圍的精確又繁瑣的計算公式。該規範的科學依據是什麼？寫國標的作者沒有說明，但看過IEC的出版物的都知道，這是抄自歐洲國家制訂的防雷規範，沒有可供科學家公認的科學實驗，純屬個別學者的一種科學假說。電力系統防雷專家就不採用這一套名為滾球法的繁瑣計算方法，而是採用很簡便的折線法。[5]其實早在1982年我國著名防雷老專家解廣潤就列舉出雷擊入避雷針“保護範圍”內的災例25起。[6]這恰恰證明：落地雷災雖是小概率事例已足以表明當今科技界尚弄不清閃電落地規律。正因如此，制訂防雷規範需要根據防雷科技的現狀，要實事求是，要按實際情況，因地制宜，不斷總結我國實踐的經驗教訓，切不可盲目崇洋照抄外國的東西並強制各地統一照辦。 4. 避雷針引起的困惑 在從事防雷工作時要分清兩件事，第一件是閃電規律，第二件是雷災。閃電規律是自然界本身決定的，它決不會隨人類歷史的發展而變，但是人類對它的認識則會隨著探測技術的進步而發展。至於雷擊的物件及其成災則是隨著人類的歷史而變，因此防雷的方法、概念必須跟著改變。可是實際上，人們常常認識不到這一點，思維停留在舊的歷史階段，從而產生種種困惑，以致花錢買雷災，這樣的例子非常多，人們必須解放思想。1982年解廣潤第一個提出“避雷針一般應當停用”，立刻引起全國大辯論，許多人不能接受。2002年張天松提出“名不副實『避雷針』”[7]，整整20年人們還被束縛在250年前Franklin的思維框架裏解放不了思想。為什麼阻力這麼大？這與1994年發行的《建築物防雷設計規範》的巨大影響有關。避雷針的功過如何評估？這就要看防雷的對象。Franklin設計避雷針是針對十八世紀房屋的防避雷災，當年的房屋多為磚木結構，鄉村則是茅草屋頂，避雷針把雷引到自身，確實可以防止房屋被雷擊引起的種種災害，也保護了屋內的人和物。這種引雷入地的作用是避雷針的獨一無二的作用，250年來始終不變而且有效地保護了房屋及內部的人和傢俱等。 但是21世紀的建築物本身與Franklin生活的年代已大不相同了，更重要的是建築物內設備的變化，幾乎都裝備了電氣和微電子設備。避雷針引雷入地時閃電電流的脈衝電磁場對微電子設備是致命的，最典型的例子就是1992年6月22日國家氣象中心大樓的遭雷擊，避雷針引雷入地使大樓建築物本身安然無恙，但是閃電的脈衝電磁場使計算系統、通訊設備的一部分器件，埠損壞，導致部分工作中斷達46小時，這一雷災所導致的間接損失（包括政治、國防和經濟等方面）是異常巨大難以估算的。如果不設置避雷針又會出現什麼後果呢？（1）在高樓大廈林立的北京市海澱區地帶，必有其他裝有避雷針的大樓取而代之，把閃電引去，氣象中心大樓內的電子資訊系統就不會發生上述雷災。（2）退一步設想，萬一氣象中心的樓頂某一尖角發出迎面先導，招來了直擊雷，則這種直擊雷至多擊碎一點混凝土屋頂局部而已，不會像十八、九世紀的磚木結構房屋那樣引起火災，毀壞大面積的房屋結構等。而且這種落地雷的電流肯定比避雷針引下的閃電的電流小很多。須知閃電的主放電回擊電流是地面彙集的異號感應電荷循閃電通道流向雷雨雲所致，避雷針的接地裝置是龐大的金屬地網，在雷雨雲的電場作用下彙集了大量異號電荷，接地電阻越小，彙集的電荷越多。如果不設置避雷針，則大樓就沒有這種金屬接地網，因而大樓頂部這些混凝土屋面不會彙集大量異號電荷，因為這種水泥材料不是良導體，所以閃電的主放電回擊電流就要小得多。（3）在沒有避雷針的大樓上萬一發生了直接雷擊，閃電只能沿鋼筋流入大地，閃電電流分散到以千百計的鋼筋裏，它對樓內輻射的脈衝電磁場比裝有避雷針的大樓沿引下線流過的閃電電流的電磁場要弱得多，因此對電子資訊系統的破壞要小得多。 近年來不少防雷專家對避雷針的二次雷擊現象比較重視，而且觀察到大量實踐教訓，眾多單位因添設避雷針或消雷器而招來雷災。主管防雷的幹部為什麼不對這些實際現象作跟蹤調查建立科學技術檔案？這樣重要的工作正是《氣象法》賦予他們的職責。他們理應在這種嚴肅、嚴格的科學調查取證的基礎上對已頒佈多年的《建築物防雷設計規範》進行修改。 今年3月審查《建築物電子資訊系統防雷技術規範》時不少專家感到GB50057－94有些抄襲外國的東西經不起科學理論、概念和實踐的檢驗，阻礙電子資訊系統防雷工作的前進，這裏僅舉避雷針一例說明之。因為它是尚未被廢止的國標，新的防雷規範不得不向它靠，取得一致，遷就它的不科學的強制性規定。要解決這一困惑，只有依靠小平同志提出的八字方針：“解放思想，實事求是”！ 參考文獻 [1]虞昊等。現代防雷技術基礎[M].北京:清華大學出版社,1995.164∼167 [2]趙樹生等。依法發展地方防雷事業[A].關象石等.首屆中國防雷論壇論文摘編[C].上海,2002.10.11∼12 〖3〗楊春虹等。海南防雷檢測：吵聲蓋過雷聲 [4]王道洪.、郤秀書、郭昌明。雷電與人工引雷[M].上海:上海交通大學出版社,2000.2∼3 [5]張緯紱、何金良、高玉明。過電壓防護及絕緣配合[M].北京:清華大學出版社,2002 [6]陳允平。解廣潤論文選集[M].武漢:武漢水利電力大學出版社,1999.254∼265 〖7〗張天松。名不副實房屋“避雷針”
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