現(xiàn)代科學技術(shù)可以分為基礎科學和技術(shù)科學兩大類。基礎科學研究自然界的基本規(guī)律,如物理學;物理學下面又分為聲、光、熱、電和原子學等分支學科;電磁學科內(nèi)又分為靜電學、直流電學、磁學、交流電磁學、電磁波和電磁流體力學等。技術(shù)科學研究和工程技術(shù)有關的自然規(guī)律,比如防雷技術(shù)科學。防雷技術(shù)科學又關系到大氣物理學、電場學、介質(zhì)物理學、高電壓裝置及其實驗技術(shù)、地中電流和接地裝置、電磁波和波動過程等;防雷技術(shù)是為電力系統(tǒng)、電信系統(tǒng)、建筑物和構(gòu)筑物服務的,防雷技術(shù)工作人員還得學習相關服務部門的知識。由于現(xiàn)代科學分科很細,各門學科之間的語言概念往往有區(qū)別,容易產(chǎn)生誤解;各門學科對事物的認知方法(如物理模型的選擇等)不同,不同專業(yè)人員之間在概念和語言上不通,不能互譯的情況很多,即使大家都講同一個概念,實際上各自理鋸也很不相同。這種情況是造成當前防雷學術(shù)交流的重大障礙,這次討論會我提供了四篇報告,這篇是總論,談哲學,其他三篇詳細討論三種理論誤區(qū)的案例。古語說歧路亡羊,下面說明這三個案例是怎樣陷入思維歧路的。
1.案例——限流避雷針和消雷器[1]
熟悉普通電工原理的人都知道霓虹燈用高電壓供電,它的本體電壓降很小而通過電流能力也很小,它是*霓虹燈變壓器的內(nèi)阻來限流的。有人用霓虹燈變壓器的限流原理為限流避雷針和消雷器辯解。其實雷電的放電過程與電器中的導電過程*不同,是不能類比的。在普通電路中電子的運動形式是電子在電場作用下的電子接力運動,而閃電通道中的電子運動主要是電子的貫穿運動,在主放電通道中先導流注與迎面流注相遇,正負離子交融產(chǎn)生高溫等離子體通道,它有如懸掛著的鞭炮爆炸,閃電電流的脈沖波是由閃電通道中的離子流形成的。脈沖波后的余輝電流才是雷雨云中傳來的電流。
主放電通道中的電壓降是很小的5.5V/cm,而雷雨云的電壓是很高的108V,所以避雷針和消雷器的限流說是不能成立的。有人說雷電是電荷源,主放電發(fā)生前可以這樣說,但在主放電之后雷電就是一個電流源了,或者說是一個電流脈沖波。低電壓下可以用電阻和電感限制電流;但是在高電壓下是不能夠限制電流的,是必然產(chǎn)生放電現(xiàn)象的。
2.案例二——反擊雷電流的方向及其防范方式的選擇[2]
從建筑物外面沿電氣線路引入過電壓波的防護用多級SPD消波,搞防雷設計的人都比較熟悉了;然而當雷擊建筑物發(fā)生雷電反擊現(xiàn)象時,LPZ1區(qū)內(nèi)的電位隨接地網(wǎng)的電位而整體抬高,反擊雷電流將延接地導體向外擴散而不是向建筑物內(nèi)部的電氣線路擴散。LPZ1區(qū)內(nèi)的震蕩電流來源于電磁感應和電磁耦合,這一點IEC防雷標準并沒有說明白;相反:IEC61312-3:2000,IDT《雷電電磁脈沖的防護,第三部分:對浪涌保護器的要求》文本中圖B1,圖B2,圖B7,圖B9,圖B10都是講的雷電流向外部其它建筑物和變壓器擴散的情況。用架空線供電的建筑物在遭受雷擊時容易產(chǎn)生擴大的雷擊事故,這一點我國防雷工作者早有察覺。我國防雷學者是采用對進出線做屏蔽段來解決這一問題的。筆者介紹了清華大學*恒老師帶領學生做的模擬試驗和劉繼在發(fā)電廠實測的反擊雷電過電壓,說明了用屏蔽電纜段和屏蔽鐵管段防護進線雷電波與反擊雷電波的原理。這些防雷作法有充分的實驗根據(jù)和40余年的運行經(jīng)驗,而且寫入了GB 50057-94《建筑物防雷設計規(guī)范》第3.3.9條第二款*項和第三款*項條文之中。我國的這些*的防雷理論應該寫進防雷規(guī)范的第六章中,對有誤導作用的規(guī)范條文應該進行修改。如果還有爭議大家可以用實驗來檢驗。
我們要研究出適用于各種建筑物和對應于各種情況的*防雷方案。我認為將反擊雷電流放入電網(wǎng)和相鄰建筑物中去擴大雷擊事故,不如把反擊雷電流引入電纜外皮和屏蔽鐵管使其入地更安全更合理。這一看法竟因為10/350μs波形的爭議給沖淡了,筆者還是強調(diào)“一棟建筑物的雷電耗能渠道要設計好”的系統(tǒng)防雷、整體防雷的設計思想,因為雷電能量是不能自動消除的(建筑物固有電容在雷雨云感應下先期充電的電荷另做討論),只能把它散流入地,把它放到別處去闖禍不是好辦法。
3.案例三——絕緣避雷問題[3]
有人提出“加在絕緣物兩端的電壓只是與絕緣物厚度相同的空氣兩端電壓。只要絕緣物的耐壓高于它兩端的大氣的擊穿電壓,絕緣物就不會被擊穿。”有人提出“為什么不可以使整個地面做成高度絕緣的?如果把避雷針底座做成高度絕緣的,這種與地絕緣的避雷針實際上是拒雷針,對于智能大樓這是求之不得的!”這些談論充分說明了某些人的理論認識與客觀事實差距之大。高電壓實驗告訴我們,高電壓脈沖作用于絕緣物上它的放電與否決定于沿面放電強度,而不是絕緣材料的厚度。我們進行琉璃瓦屋面的雷擊模擬實驗表明!雷擊時屋面一片閃絡火光?改角環(huán)氧樹脂絕緣板再試依然產(chǎn)生沿面放電。大家可到北京科技館去看,那里用有機玻璃板做的高電壓實驗,現(xiàn)場表演這種沿面放電的現(xiàn)象。
1961年我們到一處高山雷達站做防雷調(diào)研:那是一座云霧山,山地表面有一層很薄的植被,植被下都是石頭。山上有一處泉源,其水質(zhì)與蒸餾水的電阻率相同。這種情況相當于“整個地面是高度絕緣的”,據(jù)當?shù)貞?zhàn)士講雷擊時山上地面一片火光,沿山上的架空線也有火球滾動。所以我們不能用常規(guī)低電壓下的理論去推斷高電壓下的現(xiàn)象。我們對已知的科技理論適用條件必須保持清醒頭腦,對它的局限性有所警惕。遇到防雷的新課題首先要做調(diào)查研究,做模擬實驗,千萬不要簡單地用自己熟悉的某一原理、或某一公式去套。不合實際的理論往往害人,我們有深刻的教訓。
思維的三個層次
人的思維認知過程可以分為感性、知性和理性三個層次,科技知識是屬于知性范疇的而不是屬于理性范疇的。因為現(xiàn)代科技知識都是針對某事某一方面加以分析深入鉆研的結(jié)果,它必然有某些局限性;而客觀事物是復雜的,它往往取決于許多因素。研究物理問題人們必須借助于模型,然后運用形式邏輯進行推導。形式邏輯推導出來的結(jié)果是屬于知性的認識,它還不是理性的認識。理性的認識要運用辯證邏輯,辯證邏輯要求整體地、發(fā)展地和全面地反映事物。“我們不會*地做到這一點,但是,全面性這一要求可以使我們防止犯錯誤和防止僵化”。列寧的上述講話和*的“摸著石頭過河”的講話都提醒我們要注意實踐,認識的逐步深入也只有*反復地研究實踐。
現(xiàn)在我國防雷學界因為對理論的認識不同發(fā)生一些爭論,這是正?,F(xiàn)象。大家要以包容和團結(jié)的精神,以事實求真的精神,通過討論達成一致,還可以通過試驗達成一致。如果個人意見不被多數(shù)人采納,而個人又認為是對的、有根有據(jù)的,可以繼續(xù)堅持。這就是老話說的“有容乃大,無欲則剛”。我們的學術(shù)批評應該是實話實說的、建設性的和討論性的。筆者努力做到學術(shù)批評的正確方向,也曾向這些老師和朋友致意,希望大家不要傷感情。感謝這些老師和朋友的寬宏大度,筆者論述中的錯誤敬祈各位不吝賜正。
另外還有不正當?shù)纳虡I(yè)炒做干擾我們的學術(shù)交流,對此我們要提高警惕,盡量避免才是。
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