近日，多个风力发电机制造商工程师询问CMCE是如何吸收电荷并且中和成电流泄放入地的，并对此感到神奇，似乎CMCE吸收中和电荷的过程颠覆了大多人对于物理的认知，大道至简，CMCE正是基于一个最基础的物理概念来实现这个过程。还有问及为什么中和掉电荷后可以消除闪电避免叶片遭受雷击等问题。本文将用通俗易懂的言语做一个专业的答复。（本文中描述的消雷器均为多针组成的接闪器，其它类型的消雷器请根据消除闪电的根本条件自行判断）

一. 关于富兰克林避雷和消雷的历史

Franklin 在解释避雷针原理时有两种观点：

• 针可以引导雷击电流到地下，从而消除其危害；

• 针也可以产生离子，“中和”云中电荷防止雷击。

实验室的尖端放电证实了后种想法，从那时起人们就开始企图制造消雷器。消雷器与避雷针的区别，仅在于头部的结构形式与所用材料不同。目的是通过消雷器在雷云电场的作用下产生足够强的电晕电流，以“中和”雷云电荷并达到消除雷击的目的。后来证明避雷针只是为雷电提供了一个低阻抗的电流泄放通道，而无法中和掉雷云下的电荷。近些年来，人们制造了多种消雷器，如多短针、少长针、伞形、长形、放射性、激光消雷器等。

注：避雷针目前在规范中的专业名称为接闪杆，即吸引闪电的意思。

避雷针的工作原理: 当雷雨天气时，雷云会产生强大的电场。富兰克林的避雷针通过尖锐的金属杆和良好的接地系统，为电流提供了一个低电阻的路径。

防止雷击: 当闪电发生时，电流会选择电阻最小的路径。由于避雷针的接地系统电阻远小于建筑物本身的电阻，雷电流会通过避雷针的金属杆流向大地，从而保护建筑物免受破坏。

中和电荷: 避雷针并不能中和雷云中的电荷。在闪电发生之前，雷云中的电荷积累是自然过程，避雷针本身并不会改变这个过程。它只是在闪电放电时提供了一个安全的通道。

但是，从富兰克林提出避雷针开始，通过释放电荷来中和雷电的争论一直没有停止过。笔者所学专业为防雷工程，大概在20年前上学的时候也听说过消雷的概念，不过并没有过多的研究。

二. 多针消雷的概念及电晕电流测试

由于单根接闪杆（避雷针）在强电场下，会产生电晕放电现象，此时会产生微安（μA）电流，如在20kV/m的电场下，电晕电流大概20-30μA，因此，有人提出利用多根避雷针组合在一起便可以产生更大的电流，已达到中和雷云底部电荷、消除闪电的目的。这个想法是好的，但是却是难以实现的。大量试验证明，无论多少根避雷针，产生的电晕电流都很难突破1mA，达不到消除闪电所需要的能量。而类似试验在我国从70年代开始就有众多学者研究并得出一致的结论。

1.1979年，来自上海交通大学、华东电力设计院和浙江省电力试验研究所在论文《雷云下避雷针电晕电流及地面场强的实测》中，测试户外不同天气（不同大气电场）下单根避雷针的电晕电流。

注：上述表格中的单位进行转换。从上面不同天气（不同大气电场）下可以看到即便在雷雨天气时，避雷针产生的电晕电流也不超过20μA。

2. 1995年电力工业部武汉高压研究所的罗卓林教授发表的论文《雷云电场下实型针系统的电流电流特性》，其结论 在实型针上空半径100m的区域内电晕电流综合小于500μA的概率为99%以上；而1km2森林上空电晕电流总和小于15.9mA的概率为99%以上。在另外一篇论文《雷云下避雷针与多针系统 电晕电流比较》中，得出结论，在雷云电场下，避雷针的电晕电流与多针系统的电晕电流没有本质差别。

3. 2000年薛庆忠在论文《消雷器与避雷针防雷特性的实验研究》中提到：为了比较消雷器与避雷针的防雷效果,确保防雷效果，自1997年以来，我们对消雷器与避雷针的电晕电流、感应电流、保护区内外地面电场进行了大量测量，结果表明：消雷器和避雷针的电晕电流的实验值基本相同,并且均小于70μA。即消雷器所提供的离子量不能在短时间内“中和”雷云电荷，不可能达到“消雷”目的；消雷器和避雷针的防雷性能基本相同。

4. 2005年来自河南理工大学电气工程系的张景颖等在《伞状导体消雷器与避雷针的模拟试验研究》中测试了不同电场下，不同数量的避雷针的电晕电流，结果显示，对于一个给定的电场，电晕电流并不随着针的数量而线性增加。这是由于相邻针头的电屏蔽造成的。从下图可以看到，在20kV/m的电场下，无论1跟针，还是65根针，产生的电晕电流都基本一样，在20μA左右。而当电场增加到70kV/m的时候，单根避雷针的电晕电流最小，为180μA左右， 35根针头产生的电晕电流最大，为550μA左右。而40、45、50、55、60根针头产生的电晕电流只有400μA左右。

5.2005年总装备部工程设计研究院张力欣在论文《关于消雷器的争论及消雷器的工程应用问题》中提到无论是美国的多短针消雷矩阵还是中国的少长针半导体消雷器（SLE），电晕电流都达不到mA。经计算，由14根5m长的SLE，其最大电晕电流只能达到210μA。西昌卫星发射场近两年的测试记录表明，半导体消雷针电晕电流为μA级，大部分在100-300μA之间，很难达到500μA. 而且SLE两次电晕电流的幅值、极性和频谱几乎与登高的避雷针相同。发射场的SLE两次被雷击也证明了中和电流没能效能。