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從的避雷針電暈試驗測試數據看，避雷針枉雷電場中的電暈放電足存在的。在雷云場中，浪涌保護器避雷針上方必定會出現囚電暈引起的空間電荷堆積。在下文十，將做一牌論證。
豎在數{‘米高的富蘭克林避雷針可以簡化為一個處在靜電場巾，半徑為Ao的接地棒體，避雷針處在地面數十米高的上方，固電場的畸變，會在避雷針頂端表面感應出較地面更多的電荷密度6t)
假設避雷針上方臨近空間沒有電荷存在，即拉普拉斯方程v’／；o可以成立。避雷針上方，處電場強度示意圖如圖3—1所示，金屬棒表面帶有電荷Q，巾式(3—1)可算小距金屬棒頂止上方，距離戶點處的電場強度戽，即
若取置(尸Iem，與R,-10m的場強進行比較，則全屈表面的電場強度與R-10m處的電場強度之比為100：這就意味著在1個標準大氣壓下，避雷針頂端下—上方10m處的電場強度為3V／nlITL避雷針頂端的電場強度將達到空氣電離所需場強30kV／cm；從此時起，避雷針頂端就會川現電暈放電現象，外考慮到避雷針頂端具有毛刺和銹贊同素，刀Q)的山效十徑還蚌變小，更易引起電暈，對于雷云來說，在地而[’空建立兒個伏海米的電場強度址極易形成的，況日宙電下行前的雷云電場是一個逐漸增強的電場，避雷引頂端電暈將會隨著屯場的增強一臼持續(xù)下上，
直流電暈過程是一個空氣分子電離的過程，電離就會產牛牛間止、負電荷，雷云形成的自流電場中，與雷云所帶電荷極性祁同的電荷，受屯場力的作川，向避雷針運動，經避雷針入地，㈩與雷云電荷極性相反的空間電荷將沿電場線向上千遷移，這種與雷云電荷相反極性的電荷稱為反極性卞間電荷，：電荷遠肉釗尖后㈥場強業(yè)弱，遷移速度／降，扦逐漸在針尖上空形成一個反極性空間電荷堆積層區(qū)。
I爿避宙針上空存在空間電荷，故從此時起，拉普拉斯方程V：d：o將不冉適川，必如準／n泊松方程v’4二—9／‘進行分析。
浪涌保護器電暈放電過程的實質就是接地物體通過排放與外電場極性相反的電荷、降低門己表面電場強度的過程，
這種反極性牛間電荷會消弱避雷針L方近距離內空叫的電場強度。電場分布的改變將使反極性空間電荷層外部的電場強度得到增強。對于空間來說，可用囤3—2定性描述避雷針前各種空間電場強度的分布狀況，圖3—2中，有石／母珥，當月／>Jo時，牛徑為Ac的避雷針頂端將發(fā)生持續(xù)的電暈外向上空排放反極性空間電荷，形成扇球形結構的反極性空間電荷層。當這個反極性空間電荷層侖．定厚度和濃度后，避雷針頂端對外部的空間電場的表現將不再是卟尖端，而足一個以反極性空間電荷層的有效距離為半徑的大尺寸球體。電荷層內的電場強度減小，電荷層以外空間的電場強度得到捫強，在電氣距離上又與雷云越近，故可誘發(fā)雷電向避雷針方向移動發(fā)展，產生了引雷效果。
雷電開始下行時，避雷釗上表面電場強度超過空氣絕緣強度會產牛先導。但空間電荷產生的低場強區(qū)會粳滅已經由針尖發(fā)出的放電先導，被湮滅的先導立刻會成為放電路徑上的更高密度電荷區(qū)，電極發(fā)出的新先導必須另覓路徑才能發(fā)展，在一些有關氣象學放電研究書籍’，中．介紹在接地裝置上常有大電流波前的數個小電流波的存在，其中小電流波可{蜥為是被湮滅的上行先導電流波形。
雷電下行時間只有數I-微妙，但這也是一個電場強度隨時間變化的過程。由于帶電空氣粒子在單位場強下的遷移和擴散速度是10‘曲s數量級，可以肯定在雷電下行的時間內，避雷針頂端及其周圍環(huán)境內的空間電荷分布不會發(fā)生明顯的改變(除了先導被湮滅區(qū)外)；而下行雷電亢導前端電壓會造成包括避雷針頂端在內的地面周圍所有物體上方空間電場迅速加強：
隨著雷云下行先導進一步逼向地面，臨近的被保護物體表面場強也會超過空氣絕緣強度，釋放出先導。避雷針放小的先導，由于空間電荷的阻礙，失去了與幾他先導進行時間競渡的能力，避雷針也就失去了接叫的先機”。
分析處在避宙針下方的被保護設備，可將其視為多個低矮電極。由于處在高點位的避雷針電暈后形成的反極性空間電荷層對下方物體表面電場有屏蔽作用，使低矮電極表面場強較弱，在整個雷厶電場建訂過程中，這部分低矮電極不會嚴：生電暈，它上人就沒有大量反極性空間電荷層的存在。雷電下行時，這些電極表面達到市氣擊穿水平，也會放出先導，浪涌保護器囚沒有中間電荷的阻擋或阻擋較弱，突破阻擋的先導就成為有效上行迎擊先守。
以上解釋了富蘭克林避雷針防雷失敗的過程，究具原因就是空間電荷的存在。山干中間電荷用肉眼無法看到，目前也沒有儀器可直接測量到，所以沒有引起我們足夠的重視。
而普通避雷針的這種失效性具有引宙不接雷的特點，并使得宙電山打到周舊被保護的設備上：現實中，雷電打在被保護趾備I：的情況屢屢…現，也從另一個角度說明了以上分析的正確性。
比如1998午8月的山東黃島油庫被雷山起火爆炸，被雷擊中的2個儲油罐周同lOm以內裝有8座保護用避雷針。
當然，當在地面上有較強的風場時，電荷的遷移還將受風場的影響，反極性空間電荷層的等效尺寸和厚度將變形和減小，甚至被吹散．此時避雷針還是有發(fā)小有效上行迎擊先導的可能。也就是隘，普通避雷針的接閃過程會受到氣象環(huán)境的左／，，是不可靠和不穩(wěn)定的：當受到風場影響，電荷層被吹散，場強提高，避雷針電暈電流會大幅度增加；按5kV／m的電場測算，只要有數秒機會的低于5m／s風場出現，電荷層會冉次形成，先導放電仍沒有機會發(fā)展。
