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从的避雷针电晕试验测试数据看，避雷针枉雷电场中的电晕放电足存在的。在雷云场中，浪涌保护器避雷针上方必定会出现囚电晕引起的空间电荷堆积。在下文十，将做一牌论证。
竖在数{‘米高的富兰克林避雷针可以简化为一个处在静电场巾，半径为Ao的接地棒体，避雷针处在地面数十米高的上方，固电场的畸变，会在避雷针顶端表面感应出较地面更多的电荷密度6t)
假设避雷针上方临近空间没有电荷存在，即拉普拉斯方程v’／；o可以成立。避雷针上方，处电场强度示意图如图3—1所示，金属棒表面带有电荷Q，巾式(3—1)可算小距金属棒顶止上方，距离户点处的电场强度戽，即
若取置(尸Iem，与R,-10m的场强进行比较，则全屈表面的电场强度与R-10m处的电场强度之比为100：这就意味着在1个标准大气压下，避雷针顶端下—上方10m处的电场强度为3V／nlITL避雷针顶端的电场强度将达到空气电离所需场强30kV／cm；从此时起，避雷针顶端就会川现电晕放电现象，外考虑到避雷针顶端具有毛刺和锈赞同素，刀Q)的山效十径还蚌变小，更易引起电晕，对于雷云来说，在地而[’空建立儿个伏海米的电场强度址极易形成的，况日宙电下行前的雷云电场是一个逐渐增强的电场，避雷引顶端电晕将会随着屯场的增强一臼持续下上，
直流电晕过程是一个空气分子电离的过程，电离就会产牛牛间止、负电荷，雷云形成的自流电场中，与雷云所带电荷极性祁同的电荷，受屯场力的作川，向避雷针运动，经避雷针入地，㈩与雷云电荷极性相反的空间电荷将沿电场线向上千迁移，这种与雷云电荷相反极性的电荷称为反极性卞间电荷，：电荷远肉钊尖后㈥场强业弱，迁移速度／降，扦逐渐在针尖上空形成一个反极性空间电荷堆积层区。
I爿避宙针上空存在空间电荷，故从此时起，拉普拉斯方程V：d：o将不冉适川，必如准／n泊松方程v’4二—9／‘进行分析。
浪涌保护器电晕放电过程的实质就是接地物体通过排放与外电场极性相反的电荷、降低门己表面电场强度的过程，
这种反极性牛间电荷会消弱避雷针L方近距离内空叫的电场强度。电场分布的改变将使反极性空间电荷层外部的电场强度得到增强。对于空间来说，可用囤3—2定性描述避雷针前各种空间电场强度的分布状况，图3—2中，有石／母珥，当月／>Jo时，牛径为Ac的避雷针顶端将发生持续的电晕外向上空排放反极性空间电荷，形成扇球形结构的反极性空间电荷层。当这个反极性空间电荷层仑．定厚度和浓度后，避雷针顶端对外部的空间电场的表现将不再是卟尖端，而足一个以反极性空间电荷层的有效距离为半径的大尺寸球体。电荷层内的电场强度减小，电荷层以外空间的电场强度得到扪强，在电气距离上又与雷云越近，故可诱发雷电向避雷针方向移动发展，产生了引雷效果。
雷电开始下行时，避雷钊上表面电场强度超过空气绝缘强度会产牛先导。但空间电荷产生的低场强区会粳灭已经由针尖发出的放电先导，被湮灭的先导立刻会成为放电路径上的更高密度电荷区，电极发出的新先导必须另觅路径才能发展，在一些有关气象学放电研究书籍’，中．介绍在接地装置上常有大电流波前的数个小电流波的存在，其中小电流波可{蜥为是被湮灭的上行先导电流波形。
雷电下行时间只有数I-微妙，但这也是一个电场强度随时间变化的过程。由于带电空气粒子在单位场强下的迁移和扩散速度是10‘曲s数量级，可以肯定在雷电下行的时间内，避雷针顶端及其周围环境内的空间电荷分布不会发生明显的改变(除了先导被湮灭区外)；而下行雷电亢导前端电压会造成包括避雷针顶端在内的地面周围所有物体上方空间电场迅速加强：
随着雷云下行先导进一步逼向地面，临近的被保护物体表面场强也会超过空气绝缘强度，释放出先导。避雷针放小的先导，由于空间电荷的阻碍，失去了与几他先导进行时间竞渡的能力，避雷针也就失去了接叫的先机”。
分析处在避宙针下方的被保护设备，可将其视为多个低矮电极。由于处在高点位的避雷针电晕后形成的反极性空间电荷层对下方物体表面电场有屏蔽作用，使低矮电极表面场强较弱，在整个雷厶电场建订过程中，这部分低矮电极不会严：生电晕，它上人就没有大量反极性空间电荷层的存在。雷电下行时，这些电极表面达到市气击穿水平，也会放出先导，浪涌保护器囚没有中间电荷的阻挡或阻挡较弱，突破阻挡的先导就成为有效上行迎击先守。
以上解释了富兰克林避雷针防雷失败的过程，究具原因就是空间电荷的存在。山干中间电荷用肉眼无法看到，目前也没有仪器可直接测量到，所以没有引起我们足够的重视。
而普通避雷针的这种失效性具有引宙不接雷的特点，并使得宙电山打到周旧被保护的设备上：现实中，雷电打在被保护趾备I：的情况屡屡…现，也从另一个角度说明了以上分析的正确性。
比如1998午8月的山东黄岛油库被雷山起火爆炸，被雷击中的2个储油罐周同lOm以内装有8座保护用避雷针。
当然，当在地面上有较强的风场时，电荷的迁移还将受风场的影响，反极性空间电荷层的等效尺寸和厚度将变形和减小，甚至被吹散．此时避雷针还是有发小有效上行迎击先导的可能。也就是隘，普通避雷针的接闪过程会受到气象环境的左／，，是不可靠和不稳定的：当受到风场影响，电荷层被吹散，场强提高，避雷针电晕电流会大幅度增加；按5kV／m的电场测算，只要有数秒机会的低于5m／s风场出现，电荷层会冉次形成，先导放电仍没有机会发展。
