防雷产品的现状与发展趋势概述

刘沛雨

（天津市中力防雷技术有限公司，天津 300384）

一、前言

富兰克林通过风筝实验，发现了能够躲避雷电的方法，这也是防雷设备的雏形。在富兰克林发明避雷针后，人们防范雷电灾害的效率有了很大提升。随着社会经济的不断发展，电力行业与通信行业发展规模日益扩大，人类对于雷电的防范不再只停留在雷电对于人身伤害层面上，自然雷电通过外接电源和输电设备进入到电网内部或者是通过无线电波进入到网络设备中，会对相关行业造成致命性伤害。因为防雷措施不到位引起的灾难性事故频发，严重威胁着人们的身体及财产安全和国家信息部门的正常运转，由于自然雷电引起的信息传输受损间接导致的诸多行业无法工作，所造成的损失无法估量，因此防雷产品的性能和创新是现阶段避免雷电灾害的主要手段。

二、防雷产品的发展历史与现状

（一）接闪器

接闪器是我国古代发明的一项防雷技术，根据古书记载，最早的接闪器是将铜质器物放到房屋顶上，来实现避雷的效果。发展到后来人们专门打造一种形似于鱼尾的器物，其实这是避雷针的最早形态，外国相关文献也有记载。远在西方的富兰克林率先在自己的房屋上安装了防雷装置，也就是早期的避雷针，并且有效地防治了雷电的危害。这样避雷针才开始在世界上推广流行。从理论上讲，接闪器也就是所谓的避雷针，是无法有效避免雷击的，避雷针的作用只是将雷击的能量通过自身传导到大地，从而避免出现雷电灾害。避雷针只是比其周围的事物更容易接收雷电，使周围雷电只是击中避雷针，而不伤害其他建筑。随着世界各国电力行业的发展，简单的避雷针已经无法满足远距离输电设备的防雷需求，因此技术人员研发了新型接闪器，也就是避雷线来保护远距离输电设备不受雷电灾害的干扰。

（二）避雷器

虽然远距离输电线的防雷工作得到了保障，但是与高压线相连的发电设备的雷电工作也必须得到有效保障。雷电产生的灾害不单单有直接雷电电压还有感应电压，通常的接闪器只能预防直接雷电，无法实现对感应电压的防止。雷电能够产生超过数十万伏的感应电压，并顺着输电线进入到发电设备中，造成发电企业无法正常工作。

1.管型避雷器

管型避雷器是一种能够通过自身装置喷气而熄灭电弧的设备，是由两个间隙组成，其中一个间隙充当保护间隙，能够起到保护间隙的作用，另外一个间隙放置在避雷器内，当外界雷电电压击穿内外间隙时，雷电产生的感应电流与短路电流经管道传导至地下，管内物质由于电流流过产生的热量而气化，从而会出现有气体从管内的避雷设备中喷出，强制造成间隙熄狐。在选择管型避雷器时要注意结合具体避雷需要，比如考虑安装设备的电流差，如果避雷器上的断流电流小于线路最大短路电流的话，就会造成避雷系统的爆炸，反之则会造成避雷器内部烧坏。管型避雷器是靠间隙击穿接地放电降压来发挥防雷效果，但是这种设备的防雷效果有着明显的弊端即容易造成短路，因此在实际应用中仅将其用于输电线路的防雷中，并配备其他相关设备防止出现短路现象。

2.阀型避雷器

阀型避雷器顾名思义是一种能够自动跳闸的设备，在遭受雷电袭击时能够自动的降压泄流，一旦雷电电压过后就能自动闭闸回流使电压恢复正常。阀型避雷器的工作原理是功过内置的电阻通过限流作用实现的。因此阀型避雷器内置电阻的质量直接影响着阀型避雷器的防雷效果，部分电阻的阻流效果不太理想，在高压下仍有微弱电流流过，这样长时间的工作就会导致电流过大引起电阻烧坏，为了避免由于电阻产生的热量烧坏阀型避雷器，通常在使用阀型避雷器设备的地方安装间隙隔离工频电压，这样能够有效地避免由于电阻元件的热量使其损坏，从而实现对整个电力网络的保护作用。

（三）氧化锌避雷器

氧化锌是现阶段国际上最为先进的避雷设备，氧化锌避雷器主要采用多个氧化锌阀片来实现防雷效果，氧化锌阀片有着极其出色的物理特性，表现出极强的非线性特性，在外在电压过高时内部电阻可以达到非常小，小电阻能够使在极短的时间内引导大规模雷电电流，但是在正常工作时比如在电力网络系统中电阻会变的非常大，几乎没有电流能够通过，这正是氧化锌避雷器的先进之处。并且氧化锌避雷器对于雷电产生的次生灾害比如雷电幅值等也有较好的防护效果，氧化锌先天特性正好是防雷设备所需要的，因此氧化锌作为优秀的防雷设备是对其自身性能的充分利用。任何事物都不可能是完美的，氧化锌避雷器虽然有着无可替代的优势，但是在实际使用时容易爆炸、更换成本较高，无法实现永久性工作。为了解决氧化锌避雷器无法长时间工作的缺陷，串联间隙氧化锌避雷器应运而生，能够有效解决氧化锌使用寿命短的弊端。

（四）低压电源避雷器

根据日常生产经验而言，随着我国通信行业的发展，通信行业遭受雷电灾害的危害逐年增加，经过认真分析发现，大部分事故都是由于雷电通过无线电波进入到通信设备内部，引起通信设备瘫痪造成的，迫于生产压力，使得低压交流避雷器迅速发展，尤其是以MOV为材料的避雷器更是得到了大范围的应用。对于通信行业的防雷工作主要是从电源开始做好防护工作，而对于电源的防雷工作主要是采用低压电源防范手段。低压电源避雷器的工作原理就是当出现雷电灾害时，防止由于电源而引发的电路上的设备损坏，低压电源避雷器能够在极端的时间内将大量的电流传导到地上，以此来实现保护电路的效果。

（五）通信线路避雷器

仅仅在通信终端安装避雷器是无法实现对雷电灾害的有效防治的，通信线路由于雷电灾害出现的事故也层出不穷。但是防治通信线路的避免雷电灾害不同于通信终端，由于通信传输线路中特殊的电容电感效应，必须考虑避雷器上电容与电感的参数指标，其基本防治原理与通信终端的防治一样。现阶段对于通信线路上的防雷技术要求比其他方面的避雷设备要高，不仅要能够起到对雷电有效地防治，还要不影响通信传输的质量，通信线路上的技术参数比较严格，因此对于通信线路上的避雷器效果要求比较严格。理论上讲，通信线路上的防雷设备最好是电容小，通流大，但是现实中目前为止很难有元件能够满足这些要求，部分元件能够实现电容小的要求，但是会影响通信频率的影响。

三、防雷产品发展新进展

（一）柔性避雷装置

经过研究人员长时间的考察，竹子是植物中能够有效防治雷电的灾害，分析得知竹子中有种柔性螺旋物质，技术人员用此物质作为接闪器，并研发了相应的雷电衰减设备，当出现雷电灾害时，能够通过柔性螺旋的不锈钢装置向空中放出雷电出现的异性电荷，从而实现将雷电电荷引入地下，柔性雷电装置主要是针对逐渐兴起的高层建筑或者是大型建筑比如机场等重要部门。

（二）激光避雷

激光避雷设备是由日本开始研发的防雷装置，因为雷电灾害不是直接击中物体，击中轨迹是曲线，从物理角度分析在雷电时常伴有雨雪天气，在空中雨雪颗粒分布不均衡导致大气中的电荷分布也不均衡，但是雷电电流总是向着多电荷范围内发展。激光正好能够根据雷电曲线传播的特点来发挥防治，激光的传播严格按照直线传播并且能够在较短的时间内集中大量能量。激光的这种特性能够使空气中的带电颗粒出现脱离形成等离子状态，激光的防雷原理就是通过这种方式为雷电开辟一条传输通道，引导雷电传输到地上或者是安全地带。

四、防雷产品发展新趋势

随着环保理念的逐步深入，可再生资源的设备得到大范围地推广使用，比如太阳能设备的普及，未来太阳能设备会出现大片太阳能技术的屋顶和建筑，这对于防雷技术的研发提出了新的要求和新的挑战。现阶段我国现有的防雷技术和产品无法很好地解决太阳能设备的防雷工作，为了有效提高太阳能设备的使用性能，必须严格按照实际需要继续创新现有雷电技术，因此未来防雷产品的发展应向着防雷设备与太阳能设备有机结合方向进行研究，并且还要保证外形美观。

五、总结

防雷是长久以来困扰人类生活的问题，随着科学技术的发展，防雷技术和产品也经历了由防雷雏形到新型防雷产品的发展，但是防雷技术还有很大的发展空间，对于雷电的起因与雷电的传播特点要继续进行研究，对于新的防雷设备和技术要经过实际使用后，再大范围使用。对于雷电的防护任何时候都不能懈怠，我们要在现有的技术基础上不断创新和探索，争取尽早实现对于雷电灾害的有效防治。

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