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富兰克林发明的避雷针

时间:2018-09-02  浏览次数:89  编辑:admin

  1752年,美国人富兰克林利用风筝成功地将雷电从天空引导进入大地,这个风筝也就成为世界上最早的雷电防护产品,自那时起,人类开始了对雷电这一激烈而神秘的自然现象的理性思考和科学研究,雷电防护也由此成为一门独立的工程科技。雷电防护技术发展至今,经历了多次重大变革,从最原始的避雷针发展到避雷器,再到浪涌保护器(Surge Protective Device),雷电防护技术的革新,始终与人类社会的经济和科技发展水平密切相关。综合当今电子技术的发展现状,可以预见,未来雷电防护技术的发展方向将是综合一体化。

  富兰克林发明的避雷针,直接目的是防止直击雷对建筑物的袭击,避免建筑物外部结构和内部设施遭受雷电破坏,到19世纪初,工业革命推动了建筑业的高速发展,出现了一大批高大的建筑物如教堂、火车站等,这些建筑物都极易遭受雷击。建筑业开始主动实施避雷针,成效显著,那些安装了避雷针的建筑在雷暴天气之后都安然无恙,避雷针开始从北美向欧洲和亚洲普及。后来,为了克服避雷针保护面积较小这一缺点,人们又发明了避雷带和避雷网,避雷带是在建筑物的屋脊和屋顶四周敷设接地导体,避雷网是在避雷带的中间敷设接地导体,以保护建筑物的中间部位。同避雷针相比,避雷带和避雷网引雷的几率大为减少,而且接闪后一般由多根引下线泄散电流,室内设备上的反击电压相对较低,从而能够更好地为建筑物及室内设备提供雷电防护。这一时期,雷电防护产品结构简单,保护对象主要是建筑。

  从19世纪六七十年代开始,出现了一系列电器发明。1866年德国人西门子(Siemens)制成发电机,1870年比利时人格拉姆(Gelam)发明电动机,电力开始用于带动机器,成为补充和取代蒸汽动力的新能源。电力工业和电器制造业迅速发展,电网建设突飞猛进,由于高压线架设高、距离长、穿越地形复杂,容易被雷击中。19世纪80年代末期,电力网开始大量使用避雷针。与避雷针同步使用的,还有避雷线:一种新型接闪器,保护范围广,可以覆盖为数百公里长的输电线路。这一时期诞生了现代意义上的防雷器。在高压线获得保护后,人们发现雷电在高压线上感应产生电涌,并沿导线传播到与之相连的发、变电设备,耐压较低的设备很容易损坏。19世纪末期,人们发明了基于防感应雷、以保护线路上设备为目的的,最原始的防雷器是羊角形间隙(SPD的雏形),这种防雷器可用于架空输电线路,较好地防止了感应雷损坏输变电设备。进入20世纪,雷电防护技术得到了进一步进展,人们陆续发明了铝防雷器、氧化膜防雷器、丸式防雷器、管式防雷器和碳化硅防雷器、磁吹避雷器、氧化锌避雷器以及各种SPD等。

  20世纪中期之后,计算机和微电子技术的迅速发展,大气电场测量技术研究的深入,推动着雷电防护技术又进入了一个崭新的时期。微电子技术在工业领域大量应用,而且电子设备集成化程度越来越高,传统避雷针引下线引雷入地带来的瞬变雷电流及雷电电磁脉冲经常造成电子设备大规模损坏,雷电防护的对象由强电转向弱电系统,雷电防护从简单的避雷针、避雷线等引雷技术发展到以雷电电磁脉冲防护为核心的综合性系统性防护。

  进入21世纪,伴随着全球信息化进程加快,以风能、新能源的开发利用以及智能电网、特高压和轨道交通等新兴产业的发展,各国对雷电安全防范的重视程度达到了空前的高度,纷纷提高了对雷电防护的技术和产品的研究投入,再一次把雷电防护技术推向了新的高度。人类的雷电防护技术将全面进入了综合防护阶段,更加强调信息电子防护和电力电子防护的融合,形成立体式、一体化的雷电防护体系。

  深圳市观潮电子技术有限公司是一家专业从事电子安全防护产品的研发、生产、销售与服务的高科技企业,公司致力于为客户提供从电力电子到信息电子的完善的安全防护解决方案,经营产品广泛应用于计算机机房工程、通信工程、安防工程和建筑智能化工程。

  观潮公司目前汇聚了一批业内资深人才,核心业务骨干具有十年以上行业经验。观潮注重将外部专业优势与内部整合优势相结合,形成了“兼容并包,自主创新”的技术开发路线,确保观潮产品始终处于行业领先地位。观潮综合当今世界电子系统产业发展潮流,认为雷电综合一体化防护作为未来防雷行业的发展方向,主要体现在三个方面:

  随着电子制造技术的进步,电子设备日益朝着小型化和集成化的方向发展。外型越来越小,功能越来越丰富,造成电子设备更容易受到雷电的侵害,一方面,电子设备内部结构高度集成化,设备耐压、耐过电流的能力下降,对雷电浪涌的承受能力下降,另一方面,为追求多种功能,电子设备需要配备多种信号来源,雷电波的入侵途径增多。因此,为解决产品的雷电防护难题,将雷电防护产品集成在电子设备内部,就成了设备制造商增强电子设备抗雷电干扰的理想选择。

  微型化是集成化的必然要求,要在小型、微型电子设备狭小的空间内安装雷电防护装置,雷电防护产品本身也必须做到足够微型,这就要求雷电防护产品必须朝着微型化化的方向发展。而微型化将对现有防雷器产品的技术原理形成挑战,新材料、新元件的开发和应用变得尤为迫切。

  雷电防护涉及到各行各业,不同行业在雷电防护方面都有自身的特殊性,需要因地制宜地制定解决方案。再者,因时间、地域不同,雷电本身的特性也有很大差异。这些因素必须在防雷产品设计阶段就考虑进去。良好的雷电防护效果,除了需要精良的雷电防护产品外,雷电防护工程的勘测设计、施工和安装的正确无误也至关重要,如果在勘测设计、施工和安装任何一个环节出现问题,即使最好的雷电防护产品也实现不了理想的雷电防护效果。这就要求,雷电防护工程的实施也必须走定制化的路线。

  这里要特别提到雷电监测,为实现产品的个性化,需要监测获得雷电入侵不同被保护对象的时的参数,从而按保护对象的具体特点设计出最适合的雷电防护工程方案和雷电防护产品,雷电监测技术的重要性会日益凸显,雷电监测产品将更为普及,并逐渐成为雷电防护产品的一个重要门类。

  地球上,任何时刻都会有约2000个地点出现雷暴,平均每天要发生800万次闪电,每次闪电在微秒级瞬间可释放出55KW·h以上能量。另据统计,全球平均每年因雷电灾害造成的直接损失超过10亿美元,死亡人数在3千人以上。雷电防护事业保障的不仅是维持整个人类社会正常运转的关键电子设备,还有宝贵的生命,这项事业价值非凡,意义重大!展望未来,观潮将继续立足电子安全领域,紧跟世界电子技术高速发展的潮流,坚持以客户需求为中心,不断提高技术能力和服务水平,努力成为守护人类电子设施安全的核心力量。

 

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