我國雷電防護行業現狀及發展趨勢

一、引言

 雷擊災害作為世界十大自然災害之一，曾給人類造成了無數經濟損失和人員傷亡，特別是現代電子信息和新能源技術的發展，雷電的危害變得更加廣泛和深化。雷電危害的頻繁發生促進了雷電防護行業的誕生，到目前為止，世界雷電產業規模已經非常龐大，雷電防護產品應用領域也不斷擴展，已從最初的建筑、電力領域拓展到了軍工航天、企業信息化系統、新能源、電氣化鐵路等多個現代化領域。從國內來看，我國的雷電防護行業雖然起步較晚，但已初具規模，截止2009年9月，國內共有具有雷電防護設計、施工資質的雷電防護企業1524家，其中甲級資質企業44家，乙級資質企業590家，丙級資質企業891家。其中，電涌保護器制造企業已超過550家，全國雷電防護行業目前的從業公司約有2500家左右。為深入了解雷電產業及我國雷電防護行業未來幾年的市場前景，本文首先介紹了雷電產業的發展歷程，然后分別從建筑、電力、通信、石油石化、軌道交通等雷電防護產品主要需求領域出發，闡述我國乃至世界雷電防護產品的市場容量及市場前景。

二、雷電防護行業的發展

　　1752年，富蘭克林發明的避雷針是最早的雷電防護產品，揭開了人類對抗雷電的歷史。自富蘭克林發明避雷針至今，人類對雷電防護技術的研究和探索已經經歷了250多年，期間雷電防護技術經歷了多次重大變革，從最原始的避雷針發展到避雷器，然后是浪涌保護器（Surge Protective Device），再到現在最前沿的綜合一體化雷電防護技術。仔細研究雷電防護技術發展史可以發現，雷電防護技術的發展與人類經濟和科技水平的發展是密切相關。

1、高大建筑的廣泛使用是雷電防護行業誕生的基礎

　　富蘭克林發明了避雷針，其原理是以金屬避雷針的尖端放電作用中和雷云中的電荷，使雷云和大地間的電場降低到無法擊穿空氣的水平，從而避免雷擊的發生。最初避雷針的出現主要是為了防止直擊雷對建筑物的襲擊，避免建筑物及其內部設施遭到雷電的破壞，以保護居民的生命財產安全。十八世紀中期，西方建筑業已經較為發達，出現了一大批高大的教堂和其他建筑物，這些建筑物極易被雷電損壞。因此，建筑業需要建筑施工采取主動雷電防護措施，以免除或降低雷電對建筑物的侵害。

　　當時，未安裝避雷針的建筑物頻繁遭受雷擊，而已裝上避雷針的更高建筑物在大雷雨中卻安然無恙。由于避雷針初顯成效，使得它立即在北美各地迅速傳開，隨后傳入歐洲，后來又傳入亞洲。由于避雷針存在保護面積小的缺點，人們在避雷針的基礎上又發明了避雷帶和避雷網，避雷帶是在建筑物的屋脊和屋頂四周敷設接地導體，避雷網是在避雷帶的中間敷設接地導體，以保護建筑物的中間部位。同避雷針相比，避雷帶和避雷網引雷的幾率大為減少，而且接閃后一般由多根引下線泄散電流，室內設備上的反擊電壓相對較低，從而能夠更好地為建筑物及室內設備提供雷電防護。

2、電力工業的產生和發展推動了雷電防護技術的第二次飛躍

　　電力行業的產生和發展促進人類雷電防護技術實現了第二次飛躍。19世紀70～80年代是電力網發展的初期階段，由于高壓線架設高、距離長、穿越地形復雜，容易被雷擊中。19世紀80年代末期，電力網開始大量使用避雷針。由于避雷針的保護范圍不足以保護上千公里的輸電線，因此產生了作為保護高壓線的避雷線這一新型接閃器。在高壓線獲得保護后，與高壓線連接的發、配電設備仍然被過電壓損壞，人們發現雷電在高壓線上感應產生電涌，并沿導線傳播到與之相連的發、變電設備，當這些設備的耐壓較低時就會損壞。19世紀末期，人們發明了基于防感應雷、保護線路上設備為目的的防雷器，最原始的防雷器是羊角形間隙（SPD的雛形），這種防雷器可用于架空輸電線路，較好地防止了感應雷損壞輸變電設備。進入20世紀，雷電防護產品及雷電防護技術得到了進一步進展，人們陸續發明了鋁防雷器、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、氧化鋅避雷器以及各種SPD等。

　　電力工業的快速發展也推動著接地技術的不斷進步，系統中性點接地技術和各種不同形式的接地方式在實踐中得到了改進與完善。但是傳統的金屬接地極也面臨著壽命短、不穩定、效果差、高阻、超高阻土壤電阻率、成本高等昂貴等眾多問題。針對這些問題，先后研發各種新型接地材料，應用了眾多監測、選線、測距、自動跟蹤消諧等硬、軟件裝置，取得了良好的實用效果，一定程度上推動了接地技術的快速發展。

3、電子信息技術等新興產業的發展使雷電防護步入綜合雷電防護時代

　　20世紀50年代后，電子信息、微電子、雷達、航空、航天等技術的迅速發展，大氣電場測量技術研究的深入，推動著雷電防護技術又進入了一個嶄新的時期。微電子技術的大量應用和電子設備集成化程度越來越高，傳統避雷針引下線引雷入地時的瞬變雷電流及雷電電磁脈沖造成電子設備經常遭受大規模破壞，雷電防護的對象由強電轉化向弱電系統，雷電防護從簡單的避雷針、避雷線等引雷技術發展到以雷電電磁脈沖防護為核心的綜合性系統性防護，防護對象也從建筑物和電力設備發展到微電子設備和電氣系統的防護。

　　21世紀伴隨著全球信息化進程加快，以風能、新能源的開發利用以及智能電網、特高壓和軌道交通等新興產業的發展，各國對雷電安全防范的重視程度達到了空前的高度，對雷電防護的技術和產品要求也越來越高，再一次把雷電防護技術推向了新的高度。人類的雷電防護技術已全面進入了綜合防護階段，形成了立體式、一體化的雷電防護體系。特別是近年來，市場上出現了貼片式過電壓保護器等各種電磁防護元器件，直接集成在各種電子產品內部，使出廠電子整機便具有雷電防護功能，使得雷電防護技術應用進一步廣泛和深入。

4、雷電防護需求的多樣化促進雷電防護向集成化、精細化和“三優”化發展

　　隨著電子制造技術的發展，電子設備日益向著小型化和集成化的方向發展。由于電子設備在外型越來越小的情況下卻集成了比原來更多的功能，因此更容易受到雷電的侵害，一方面由于電子設備內部結構高度集成化，造成設備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電浪涌的承受能力有所下降，另一方面是由于信號來源路徑增多，系統更容易遭受雷電波侵人。為解決產品的雷電防護難題，將雷電防護產品集成在電子設備內部就成了設備制造商增強電子設備抗雷電干擾的理想選擇；此外，要在小型、微型電子設備狹小的空間內安裝雷電防護裝置，雷電防護產品也必須做到足夠精細，這也將推動雷電防護產品向著精細化的方向發展。因此，未來集成化、精細化的雷電防護產品將成為獨立的、重要的雷電防護產品類別。

　　良好的雷電防護效果，除了需要精良的雷電防護產品外，雷電防護工程的勘測設計、施工和安裝的正確無誤也是非常重要的，如果在勘測設計、施工和安裝任何一個環節出現問題，即使最好的雷電防護產品也實現不了理想的雷電防護效果。人們就此提出了雷電防護的“三優”理念，即“產品要優、設計方案要優、安裝要優”，只有嚴格遵循“三優”原則，才能達到最理想的雷電防護效果。由于雷電防護涉及到各行各業，不同行業在雷電防護方面都有自身特殊的問題，需要因地制宜，采取不同的防護措施，并且雷電發生時，因時間、地域不同，雷電本身的特性也會有很大差異。因此要實現“三優” 就必須通過雷電監測獲得雷電入侵不同被保護對象的時的參數，從而按保護對象的具體特點設計出最適合的雷電防護工程方案和雷電防護產品。此外，“三優”理念的提出和應用凸顯了雷電監測的重要性，使得雷電監測產品更為普及，并逐漸成為雷電防護產品的一個重要門類。

5、雷電防護行業在我國的發展情況

　　避雷針原理在中國建筑中的應用遠遠早于西方。我國最早使用避雷裝置的年代在南北朝時期，到清朝康熙年間，各種建筑安裝和使用避雷針類似裝置已經相當普遍。就現代規范化的雷電防護技術而言，在上個世紀80年代以前，我國還沒有建筑物雷電防護規范，建筑電氣設計人員只能憑自己的認識設計避雷針，建國初期大多是按照日本的雷電防護標準，50年代初期，開始引進蘇聯技術。

　　直到80年代末我國雷電防護行業才誕生，《建筑物防雷設計規范》（GBJ57-83）是我國第一部建筑物雷電防護規范，從此我國開始在吸收國外先進技術的基礎上結合我國雷電防護設計經驗的實際來對建筑物進行雷電防護設計。90年代中期我國雷電防護行業形成行業規模，2002年逐步發展成熟。

　　進入21世紀以來，我國的電子信息產業、新能源產業、軍工航天、電氣化鐵路等得到了史無前例的快速發展。這些產業的發展也帶動我國的雷電防護行業的快速前進。截止2009年9月，我國擁有大大小小的雷電防護企業超過2500家，雷電防護產業規模超過200億元。從技術發展水平來看，國內雷電防護行業的幾個領先企業已經掌握了全球領先的雷電防護產品的設計與制造技術、雷電防護工程施工技術和綜合一體化雷電防護工程技術等。我國的雷電監測技術也位居世界前列。

三、雷電防護產品的應用分類

　　在專業雷電防護領域，根據產品具體應用分類，可以將其分為直擊雷電防護裝置、感應雷電防護裝置、接地產品及雷電監測系統四大類。

　　直擊雷電防護裝置的產品主要有接閃器、引下線等。接閃器主要是通過吸引雷電先驅，使主放電都集中在它的上面來保護附近比它低的物體免受雷擊，接閃器又包括有避雷針、避雷線、避雷帶等。引下線是用來連接接閃器與接地裝置，將雷電流引入到地底下。

　　感應雷電防護裝置包括等電位連接產品和過電壓保護產品。等電位連接產品主要是將被保護系統內的所有金屬物體進行電氣連接，用來使電位連接器兩端電位基本相等，消除之間的放電現象，從而避免由于電位差值過高危及設備安全；過電壓保護產品主要是用來將過電壓限制在設備能承受的范圍內，保護設備免受損壞，過電壓保護產品主要是SPD，包括電源SPD、信號SPD、天饋SPD，它們分別安裝在各種電子設備的電源線、信號線以及天饋線路中，利用SPD的保護特性，將線路上過電壓限制在設備能承受的范圍內，保護設備免遭損壞。

　　接地產品用于使雷電流最終泄放入大地，不管是防直擊雷、感應雷、或其他形式的雷，沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠雷電防護的，接地產品通常埋在地底下用來使設備與大地之間實現低阻抗的電氣連接。

　　雷電監測系統主要是用來實時監測雷電的發生、發展及消亡過程，可以對雷電的發展趨勢進行預測，起到預警的作用，同時能夠提供處理雷電故障所需的信息及分析數據。

四、全球雷電防護市場穩步增長

　　近年來，全球雷電防護行業保持穩定發展。全球雷電防護產品市場規模巨大，2010年全球約有384.32億美元的總市場規模，預計到2015年將達到489.37億美元。2008年-2015年全球雷電防護市場規模如下圖所示。

     圖表 1  2008年-2015年全球雷電防護市場規模

　　全球雷電防護系統產品的需求增長主要來自以下幾個因素：第一，隨著全球氣候變暖，強雷電等極端天氣氣候事件發生的頻率和強度都有所增強，各國政府高度重視雷電災害對國家安全和公共安全的危害，各國通過不同手段強化雷電防護意識，促使雷電防護行業加速發展；第二，隨著全球信息化加速，高新技術設備逐步普及應用，感應雷擊的危害越來越大，這使全球雷災在量上發生躍變，雷電防護系統產品作為雷災預防性設備市場迅猛擴大；第三，各國通信、電力、交通運輸、石油石化等要害部門對雷電防護系統的配置及持續更新換代需求。

隨著高科技的發展，雷電災害日益嚴重，雷電防護的對象和潛在危害不斷擴大，全球雷電防護行業市場需求將隨著雷電防護技術及應用的推廣持續穩定發展。

五、國內雷電防護市場增速快于全球平均增速

　　我國雷電防護市場起步較晚，但下游應用領域較多，市場容量巨大。我國雷電防護行業正處于起步階段，有較大的市場空間，加上國家對居民生命安全和財產安全的高度重視，人們對自然災害防范意識的不斷提高，進一步加速了我國雷電防護行業的發展。通過對近幾年下游各行各業固定資產投資情況以及“十二五”規劃中各行各業的固定資產投入規模預期進行統計，將雷電防護產品的投入與下游固定資產的投入相聯系可以測算出未來幾年雷電防護行業的市場容量，如下表所示。