说起雷电防护产品,人们印象最深刻的可能就是建筑物上的避雷针了。在雷暴天气,避雷针相当于建筑物的“保护伞”。其实,除了避雷针外,在日常生活里,人们和雷电防护产品还有很多交集,比如装有防雷装置的通信基站、家用的电话线等。而这些防雷产品在研发期和出厂前,均需通过符合国家标准的、严格的雷击测试,才能正式投用。
位于成都高新区的四川中光防雷科技股份有限公司(以下简称“中光防雷”),是一家以“雷电防护”为主业的高科技企业,这里的国家级检测中心、省级技术中心、省级工程研究中心就是研究人员和“雷电”打交道的地方。他们模拟雷电,并研发出了电涌保护器等可以抵御雷电破坏的防雷产品。
近日,探访了这家公司的实验室,看他们是如何模拟雷电的。
用冲击电流检测电子元器件
在中光防雷检测中心楼道两侧,是高电压一室、高电压二室、续流实验室等12个实验室。中光防雷检测中心副主任万开理告诉记者,因为雷电具有放电时间短、冲击电流大、冲击电压高、释放能量大等特点,并不能一次性全部模拟出来,需要进行不同试验,分别模拟出高电压、大电流等。另外,除了雷电试验以外,这里还能做高、低温环境试验。
在高电压一室,万开理“引荐”了冲击电流发生器。这个冲击电流发生器由36个箱体组成,共分成6组,由低到高呈弧形摆放,每个箱体上方牵引着一张金属片,并一路延展到箱体中心的样品台。他解释道,“这里一共有36个电容器,通过它们可以模拟雷电发生过程里的电流。”
随后,他揭晓了模拟雷电的“秘密”——“将大功率电容器充满电,再瞬间放电,就会产生电流。通过调波后的标准冲击电流最终会被引向样品台上试验品,产品能不能抵御雷电的攻击,此时就能验证。放电过程一般不超过60微秒,电流幅度将被设定为约150千安,相当于1万多台1.5匹空调的瞬时电流。”
记者在现场看到,准备就绪后,实验人员相继离开试验区,来到外面的观察间。只见眼前一道细细的火光瞬间蹿上样品台,同时一声霹雳巨响在耳边炸响。眨眼间,放在样品台的电子芯片就被巨大的电流击飞,变成碎片。
直流电压可测试避雷针的功力
见识了冲击电流发生器的威力后,万开理介绍了直流高压发生器。“这个装置模拟的是雷电发生过程中的电压。利用这套装置,可以对避雷针进行测试。”
他说,闪电是云和地面的放电现象,如果积雨云下层带负电,当积雨云经过上空时,地面因感应带上正电,正负电荷越聚越多。于是,不同电荷云团之间、云团与大地之间的电磁场强度便可以击穿空气,形成闪电。“为了避免雷电对建筑物、架空高压电路、电缆造成损坏,便需要安装避雷针,把雷电导入大地,从而对建筑体等起到保护作用。”
据介绍,在中光防雷所研发生产的产品中,避雷针系列主要分为普通避雷针、优化避雷针和闪盾避雷针。其中,优化避雷针适用于高层建筑、广播塔等建筑的直击雷防护;闪盾避雷针则主要在人员密集区域、雷雨天有人员作业区域和车载式大型电子设备中使用。这些避雷针在正式“上岗”前,均需通过直流高压发生器的“考试”。
记者看到,这套直流高压发生器装置由一根金属铜线连接到另一侧的一块圆形铝板上,铝板长约五六米。“铝板类似于一片云层,试验时,还会在铝板的下侧安装上避雷针。通电以后,当铝板和避雷针上的电荷积聚到一定程度时,便会形成闪电现象。在这一闪电过程中,便可以测试避雷针接闪、导流的功能。”万开理说。
雷电智能监测系统已广泛应用
据了解,成立于1987年的中光防雷一直致力于雷电防护研究,服务领域涉及国防、通信、电力、建筑、重工等。截至目前,中光防雷主编或参编并已发布的防雷标准包括23个国家标准,其中包含2个国军标和5个行业标准、3个地方标准及1个协会标准。同时,通过一遍遍试验,中光防雷研发的智能雷电监测系统早已在通讯、电力等行业进行应用。
万开理称,电力、通信等不仅需要有雷电防护措施,更有着做好事前监测的需求。“而雷电监测和预警装置则可以实时、准确地监测到通讯基站遭受雷击的信息。比如,雷电流幅值、雷击次数、雷击时间以及避雷器状态等等。”他说,雷电感应器所搜集的信息也将通过通信模块迅速发送到用户手机或电脑终端。用户根据得到的信息,可以快速进行维修或采取相应预防举措。
据介绍,该检测中心取得了中国合格评定国家认可的CNAS(中国合格评定国家认可委员会)与ILAC(国际测试实验会议认可组织)实验室资格、美国UL目击实验室资格和德国TV目击实验室资格。另外,今年1月,中光防雷还成立了四川阿库雷斯检测认证责任有限公司,将对雷电防护产品提供第三方质检技术服务。