同軸與絕緣引下線的技術(shù)演進(jìn)

同軸與絕緣引下線的技術(shù)演進(jìn)

虹霖

引言：從傳統(tǒng)扁鋼到專用引下線的技術(shù)變革

在防雷接地系統(tǒng)中，引下線是連接接閃器與接地裝置的關(guān)鍵通道，其性能直接影響雷電流泄放的安全性與有效性。傳統(tǒng)引下線多采用多股銅芯線或扁鋼，但在泄放雷電流通過時(shí)易產(chǎn)生“側(cè)閃”（側(cè)向跳火）及強(qiáng)磁場(chǎng)，對(duì)周邊敏感電子設(shè)備造成電磁干擾，對(duì)鄰近人員或設(shè)備造成二次傷害，尤其在人員密集區(qū)域或精密設(shè)備場(chǎng)所風(fēng)險(xiǎn)顯著。

為解決這一問題，同軸引下線與絕緣引下線相繼問世，通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了防雷技術(shù)的跨越式發(fā)展。

技術(shù)起源：從澳大利亞LPI到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

1 初始發(fā)明與商業(yè)化

澳大利亞國(guó)際雷電防護(hù)公司（LPI） 在2003-2004年率先發(fā)明并推廣了絕緣引下線技術(shù)，其產(chǎn)品稱為高壓絕緣引下線（High Voltage Safety Cable, HVSC），采用 同軸雙層導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，由高壓絕緣材料分隔內(nèi)外層。LPI的HVSC成為絕緣引下線技術(shù)的標(biāo)桿，推動(dòng)全球防雷標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)。

傳統(tǒng)引下線與HVSC主要差別

2 技術(shù)路線的分化與演進(jìn)

• LPI路線：強(qiáng)調(diào)“高壓絕緣”特性，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)包含主導(dǎo)體、絕緣層、屏蔽層，注重耐受高壓與防閃絡(luò)。

• DEHN路線：德國(guó)DEHN公司受LPI啟發(fā)，推出HVI（高壓絕緣）引下線，但采用無屏蔽層設(shè)計(jì)，通過火花間隙控制電流路徑，符合德國(guó)VdS指南。

• ERICO等跟隨者：在LPI之后，ERICO、DEHN等企業(yè)相繼推出類似產(chǎn)品，形成多條技術(shù)路線并存的格局。

概念辨析：同軸、屏蔽與絕緣引下線的本質(zhì)區(qū)別

1 IEC標(biāo)準(zhǔn)定義

• 同軸引下線：在IEC 62561-4中明確定義為“Coaxial Down Conductor”，要求中心導(dǎo)體與外部屏蔽層同軸，通過反向電流抵消磁場(chǎng)。

• 絕緣引下線：IEC 62305-3中更關(guān)注“隔離安裝”方式，而非導(dǎo)體本身的絕緣層；耐高壓型產(chǎn)品（如DEHN HVI）需滿足等效空氣隔離距離（如≤90 cm）要求。

2 基本特征

3 關(guān)鍵差異分析

1) 同軸vs. 屏蔽： 同軸引下線是屏蔽引下線的子類，其特殊性在于嚴(yán)格同軸結(jié)構(gòu)，確保電流對(duì)稱分布；而屏蔽引下線可能僅為單層屏蔽，無對(duì)稱電流要求。

2) 絕緣vs. 同軸： 絕緣引下線側(cè)重高壓絕緣性能（如-40℃~85℃耐候、耐擊穿），而同軸引下線側(cè)重電磁兼容性。部分產(chǎn)品（如DEHN HVI）兼具兩者特性。

3) IEC標(biāo)準(zhǔn)立場(chǎng)： IEC明確區(qū)分“Coaxial Down Conductor”（同軸）與“Isolated Installation”（絕緣安裝），前者為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，后者為安裝方式標(biāo)準(zhǔn)。

應(yīng)用場(chǎng)景：從通信領(lǐng)域到高敏感設(shè)施

絕緣引下線技術(shù)已從基礎(chǔ)防雷邁入高安全、多場(chǎng)景、智能化適配的新階段，場(chǎng)景覆蓋從數(shù)據(jù)中心到新能源電站的全域防護(hù)。主要應(yīng)用場(chǎng)景包括：

1) 通信基站（6G/5G/4G）：中國(guó)移動(dòng)、聯(lián)通、電信在多雷區(qū)（如華南、西南）基站中廣泛采用，保護(hù)天線、射頻模塊免受雷電電磁脈沖（LEMP）干擾。

2) 數(shù)據(jù)中心與氣象站：屏蔽層可降低雷電流對(duì)服務(wù)器、傳輸鏈路的影響。如EHN HVI Power系列耐受200kA雷電流，滿足IEC 61400-24對(duì)空曠區(qū)域數(shù)據(jù)中心的防護(hù)要求，解決傳統(tǒng)引下線因電磁感應(yīng)導(dǎo)致UPS宕機(jī)的問題。

3) 高危場(chǎng)所安全防護(hù)（防爆型HVI）：通過GB/Z 33588.8認(rèn)證的特定型號(hào)可用于爆炸性環(huán)境（1區(qū)/2區(qū)、21區(qū)/22區(qū)），如化工廠、油庫等，避免雷擊火花引發(fā)燃爆。

4) 新能源設(shè)施適配：在屋頂光伏項(xiàng)目中，HVI通過等效隔離距離替代物理間距，解決光伏板與防雷系統(tǒng)安全距離不足的難題。

5) 醫(yī)院與實(shí)驗(yàn)室：MRI設(shè)備、精密儀器房需避免接地回路雜散電流，絕緣引下線可實(shí)現(xiàn)“被動(dòng)等電位連接”。

6) 高電阻率地區(qū)：如高山、巖石地帶，通過多點(diǎn)接地平衡電位，減少跨步電壓危害。

7) 南非紅石光熱電站、巴基斯坦蘇吉吉納里水電站等項(xiàng)目中，絕緣引下線與智能監(jiān)控系統(tǒng)（如北斗定位、熔鹽儲(chǔ)熱技術(shù)）協(xié)同提升能源設(shè)施抗雷擊可靠性。

采用HVI引下線的數(shù)據(jù)中心

現(xiàn)狀：國(guó)產(chǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)融合與未來趨勢(shì)

LPI的高壓絕緣引下線（HVSC）通過同軸絕緣結(jié)構(gòu)與多重屏蔽設(shè)計(jì)，解決了傳統(tǒng)防雷系統(tǒng)的側(cè)閃隱患，成為高危場(chǎng)景防雷的革新性方案。其技術(shù)參數(shù)與安全性能至今仍是行業(yè)技術(shù)標(biāo)桿，并持續(xù)影響現(xiàn)代防雷工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。成為絕緣引下線技術(shù)的標(biāo)桿，推動(dòng)全球防雷標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)。

中國(guó)通過《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057）及氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（QX 30）逐步引入絕緣引下線技術(shù)。中國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《QX/T 105-2018》將絕緣引下線納入重點(diǎn)場(chǎng)所防雷裝置驗(yàn)收規(guī)范，強(qiáng)調(diào)其“等電位連接與屏蔽效能”。

2023年2月正式實(shí)施 的GB/Z 33588.8—2022（等同采用IEC TS 62561-8:2018），首次明確絕緣引下線及其專用緊固件的性能要求與測(cè)試方法。該標(biāo)準(zhǔn)將引下線分為三類：傳統(tǒng)引下線、絕緣引下線、部分絕緣引下線，并規(guī)定了絕緣能力分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)規(guī)范的空白。標(biāo)準(zhǔn)要求絕緣引下線需通過 雷電流耐受測(cè)試（最高200kA，10/350μs波形） 和等效隔離距離驗(yàn)證（如90cm空氣隔離等效值），為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了權(quán)威依據(jù)。

HVI耐高壓絕緣引下線實(shí)驗(yàn)室測(cè)試過程

結(jié)語：技術(shù)革新與場(chǎng)景適配的平衡之道

絕緣引下線在普通建筑中替代自然引下線（如鋼筋）成本過高，主要適用于高端或特殊場(chǎng)景。市場(chǎng)占有率方面，LPI（東南亞市占率高）、DEHN（德國(guó)技術(shù)路線）、ERICO（美國(guó)）仍主導(dǎo)高端市場(chǎng)。國(guó)內(nèi)江蘇通光、深圳特發(fā)等企業(yè)已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，IEC 62561-8系列產(chǎn)品正逐步推廣。

國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局信息顯示，浙江某公司取得一項(xiàng)名為“一種高壽命高壓屏蔽絕緣引下線”的實(shí)用新型專利，降低引下線導(dǎo)體的阻抗，輕量化，引下線電纜通常為垂直敷設(shè)，降低電纜自重，便于安裝敷設(shè)，同時(shí)能降低電纜受到自重的縱向拉伸力，提升了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

在技術(shù)層面絕緣引下線仍存在爭(zhēng)議。比如，LPI堅(jiān)持屏蔽層可增強(qiáng)電磁隔離；DEHN認(rèn)為無屏蔽設(shè)計(jì)更易控制閃絡(luò)路徑。此外，絕緣材料選擇方面，XLPE（交聯(lián)聚乙烯）與PE（聚乙烯）的耐低溫性（-40℃）成為高寒地區(qū)選型關(guān)鍵。

毫無疑問，基站、數(shù)據(jù)中心、智能電網(wǎng)、軌道交通建設(shè)等新基建將擴(kuò)大特殊引下線需求。同時(shí)，通過材料創(chuàng)新（如復(fù)合材料屏蔽層）降低造價(jià)，成本優(yōu)化，會(huì)進(jìn)一步提升產(chǎn)品的普適性。

同軸與絕緣引下線的誕生，標(biāo)志著防雷技術(shù)從“單一泄流”向“電磁兼容+安全隔離”的升級(jí)。二者并非替代關(guān)系，而是針對(duì)不同場(chǎng)景的互補(bǔ)方案：同軸引下線長(zhǎng)于屏蔽敏感設(shè)備，絕緣引下線擅于控制電流路徑。隨著IEC標(biāo)準(zhǔn)的完善與國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的加速，這類特殊引下線將在高價(jià)值設(shè)施中持續(xù)發(fā)揮不可替代的作用，但其成本與適用性仍需在工程實(shí)踐中謹(jǐn)慎權(quán)衡。

參考文獻(xiàn)：IEC 62305-3, IEC 62561-4, GB50057, DL/T 475；LPI技術(shù)白皮書；DEHN HVI產(chǎn)品手冊(cè)；國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商基站防雷設(shè)計(jì)案例。