同軸與絕緣引下線的技術演進

同軸與絕緣引下線的技術演進

虹霖

引言：從傳統扁鋼到專用引下線的技術變革

在防雷接地系統中，引下線是連接接閃器與接地裝置的關鍵通道，其性能直接影響雷電流泄放的安全性與有效性。傳統引下線多采用多股銅芯線或扁鋼，但在泄放雷電流通過時易產生“側閃”（側向跳火）及強磁場，對周邊敏感電子設備造成電磁干擾，對鄰近人員或設備造成二次傷害，尤其在人員密集區域或精密設備場所風險顯著。

為解決這一問題，同軸引下線與絕緣引下線相繼問世，通過結構創新實現了防雷技術的跨越式發展。

技術起源：從澳大利亞LPI到國際標準

1 初始發明與商業化

澳大利亞國際雷電防護公司（LPI） 在2003-2004年率先發明并推廣了絕緣引下線技術，其產品稱為高壓絕緣引下線（High Voltage Safety Cable, HVSC），采用 同軸雙層導體結構，由高壓絕緣材料分隔內外層。LPI的HVSC成為絕緣引下線技術的標桿，推動全球防雷標準升級。

傳統引下線與HVSC主要差別

2 技術路線的分化與演進

• LPI路線：強調“高壓絕緣”特性，產品結構包含主導體、絕緣層、屏蔽層，注重耐受高壓與防閃絡。

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

• ERICO等跟隨者：在LPI之后，ERICO、DEHN等企業相繼推出類似產品，形成多條技術路線并存的格局。

概念辨析：同軸、屏蔽與絕緣引下線的本質區別

1 IEC標準定義

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

• 絕緣引下線：IEC 62305-3中更關注“隔離安裝”方式，而非導體本身的絕緣層；耐高壓型產品（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，其特殊性在于嚴格同軸結構，確保電流對稱分布；而屏蔽引下線可能僅為單層屏蔽，無對稱電流要求。

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

3) IEC標準立場： IEC明確區分“Coaxial Down Conductor”（同軸）與“Isolated Installation”（絕緣安裝），前者為產品標準，后者為安裝方式標準。

應用場景：從通信領域到高敏感設施

絕緣引下線技術已從基礎防雷邁入高安全、多場景、智能化適配的新階段，場景覆蓋從數據中心到新能源電站的全域防護。主要應用場景包括：

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

2) 數據中心與氣象站：屏蔽層可降低雷電流對服務器、傳輸鏈路的影響。如EHN HVI Power系列耐受200kA雷電流，滿足IEC 61400-24對空曠區域數據中心的防護要求，解決傳統引下線因電磁感應導致UPS宕機的問題。

3) 高危場所安全防護（防爆型HVI）：通過GB/Z 33588.8認證的特定型號可用于爆炸性環境（1區/2區、21區/22區），如化工廠、油庫等，避免雷擊火花引發燃爆。

4) 新能源設施適配：在屋頂光伏項目中，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安全距離不足的難題。

5) 醫院與實驗室：MRI設備、精密儀器房需避免接地回路雜散電流，絕緣引下線可實現“被動等電位連接”。

6) 高電阻率地區：如高山、巖石地帶，通過多點接地平衡電位，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目中，絕緣引下線與智能監控系統（如北斗定位、熔鹽儲熱技術）協同提升能源設施抗雷擊可靠性。

采用HVI引下線的數據中心

現狀：國產化、標準融合與未來趨勢

LPI的高壓絕緣引下線（HVSC）通過同軸絕緣結構與多重屏蔽設計，解決了傳統防雷系統的側閃隱患，成為高危場景防雷的革新性方案。其技術參數與安全性能至今仍是行業技術標桿，并持續影響現代防雷工程的設計標準。成為絕緣引下線技術的標桿，推動全球防雷標準升級。

中國通過《建筑物防雷設計規范》（GB50057）及氣象行業標準（QX 30）逐步引入絕緣引下線技術。中國氣象行業標準《QX/T 105-2018》將絕緣引下線納入重點場所防雷裝置驗收規范，強調其“等電位連接與屏蔽效能”。

2023年2月正式實施 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試方法。該標準將引下線分為三類：傳統引下線、絕緣引下線、部分絕緣引下線，并規定了絕緣能力分級標準，填補了國內技術規范的空白。標準要求絕緣引下線需通過 雷電流耐受測試（最高200kA，10/350μs波形） 和等效隔離距離驗證（如90cm空氣隔離等效值），為產品設計提供了權威依據。

HVI耐高壓絕緣引下線實驗室測試過程

結語：技術革新與場景適配的平衡之道

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景。市場占有率方面，LPI（東南亞市占率高）、DEHN（德國技術路線）、ERICO（美國）仍主導高端市場。國內江蘇通光、深圳特發等企業已實現量產，IEC 62561-8系列產品正逐步推廣。

國家知識產權局信息顯示，浙江某公司取得一項名為“一種高壽命高壓屏蔽絕緣引下線”的實用新型專利，降低引下線導體的阻抗，輕量化，引下線電纜通常為垂直敷設，降低電纜自重，便于安裝敷設，同時能降低電纜受到自重的縱向拉伸力，提升了產品的穩定性。

在技術層面絕緣引下線仍存在爭議。比如，LPI堅持屏蔽層可增強電磁隔離；DEHN認為無屏蔽設計更易控制閃絡路徑。此外，絕緣材料選擇方面，XLPE（交聯聚乙烯）與PE（聚乙烯）的耐低溫性（-40℃）成為高寒地區選型關鍵。

毫無疑問，基站、數據中心、智能電網、軌道交通建設等新基建將擴大特殊引下線需求。同時，通過材料創新（如復合材料屏蔽層）降低造價，成本優化，會進一步提升產品的普適性。

同軸與絕緣引下線的誕生，標志著防雷技術從“單一泄流”向“電磁兼容+安全隔離”的升級。二者并非替代關系，而是針對不同場景的互補方案：同軸引下線長于屏蔽敏感設備，絕緣引下線擅于控制電流路徑。隨著IEC標準的完善與國產化進程的加速，這類特殊引下線將在高價值設施中持續發揮不可替代的作用，但其成本與適用性仍需在工程實踐中謹慎權衡。

參考文獻：IEC 62305-3, IEC 62561-4, GB50057, DL/T 475；LPI技術白皮書；DEHN HVI產品手冊；國內運營商基站防雷設計案例。