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防雷接地行业发展历程、主要产品、发展趋势、驱动因素
发布日期: 2024-08-01 19:46:08

防雷接地行业发展历程、主要产品、发展趋势、驱动因素

1、防雷接地行业的发展阶段

自 1752 年美国人富兰克林发明的最早防雷产品——避雷针问世至今,人类已对雷电防护技术探索和研究了两百余年,期间雷电防护技术也发生了多次重大变革。整体而言,防雷接地行业的发展大概可分为如下阶段:

(1)早期避雷针防直击雷电

十八世纪中期至十九世纪末,由于西方高大建筑物频繁遭遇雷电破坏,迫切的雷电防护需求催生出第一代防雷产品。当时的防雷产品相对较为简单,主要是对直击雷电进行防护的避雷针,即利用两根分离金属棒间隙将较强电涌输入大地,进而起到对建筑物或设备的保护作用。

(2)避雷线、避雷带、避雷网防直击雷电

十九世纪中后期,西方社会率先迈入电气时代。在电力工业发展初期,新出现的高压长距离输电设备因架设高、距离长、穿越地形复杂等因素,极容易被雷击中,而当时的避雷针因保护范围较小,无法覆盖长距离输电设备,因此又发展出了保护高压线的避雷线。同时,由于避雷针在建筑物防雷上存在保护面积小的缺点,人们又陆续在避雷针的基础上发明了安装在建筑物上的避雷带、避雷网防直击雷电。

(3)防雷器防止感应雷击

早期的电力设备几乎无任何过电压保护装置,雷击时在高压线获得保护后,与高压线连接的发、配电设备仍然会被损坏。人们发现雷电在高压线上会产生感应电涌或雷电电磁脉冲,并沿导线传到与之相连的发、配电设备,从而损坏这些设备。十九世纪末期,人们又发明了防雷器(SPD 的雏形),防止雷电感应损坏电力系统设备。这类电力系统和设备往往成本高昂,且耐压水平很低,极易受到感应电涌或雷电电磁脉冲的危害,为此需采用 SPD 做过电压保护。

(4)接地装置的大力引入

随着技术的发展,电力和电气设备逐步得到广泛应用,而故障电流、静电在电力设施、电气设备中的危害也逐步显现,对故障电流、静电的防护需求也逐步增加,对故障电流、静电的防护主要是通过接地技术来实现。在 20 世纪初,接地装置开始被引入,它们通过将建筑物或设备与大地形成良好的导电连接,将雷击能量、故障电流、静电电荷安全地传导到地下。人们也开始将避雷针、避雷带、SPD 及接地装置组建成更全面的防雷接地系统,整体防护雷电危害、静电危害、故障电流危害。

(5)标准和规范的制定以及技术进步和创新

随着人们安全意识的提高,为了确保防雷接地系统的可靠性和有效性,各国开始制定相关的标准和规范。这些标准包括接地电阻的要求、接地装置的设计和安装规范等,旨在确保防雷接地系统符合安全标准并提供可靠的保护。同时,随着科学技术的不断进步,尤其是电力工业、材料技术的发展,推动着防雷接地技术不断的进步,传统的金属接地极面临着寿命短、高土壤电阻率产品易腐蚀、耐腐蚀产品低土壤电阻率、成本高昂等问题,各种新型接地材料先后被研发出来,相关防雷接地设备和材料性能不断提高,以解决实际应用过程中存在的问题,更好的防雷和防故障电流、防静电。

(6)电子信息技术的发展使雷电防护步入综合化时代

伴随着全球信息化进程加快,智能电网的发展,雷电或静电危害给电网、工业设施带来的破坏对社会整体的影响日益增大,各国更加重视雷电及静电的安全防范,对雷电及静电防护技术和产品要求也越来越高,雷电及静电防护技术进入了综合防护时代。雷电和静电防护开始从防护工程方案设计、产品运用、防护工程施工等多方面着手,建立综合的防雷接地系统,雷电及静电防护效果得到巨大提升。同时,防雷接地系统也越来越多地被整合到综合安全解决方案中,如防雷接地系统与视频监控、入侵报警、火灾报警系统等相结合,实现安全管理的集成化、综合化。

2、防雷接地行业主要产品

通常,人们把雷电造成的危害分为直击雷害和感应雷害。直击雷害是指由于闪电直接击中目标物而造成的破坏,如建筑物损坏、森林火灾、油库爆炸、人员伤亡等;感应雷害是指在雷电放电过程中,由于强大的雷击电磁脉冲(LEMP)、直击雷产生的场效应(感应)对附近的电子设备、通讯设备等产生的破坏,这种灾害往往造成严重的经济损失,也是经济发达地区雷电灾害的主要形式。根据防护的雷害,防雷产品可分为直击雷防护产品、雷电感应防护产品等类型。防雷接地指的是针对雷电可能侵入系统的途径,综合采用各种降低雷电影响的措施的防护系统。综合防雷具体可以分为外部防雷(例如:接闪、引下、接地)和内部防雷(例如:等电位连接、屏蔽、综合布线和 SPD(电涌保护器))。外部防雷通常采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器,通过引下线将雷电流引入接地网泄放到大地。内部防雷是改善建筑物内部电磁环境,包括六项措施:分流、屏蔽、等电位连接、合理布线、电压限制和共地,设置、安装线路SPD 属于分流技术和电压限制技术,可同步实现防故障电流和静电的功能。

一般而言,防雷接地系统由接闪器、引下线、接地网、SPD 等组件组成,它们通过导电材料和良好的接地连接,将瞬时放电从设备或建筑物引导到地下,以减少电压梯度和电荷积累,从而防止雷电、静电放电、故障电流等引发火灾、爆炸或设备损坏等危险事件,有效保护设备和电源系统免受故障和电气损坏,以维护电气设备和建筑物及人员的安全。

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资料来源:普华有策制图

防雷接地系统中,接闪器由下列各形式之一或任意组合而成:独立避雷针,直接装设在建筑物上的避雷针、避雷线、避雷带或避雷网,以及屋顶上的永久性金属物及金属屋面和混凝土构件(例如女儿墙压顶)内部钢筋。防雷接地系统的接地网一般埋在地下,与大地土壤密切接触。接闪器、SPD 通过引下线连接埋在地下的接地网,作为建筑或设备与大地之间电气连接的导体,接地网将雷电流及静电流散入大地。

3、行业上下游概况

防雷和接地是建筑物电气设计和施工的重要组成部分,它们直接关系到整个建筑的强弱电系统的安全。防雷接地行业的上游主要是金属制品、电子元件、电缆等原材料供应商,它们为防雷接地系统提供必要的物质基础。下游应用行业方面,防雷接地系统被广泛应用于石油化工、传统电力、新能源(光伏、核电等)、通信等众多领域。石油和天然气行业需要防雷接地系统来防止雷电或静电引发的火灾或爆炸事故;在通信和电力领域,防雷接地系统则主要用于保护复杂的电气设备,避免雷电引起的瞬时过电压造成设备的损坏;在工厂环境中,防雷接地系统可以保护重要的工业设施、生产设备免受雷电或静电的损害;在建筑领域,对防雷接地系统的需求主要用于防止建筑物因雷击而受损。因此,以上各领域的应用均显示出防雷接地系统的重要性和广泛性。

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资料来源:普华有策制图

4、行业主要驱动因素

随着建筑物、电气设备及设施的不断增加和现代社会对人员安全的日益重视,预计相关市场将继续稳健增长。防雷接地系统市场增长的驱动因素主要包括城市化和工业化的持续推进、雷电频率和严重性的增加、社会对信息基础设施可靠性的需求增加、科技进步和技术创新,具体概况如下:

(1)雷电频率和严重性的增加

全球气候变化导致雷电频率和严重性增加,石化设施、发电站、建筑物、电信基站、输电线路等电气设施更易受到更多的雷电损害。尤其是工业设施和能源产业对电气设备的可靠性和持续性运行要求极高,雷电、静电、故障电流均可能导致生产中断和设备损坏,给企业甚至社会带来较大的损失,促使该等领域的防雷接地需求持续增加。国家、企业等各类主体采取更多的防雷接地措施,会大幅推动防雷接地系统市场规模的增长。

(2)科技进步和技术创新

随着科技的进步和技术的创新,新材料、智能化技术、互联网等技术的应用,可实现用户在防雷接地领域对多功能、可视化、远程监控等方面的需求。相关创新提高了防雷防静电系统的性能和可靠性,也会增加客户更新改造的投资需求,防雷接地系统行业将迎来更多发展机遇。

(3)城市化和工业化的持续推进

我国持续进行的城市化进程、工业化进程下,固定资产投资稳定增长,各类建筑物、基础设施和电气设施的数量持续增加。同时,随着社会整体安全意识的提高,各类法规、标准和建筑规范越来越强调建筑物和电气设施的雷电和静电保护,包括要求安装各种防雷接地系统,以确保公共安全和电气设备稳定运行。因此,城市化进程、工业化进程的持续推进会大幅推动防雷接地系统市场规模的增长。

(4)社会对信息基础设施可靠性的需求增加

随着电子信息技术的应用深入到社会的方面面面,社会、企业对数据传输稳定性、连续性的需求也在增加。因此,维持数据、信息稳定传输的各类电力设施、电信基站、数据中心等信息基础设施需要更强大的雷电、静电保护,进一步拉动了防雷接地系统的市场需求。

5、行业竞争格局及主要玩家

我国防雷接地行业目前仍处于行业成长周期中的发展阶段。由于不同的行业对应用环境和运行要求不同,其防雷接地应用的行业标准不同,认证标准不一,导致防雷接地材料行业内企业在市场竞争中各有侧重,从而造成防雷接地行业企业规模普遍较小,市场集中度不高,整体竞争格局比较分散的现状。现阶段行业相关企业包括:四川中光防雷科技股份有限公司、深圳科安达电子科技股份有限公司、上海铁大电信科技股份有限公司、浙江华甸防雷科技股份有限公司、四川桑莱特智能电气设备股份有限公司及成都诺嘉伟业科技有限公司,国外相关企业包括:PHOENIX CONTACT及OBO BETTERMANN等。

(1)PHOENIX CONTACT

德国菲尼克斯电气集团(PHOENIX CONTACT)成立于1923年,总部位于德国布隆伯格,至今已逾百年,是电气连接和电子接口领域、工业自动化领域的世界领导者。菲尼克斯电气集团主要产品包括工业连接端子、工业现场布线、印刷线路板连接器、防雷及电涌保护器、电子接口产品和自动化系统等。

(2)OBO BETTERMANN

德国OBO BETTERMANN集团成立于1911年,在全球30多个国家设有生产基地,在全球范围内50多个国家进行产品销售。产品覆盖电缆布线与支持系统、电缆连接与固定系统、防雷及过电压保护系统、防火保护系统、地板下电缆管理系统、墙面布线系统、电气设备系统七大系列。

(3)四川中光防雷科技股份有限公司

主要从事防雷产品的研发、设计、生产和销售,防雷工程的设计和安装,提供防雷产品和防雷工程一体化的整体解决方案,具体产品包括各类SPD(浪涌保护器)、接地产品、避雷针、雷电监测产品、磁性元器件以及其他雷电防护设备。

(4)深圳科安达电子科技股份有限公司

主要围绕轨道交通领域提供产品、服务和系统解决方案,科安达主要产品包括轨道交通信号计轴系统、铁路站场综合防雷系统、道岔融雪系统、信号监测防雷分线柜、智能监测诊断系统等产品及相关解决方案。

(5)上海铁大电信科技股份有限公司

一直专注于轨道交通行业的通信信号领域。铁大科技主营业务为通信信号产品的研制、生产与销售,重点产品为设备监测(监控)系统、雷电防护系统、LED信号机系统、智能运维管理系统等。

(6)浙江华甸防雷科技股份有限公司

公司防雷接地材料产品逐步形成锌基合金系列、铜系列、放热焊接系列、纳米防腐系列、接地辅助系列、不锈钢接地系列等六大系列产品。公司新型防雷接地材料主要用于各类建筑物、工业设施、电气设备与地面之间的电气连接,可以有效保护建筑物、工业设施、电气设备和人员免受雷电、静电和故障电流侵害,确保人员安全和设备设施安全运行。

(7)四川桑莱特智能电气设备股份有限公司

提供安全可靠的防雷接地解决方案,主要产品包括放热焊剂、夹具、接地导体、降阻产品、接地配件等。

(8)成都诺嘉伟业科技有限公司

主要从事接地技术研究、产品开发、生产制造、技术服务和工程实施。诺嘉伟业的主要产品包括铜覆钢、锌包钢、放热焊剂、模具及配套、缓释型离子接地装置、石墨基柔性接地体、物理降阻剂、物理接地模块、地铁接地引出装置、避雷针、金属夹具等。

6、行业主要壁垒构成

(1)技术壁垒

防雷接地行业为跨专业、跨领域的技术应用型行业,防雷接地材料需要直接面对高电压、潮湿、高腐蚀等各种复杂的施工工况、地理环境、应用环境,除对所需材质有特殊要求外,制造厂商必须具备深厚的工艺技术功底,以在材料的导电性能、使用寿命、耐腐蚀性、安装便利性等方面取得均衡。对于新进入者来说,其往往依赖于外部技术引进和产品功能简单仿制,无法在短时间内形成自己的技术研发能力、创新能力。因此,生产厂商的技术水平与技术积累成为进入该细分领域的技术壁垒。

(2)客户认证壁垒

大型央企、国企对关键的材料及部件通常采用合格供应商认证制度,从技术水平、产品品质、供货保障、企业信用等全方位角度筛选供应商,从最早的商务接洽开始,企业需要经过持续的试制、验证、供货等流程,才有可能成为合格供应商。整个过程持续时间较长,形成了较高的进入壁垒,未通过审核的企业难以获得为其提供产品和服务的机会。一旦成为大型央企、国企的供应商,为保证产品的一致性、稳定性,其通常不会轻易更换供应商。因此,防雷接地行业的客户准入壁垒较高。

(3)过往业绩壁垒

出于对安全性、有效性的考虑,防雷接地行业领域客户在选购产品或服务时会考虑产品价格、质量、供应稳定性和技术指导等多个方面的因素。客户在选择供应商时更偏向于较早进入行业、具有丰富过往业绩和良好品牌形象的企业。举例而言,中石化、中石油、中海油、中国电建、中国核建、东方盛虹等大型央企或上市公司采购防雷接地材料时,通常要求供应商具有类似项目的过往销售记录,进而对材料供应商形成了一定的进入壁垒。

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