1月18日，浙大温研院防雷智能材料研发中心主任张健来到实验室，一同到达的还有中心特约专家、浙江大学电气工程学院电力系统自动化所所长陈向荣教授，他们今天将着手对一项新装置开展雷电能量吸收测试。测试阶段，实验室会先制造一次上万伏电压的瞬间放电，模拟雷电能量。通常来说，如此高电压的短路放电，会产生巨大的火花和爆破声。然而，当两端电极接触的瞬间，只听得“啵”的一声轻响，伴随着细小的火花，模拟的雷电能量瞬间消弭于无形。当然，高压电容器中的能量并非凭空消失，而是被这台“相变智能材料雷电能量吸收器”吸收消纳。
该团队研发的新型相变防雷产品已经在国家电网公司安吉天荒坪抽水蓄能电站运行超过3年。天荒坪位于安吉县易受雷击区域，2014年以来由雷击发生的弱电设备故障平均每年发生18次以上。从2020年开始投入运行后，保护范围内无一弱电设备遭雷击损坏，成功消纳吸收了几十次雷电的能量，防雷保护效果十分显著。
新型防雷技术是雷电灾害的克星
据统计，全球平均每年因雷电灾害造成的直接经济损失超过10亿美元，我国每年因雷击造成的人员伤亡约有3000人，财产损失在50亿到100亿元人民币。
目前防雷的主要手段仍然是沿用富兰克林避雷针防雷的方法，通过导体高耸物将雷电流引入大地消纳。这是出于保护建筑物而设计的一种防雷方法，并不适用于很多现代场景。通用避雷针会将天空中的雷电电荷吸引向自身放电，强大的高频电磁脉冲电流，将产生极高的残压值，势必会对电气元件产生极大的破坏，会使电子设备处于高度的雷害危险之中，同时避雷针也无法抑制雷电大电流及伴随的雷电侧闪中的电弧及电火花，对易燃易爆场所仍然是一个重大的安全隐患，易引起火灾爆炸。
“电力线路、移动通信基站、石化企业、航空领域和电气化铁路等行业，对于新型防雷技术的需求十分迫切。我们团队研发的新型相变材料防雷装置，突破并改进了传统避雷针防雷中靠大地吸收雷电能量的理念，而改由智能相变材料吸收及获取雷电能量，输出残压极低，达到优越的防护效果，避免损坏电气设备，同时杜绝电弧火花产生。”张健讲解到。
相变材料吸收雷电的原理，是根据凝聚态物理学介质极化效应，利用在高压脉冲下发生相变，将高频雷电能量转化为冲击波的过程。在这个过程里，电能被转化为机械能后无害化释放，达到理想的防雷效果，具有极高的安全性和可靠性。
全球首创智能相变材料防雷技术
来源丨新材料创新创业中心、雷行泰公司
文字丨艾彼
