很多70、80后或许还记得,小时候,一下雨打雷,大片地方就断电,漆黑一片。这是因为雷电通过电磁场感应进入通信电力系统,导致电话、电视机坏掉。

传统接地防雷技术始于260多年美国科学家富兰克林。以避雷针为基础的防雷接地网工程,是现代通信网络基础,但存在建设成本大、环保污染重、使用故障高等痛点。

前华为员工张庭炎创立的深圳远征技术有限公司(以下简称远征技术),20年磨一剑,创新使用电子设备隔离雷电,像安装空调一样建设通信基站,推进通信网络建设和维护模式向“快省稳”的方向迈进。

该公司防雷接地技术应用已累计完成60万多个基站、模块局等(局)站,实现了“产品和工程”、“防雷和配电”、“产品和服务”的三个融合。

当下智慧城市建设涉及广泛的防雷技术安全保障要求,业内估计,目前防雷行业有3000亿规模的产值。

背景:传统防雷接地网工程污染高投入大

进入工业社会,雷电依然滋扰人们生活,比如打雷致成片停电、电话断线。打雷时,通信工作人员要在机房24小时值班,应付“跳闸”。

张庭炎在湖南邮电通信系统工作了12年,后在1994年进入华为,2000年成立远征技术的前身、华为内部创业项目“深圳市远征通信设备有限公司”,之后出来创业,专攻雷电防护安全领域。“我离开华为那一天,就想做防雷技术,但是防雷技术很难做。”

传统防雷技术的理论基础是能量(雷云电荷)泄放论,始于富兰克林1754年研制出避雷针,其原理是采用大量金属材料在地下建设小接地电阻的接地网,将雷电流导引入地,以此对建筑和设备形成保护。这种技术虽然沿用两百多年,但效果并不理想,而且,接地网成本高,占地面积大,且污染性大。

张庭炎算过账,按照湖南土壤情况来看,一个接地网起码需要2吨钢材、2吨降阻剂、100平方土地、一个多月建设时间,以及土地的青苗补偿费等,大致一个接地网成本需要5万多元。

在传统接地网建成后,也有几个问题。一是防雷效果普遍不明显,每年湖南省通信基站打雷故障率在5%~10%;二是接地网要维修改造,因为扁钢埋到土壤里3~5年腐蚀掉,而且,降阻剂也会流失掉,不仅影响土壤接地电阻(接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻)效果,也会带来重金属污染。

中国很多地方土壤干燥,导致传统防雷接地网周围的土壤接地电阻值大,不容易及时导电到地下。为此,有人加木炭、煤渣、盐或者使用降阻剂,来降低接地电阻值。但是,降阻剂也有煤渣等添加物,而煤渣属于工业废料,含有的重金属元素镉Ge等污染土壤。

如何更低成本、更安全、更环保地接地防雷,不是一家民营企业一己之力能做的事情。张庭炎在创业之初,就看到新型防雷技术路线将是一场“远征”,没想到就走了20年。

创新:防雷“黑科技”设备可及时智能预警

身边同事介绍,张庭炎有着湖南人特有的“耐得烦”的劲儿。

远征科技防雷技术设备图解

过去20年,远征主要做两件事:“接地产品化”和“防雷网络化”。第一是做产品,就是“接地产品化”,和北京邮电大学联合研发出“隔离式分组接地技术”和“通道隔离防护技术”。第二是做网络,打造基于隔离式防雷的综合城市安全服务网,简称防雷服务网,这就是“防雷网络化”。

“远征研发的电子设备可替代传统接地网工程。”远征技术相关负责人夏玫介绍,这个设备构造简单,不需要再做避雷针、接地网,利用建筑物的钢结构接地基础作为接地材料,再用电子设备让雷电流不会通过电源线或信号线进入被保护系统。与传统接地技术相比,该技术不需要消耗大量钢材,不占地,且不使用降阻剂,减少污染和经济开支。

远征科技防雷设备

测试数据表明,远征技术可减少电气信息设备20%左右故障率;减少雷击所致的32.5%燃爆事故。建设方面,远征技术把工程变成了设备安装,建设速度比传统技术提高10倍,综合建造成本省30%左右。建成后,传统接地网使用了三五年要维修,远征设备一次性可使用10年。

而且,远征以物联网方式,整合了防雷数据,周边城市安全检测数据(如漏电、燃爆)等,实现“防雷网络化、可视化”,“我们不需要爬山涉水去检测设备了。一机在手,就能及时智能预警。”

远征科技防雷综合配电柜,解决整个调度大楼的防雷和接地。

远征技术也带来防雷行业的变局。原来防雷产业有4个专业:产品制造专业、工程施工专业、工程检测专业和技术服务专业,而远征通过防雷设备和网络,改变了防雷产业的商业模式,变成“卖的是产品,提供的是服务,兜底的是保险”,一站式满足前面四个方面的专业需求。

通过了国家工业和信息化部科学技术委员的评审并全面推广,远征技术先后列入国家科学技术部 《产业化火炬计划项目》、国家发展和改革委员会纳入《国家重点节能低碳技术推广目录》等,被世界自然基金组织(WWF)评为“世界最具减排潜力的低碳技术”。

记者获悉,该项目开始大规模和标准化应用,从2012年开始,已经在全国29个省市的通信、电力、建筑、气象、军队、水利等行业应用,应用站点超过600000个站点。

广西铁塔变压器,保护重点用电部门

趋势:智慧城市建设通信安全市场需求旺盛

2021年4月9日,《供配电及信息系统隔离式防雷接地技术系统要求》、《供配电及信息系统隔离式防雷接地工程运行维护管理规范》等二项深圳市地方标准正式发布并实施。

这两个标准的背景,是2020年中国科协提出“十大工程技术难题”,其中之一是“信息化条件下国家关键基础设施如何防范重大电磁威胁?”而深圳标准是远征参与的防雷行业第一个地方性标准。

张庭炎认为,雷电是未来智慧城市建设的最易忽视的隐患,而安全是智慧城市建设的根本。“十四五”期间,深圳将大力发展5G通信及智慧城市建设。编制和实施隔离式防雷接地技术的深圳标准,可促进深圳经济发展、保障智慧城市建设及推动安全创新技术产业化。

贵州省广电境内广播电视信息网络采用(三相浪涌保护箱+接地隔离箱)“隔离式防雷接地技术”对站点机房维护改造。

一般的城市智慧杆建设标准中,要建设一个3×39平米接地网,地面面积达9平米,而采用隔离式防雷接地技术智慧杆仅需1平米地面面积,智慧杆本身数据也可与远征大数据平台相结合。

谈及为何公司发展20年,张庭炎介绍,防雷技术难点较多,经过了理论论证、技术研发、产品量产、推广应用等难关。

产业要发展,必须标准先行。没有技术标准,一家民企很难推动行业创新。张庭言介绍,2018年1月新修订的《中华人民共和国标准化法》正式实施,新法赋予团体标准明确的法律地位,对远征科技的新式防雷技术标准推广提供了重要的法律制度保障。

现在,远征产品构建了一系列标准体系,涉及国家标准、行业标准和地方标准,团体标准有气象团体标准和通信团体标准。张庭炎透露,其还在申请三个“防雷安全评价标准”:万次雷故障率、综合造价、工程周期。这三件事是远征做防雷评价的标准体系。

该项目社会环保效益巨大。根据中国标准化研究院《深圳远征技术有限公司雷电防护与接地保护技术碳减排项目研究报告》数据,在“十四五”期间应用,按照全国10%的使用率计算,将减碳排量1.8亿吨 CO2,减少18.7万亩土地占用,减少37.5万亩土地污染。

企业档案

远征技术

项目介绍:2000年成立,拥有了“隔离式分组接地技术”、“通道隔离防护技术”,提出了“简易地网+系统防护”的通信(局)站防护方案,研制并商用了通信基站综合保护箱、阻断型交流三相保护箱及“防雷接地及安全生产监管平台”,这些技术和产品的应用将对我国电力、通信、通信、电视传播、信息自动化、工业自动化的电磁防护起到技术推进的作用。

团队成员:创始人张庭炎,北京航空航天大学毕业,前华为资深员工。

融资状态:2012年,引进了松禾资本资金;2018年,引入深圳国资旗下的远致投资资金。

张庭炎讲解自研防雷设备

深创者说@张庭炎

为什么要做防雷?因为防雷技术是为了国家通信和电力工程可靠运行最重要的技术手段。为了防雷,所有建筑物的机电设备和金属设施都必须接地,但传统接地网要消耗很多钢材,其用于提高土地导电性能的防阻剂污染环境,而且选址都要征地花钱的。

这一个痛点持续很久了,也很明显。我离开华为那一天,就想做防雷技术,但是防雷技术很难做。我一开始就知道这是一个长征,所以公司就取名“远征科技”。

很难搞的原因,第一是美国科学家富兰克林发明的防雷接地技术的使用时间很久远了,你讲他不对,是挑战权威,要改变公认的权威观念很难。而当时我不仅要从理论论证出发,还要说服别人支持我。所以,20年里,我天天讲观念革新、讲技术创新、讲思维创新,不讲创新就寸步难行。

【统筹】曲广宁

【记者】李荣华

【摄影】李荣华

【部分图片来源】受访者提供

【作者】 李荣华

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