无源复合强电离放电等离子拒雷装置制造方法及图纸

一种无源复合强电离放电等离子拒雷装置，涉及消雷阵列技术领域,包括雷云电荷聚消单元(2)、强电离放电单元(3)和接地导体(4)，其特征在于，该雷云电荷聚消单元(2)为消雷阵列,该强电离放电单元(3)的放电电极包含两极，其中电极A与雷云电荷聚消单元(2)复合为一体，电极B与接地导体(4)连接，两极之间保持有放电间隙。本装置由雷云电场(1)激励，复合强电离放电产生数10mC/s消散电荷(即数10mA消散电流)，高效中和雷云电荷聚消单元(2)及接地导体(4)引聚的云、地电荷±Q，有效抑制云-地间等效电容C的电压V＝Q/C增高而不被雷云充电至对地面放电击穿的水平，即雷云电场下保护角大于84°宽范围内的物体及本装置均免遭雷云电场放电击穿。本发明专利技术适用于各类固定和移动物体的直击雷防护。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及避雷技术中消雷阵列的
，特别是涉及一种在雷云电场下高效聚消云、地电荷而有效避免直击雷的无源复合强电离放电等离子拒雷装置。
技术介绍
：目前，直击雷防护
典型的避雷装置有：接闪杆、消雷阵列和综合有源及无源等离子拒雷装置。其中，接闪杆即俗称的“避雷针”，根据最新国家标准《建筑物防雷设计规范》，“避雷针”已正名为“接闪杆”，其英文为LightningRod，简写为LR。提前放电接闪杆为改进型接闪杆，其英文为EarlyStreamerEmission，简写为ESE。消雷阵列俗称消雷器，其英文为LightningEliminatingArray，简写为LEA。综合有源及无源等离子拒雷装置，其英文为DeviceofCompoundPlasmaforLightningRejection，简写为CPLR。富兰克林250年前专利技术并沿用至今的LR的避雷机理是，利用LR针尖的尖端效应激化电场和激发上行先导引接雷电下行先导对其击穿，并经接地导体将雷电流泄放入地，从而在LR保护半径为其安装高度的范围内避免雷击被保护目标。但其泄放雷电流入地产生反击、强电磁辐射、感应过电压、人员跨步及接触电压等负面危害，对当今信息时代的电子设备及系统的危害尤重。此外，LR还存在尖端激发上行先导的离子量不足而对小电流雷击吸引不稳而雷电绕击被保护目标等问题，为此派生出以法国为代表的多种ESE，通常配置产生带电离子的辅助电极、放电间隙、蓄能电感、电容、等部件，向引雷主针端局部发送带电离子或脉冲高压，以使针端提前和准确激发上行先导引接雷击下行先导。为防止带电离子扩散，还采用在引雷针外围包裹绝缘材料防止带电离子向周围空间发散而仅向针尖上方集中发射等方式，实现更早、更准地引雷。LEA摒弃了LR引雷入地的负面作用而吸取了LR的优点，即以自身的尖端效应产生高场强引雷，使被保护目标处于相对低场强而不引雷。因此既具有高场强引聚雷云电场电荷，又具有高效率消耗引聚电荷而自身不被雷电击穿、从而也使被保护目标处于低场强而不被雷电击穿，是直击雷防护装置的发展方向，LEA正是基于这一发展方向而构造的。LEA于1971年实用于美国宇航局NASA的阿波罗登月飞船发射架防雷，以“非引雷入地”方式解决采用传统LR“引雷入地”产生的雷电电磁脉冲(LEMP)对电子系统造成的感应雷损害。LEA的防雷机理被NASA称为“电荷转移法”，也即我国俗称的“电荷中和法”。LEA的结构通常采用美国式多短针(以成百至上千根约300mm长的金属短针组成的半球辐射型阵列)和我国1979年由云南电力中心试验所彭耀等构造的中国式少长针(以十数根数米长且针端有数根短辅针的金属少长针组成的半球辐射型阵列)结构。图1所示为现有技术的少长针消雷阵列的结构图，消雷阵列包括基座和以阵列形式安装在基座上的少长针阵列。在雷云电场感应下阵列尖端电晕放电产生等离子体，在雷云电场及其在地面感应的异极性电场的吸引下，等离子体中的异极性离子分离并分别向异极性电场漂移和向空间低离子浓度区扩散。实际上，由于LEA阵列针引聚雷云电场电荷和接地体、钢塔引聚地面感应电场电荷，多数带电离子在阵列针端和接地体、钢塔附近已与云、地电荷中和。均匀和减弱雷云电场在地面感应的电场而形成强迫均匀场，使雷云电场对地面物体及LEA本体的感应电场均达不到电压击穿的水平。可见，LEA的构造和目的在于尽量提高击穿电压耐受水平，与此相反，对LR进行改进的ESE的构造和目的则在于尽量降低击穿电压耐受水平。然而，LEA在对空间电场进行强迫均匀化的同时,也减弱了其自身针端的电场强度,因而相应减少了产生带电离子的能力，呈现出电离放电的自屏蔽效应，即便是增加阵列针杆数量也不能改善，因决定LEA消雷能力的因素是离子发散电流，而自屏蔽效应限制了离子发散电流的进一步增长，因此现有的LEA的消雷能力受到了限制。在最好的构造和运行环境条件下(如在容易电离的高海拔地区)，LEA在雷电活动期间的离子发散电流也小于2mA，而在动态气象和环境条件下(如在不容易电离的低海拔地区)，发散电流还会更小而不足以稳定消雷，导致LEA本体或其保护范围内的被保护目标遭受雷电击穿的概率较高，使防雷领域的多数人士对LEA持争议或否定态度，离子发散电流过小成为LEA实用的致命问题。本专利技术人于2004年3月29日申请的中国专利200410022185.2公开了一种综合有源及无源等离子避雷方法及装置(CPLR)，图2为该现有技术的结构方框图，该产品由雷云警报信号单元(1)向有源等离子发生器单元(2)及气流源单元(3)发出启动指令,气流源单元(3)运转抽入大气中的空气,或其他适用气体输送至有源等离子发生器单元(2)进行电离,电离空气或其他适用气体生成的高浓度等离子体输送至避雷针(4)的管内由顶端排出。采用LEA在雷云电场感应下在阵列针端电离放电产生的等离子体与有源强电离放电发生的高浓度等离子体在空心针管端部复合发散，以弥补LEA发散电流的不足。其优点是能够在雷云电场尚较弱的有利时机提早(也即雷云活动中心距被保护目标约15min、5km时)启动CPLR有源发生高浓度等离子体。但该技术存在有源等离子体发生器技术复杂、在一些场合供电困难，尤其在雷电活动期间断电时需配置UPS不间断电源供电、体积相对较大且总体费用较高而适用范围受限、高频高压电力电子及电控系统需要运行维护、有源等离子体发生单元所发出的发散电流较小等问题。针对CPLR有源化方面带来的上述问题，为了能够以无源方式实现强电离高效聚消雷云电场电荷，本专利技术人经过多次实验室模拟试验及多雷地区运行试验和研究，构造了解决现有技术问题的完全依靠雷云电场激励的无源复合强电离放电等离子拒雷装置，其英文为DeviceofPassiveCompoundStrongIonizationDischargePlasmaforLightningRejection，简写为PCPLR。技术方案：本专利技术的目的是提供一种无源复合强电离放电等离子拒雷装置，从而能够在雷云电场激励下，复合强电离放电产生和发散带电离子，高效聚消云、地电荷,实现在宽保护范围内避免直接雷击。本专利技术是以如下技术方案来实现本专利技术目的的：一种无源复合强电离放电等离子拒雷装置，包括雷云电荷聚消单元、强电离放电单元和接地导体，其特征在于:该强电离放电单元的放电电极包含两电极，其中电极A与雷云电荷聚消单元复合为一体，电极B与接地导体连接，两电极之间以绝缘支座隔开和固定放电间隙；该雷云电荷聚消单元为消雷阵列。所述强电离放电单元的放电电极的电极A为弧形面电极、平板电极、细线电极或环形电极，电极B为弧形面电极、平板电极、细线电极或环形电极，该平板电极的边缘为消除边缘电场激化效应的圆弧形。所述的环形电极A为环形板电极、环形弧面电极或环形细线电极，电极B为环形板电极、环形弧面电极或环形细线电极；该环形电极A与环形电极B为同心环，该环形板电极的边缘为消除边缘电场激化效应的圆弧形。所述电极A和电极B为细线电极，该细线电极为环型单圈或多圈细线，单圈细线电极的截面圆弧R约为0.1mm～10mm。所述电极A和电极B为细线电极，该细线电极为在平板电极和弧形电极的板平面上设置的线状凸起，该线状凸起为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无源复合强电离放电等离子拒雷装置，包括雷云电荷聚消单元、强电离放电单元和接地导体，其特征在于:该强电离放电单元的放电电极包含两电极，其中电极A与雷云电荷聚消单元复合为一体，电极B与接地导体连接，两电极之间以绝缘支座隔开和固定放电间隙；该雷云电荷聚消单元为消雷阵列。

【技术特征摘要】
1.一种无源复合强电离放电等离子拒雷装置，包括雷云电荷聚消单元、强电离放电单元和接地导体，其特征在于:该强电离放电单元的放电电极包含两电极，其中电极A与雷云电荷聚消单元复合为一体，电极B与接地导体连接，两电极之间以绝缘支座隔开和固定放电间隙；该雷云电荷聚消单元为消雷阵列。2.根据权利要求1所述的拒雷装置,其特征在于:所述强电离放电单元的放电电极的电极A为弧形面电极、平板电极、细线电极或环形电极，电极B为弧形面电极、平板电极、细线电极或环形电极，该平板电极的边缘为消除边缘电场激化效应的圆弧形。3.根据权利要求2所述的拒雷装置,其特征在于:所述的环形电极A为环形板电极、环形弧面电极或环形细线电极，电极B为环形板电极、环形弧面电极或环形细线电极；该环形电极A与环形电极B为同心环，该环形板电极的边缘为消除边缘电场激化效应的圆弧形。4.根据权利要求2所述的拒雷装置,其特征在于:所述电极A和电极B为细线电极，该细线电极为环型单圈或多圈细线，单圈细线电极的截面圆弧R约为0.1mm～10mm。5.根据权利要求2所述的拒雷装置,其特征在于:所述电极A和电极B为细线电极，该细线电极为在平板电极和弧形电极的板平面上设置的线状凸起，该线状凸起为细圆线、半圆线、齿尖状线、薄板的截面线或厚板的边角线，其线状凸起的截面圆弧R约为0.1mm～10mm的线条，在电离放电时能产生细线效应；该细线电极以...

【专利技术属性】
技术研发人员：王昆生，
申请(专利权)人：王昆生，
类型：发明
国别省市：云南;53