一种集防雷、记录为一体的防雷系统技术方案

本发明专利技术涉及一种集防雷、记录为一体的防雷系统，包括防雷单元、残留电压检测单元和雷电计数单元，每个防雷地区的最高位置处设置一个防雷单元，该防雷单元连接一个残留电圧检测单元，该防雷地区设置至少一个雷电计数单元。本发明专利技术中，防雷单元安装在保护范围内最高的建筑物的顶端，比如高楼、电视塔、电力塔架、无线电信发射塔、旅游景区设置的塔架、烟囱等处，利用其上端等高的接闪杆进行能量的聚集，然后在绝缘介质周围进行电荷的中和，使雷云能量消耗在设备周边有效半径处，而无法形成下行的泄放通道，阻雷后的残留电压小于或接近120伏，极大的小于正常情况时雷击泄放的电压，保证了建筑物内外及周边电气设备和通信设施的工作安全。

A Lightning Protection System Integrating Lightning Protection and Recording

【技术实现步骤摘要】
一种集防雷、记录为一体的防雷系统
本专利技术属于防雷技术创新
，尤其是一种集防雷、记录为一体的防雷系统。
技术介绍
雷电是一种自然现象，其对于建筑物及其内的电子设备具有很大的危害性，当雷电的电流流过被击物时，会导致被击物温度的升高，导致被击物的损坏，产生的电弧的强烈高温对被击物也能产生极大的破坏，在被击物表面产生局部金属熔化和灼蚀斑点，感应过电压会损坏被击物的控制系统或电子器件而感应过电压与雷电流的陡度密切相关，雷电流陡度越大，感应电压就越高。目前，主要的防雷设备为避雷针，其是一种被大范围使用的防雷装置。近几年，国内国际研究开发新的防雷技术层出不穷，但都没有大范围推广，究其原因就是到目前为止还没有一种新的避雷针或者防雷技术，能够用科学数据准确的验证比目前IEC/TC81制定的标准更安全可靠。自上个世纪末开始，我国科学家们在防雷理论与实践研究方面进行了多方面的探讨,主要目的是想利用外部防雷手段解决大气过电压、雷电流在局部空间所产生的电磁效应。比如以下中国专利公开的技术方案：1.专利号：CN201520423922.3，专利名称无源复合强电离放电等离子拒雷装置；2.专利号：CN200410022185.2，专利名称综合有源及无源等离子避雷方法及装置；3.专利号：CN200810056106.8，专利名称电荷引雷的方法和装置；4.专利号：CN03103706.2，专利名称开关型电荷放大器等离子避雷系统。以上几种技术一个共同点，就是试图脱离现行的引雷不接地或者不依赖接地等电位泄放雷云电荷防雷标准来解决外部防雷目的，类似的专利还有许多，这些专利的创新目的都是为了解决雷云电荷高电压和雷云电流对被保护体的破坏作用。国外一些避雷针的改进也是为了解决或者缓解直击雷的破坏作用，目前只有法国、西班牙和南斯拉夫分别批准了E.S.E(具有提前放电功能的避雷针)标准，但在IEC/TC81会议上，都没有作出明确的决定，只是呼吁各国科学家对这类避雷装置作更深入的研究。综上所述，还没有即包含区别于现有技术的有效阻雷设备以及同步验证、统计雷击的系统问世，急需一种防雷措施能够定性、定量的证明自身能够替代或修改现行的防雷标准并提供充足、有效的证据。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供能在雷云接近时进行能量捕获、通过能量激发的等离子体对雷云电荷及地面电荷进行中和且残留电压较低的一种集防雷、记录为一体的防雷系统。本专利技术采取的技术方案是：一种集防雷、记录为一体的防雷系统，其特征在于：包括防雷单元、残留电压检测单元和雷电计数单元，每个防雷地区的最高位置处设置一个防雷单元，该防雷单元连接一个残留电圧检测单元，该防雷地区设置至少一个雷电计数单元，所述防雷单元用于中和雷云电荷与地面电荷，所述残留电圧检测单元用于检测防雷单元中和后残留电圧，所述雷电计数单元用于统计防雷地区发生的雷电次数。而且，所述雷电计数单元安装在该防雷地区的防雷单元的下方或该防雷地区的无阻挡的开阔地处。而且，防雷地区内设置一个雷电感应单元，该雷电感应单元用于检测较大面积的区域内是否发生雷电现象。而且，所述防雷单元包括上电极、下电极和绝缘介质，绝缘介质下端嵌入下电极上端内，绝缘介质上端嵌入上电极下端内且绝缘介质上端面与上电极内的顶面之间保留空腔，所述上电极下端面与上电极上端面保留间隙，所述上电极上端面设置多个接闪杆；所述绝缘介质由上至下设置一个通孔，该通孔的內缘设置一个环形极板。而且，所述上电极上端面中部设置一个竖直向上的接闪杆，该接闪杆周围的上电极上端面设置多圈接闪杆，每圈接闪杆均为偶数个。而且，所述接闪杆上端部设置多个导电针。本专利技术的优点和积极效果是：1.本单元中，上电极上端呈向上凸起的圆弧形，在圆弧形的最高点安装一个竖直朝上的接闪杆，该接闪杆周围安装多圈接闪杆，每一圈内的接闪杆均为径向均布设置，该多个接闪杆的上端部高度相同，这些接闪杆在雷云接近后进行雷云电荷的吸引，并在上电极和下电极之间的绝缘介质处形成阻挡放电，从而将周围的空气迅速电离，电离后产生的正离子和负离子分别与雷云的负电荷和地面的正电荷中和，由此将雷电的通道截断，实现了引雷但不入地的处理方式。2.本单元中，绝缘介质阻挡放电产生的带电离子在雷雨天地表的8～20米/秒的上升气流作用下散开，快速的进行带电离子的中和，而在绝缘介质通孔内设置的环形极板在雷云电荷积聚时也会产生放电现象，从而进一步将空气电离后的等离子体推动扩散，使雷云负电荷和地面正电荷被快速的中和。3.本装置中，防雷单元阻雷时，大部分的电荷在防雷单元处被中和，但仍然存在一定的残留电压，检测这些残留电压可以证明防雷单元的工作装态，而且可以根据残留电压的大小进行防雷单元工作时的最大电流、平均电流、起止时间、环境温度等参数，这些数据可以存储或进行后期分析。4.本系统中，利用残留电压检测单元检测防雷单元的工作状态，利用雷电计数单元检测防雷单元保护范围内是否发生雷击，以提供防雷单元阻雷工作是否正常的数据，再配合雷电感应单元进行大面积的监控，能够进一步检测防雷单元保护范围周边不低于25公里半径出现的雷击的距离、位置、强度等参数，供技术人员验证防雷单元是否工作正常，是否存在保护死角等问题。5.本专利技术中，防雷单元安装在保护范围内最高的建筑物的顶端，比如高楼、电视塔、电力塔架、无线电信发射塔、旅游景区设置的塔架、烟囱等处，利用其上端等高的接闪杆进行能量的聚集，然后在绝缘介质周围进行电荷的中和，使雷云能量消耗在设备周边有效半径处，而无法形成下行的泄放通道，阻雷后的残留电压小于或接近120伏，极大的小于正常情况时雷击泄放的电压，保证了建筑物内外及周边电气设备和通信设施的工作安全。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1的防雷单元的主视图；图3是图2的俯视图；图4是图2的绝缘介质内设置环形极板的示意图；图5是图4的绝缘介质的俯视图(取下堵盖)；图6是本专利技术的原理图；图7是与避雷针的对比试验，防雷单元位于高压电极板边缘处；图8是与避雷针的对比试验，防雷单元位于高压电极板下方；图9是图7中多个导电针同时吸引能量的示意图；图10是实施例1的雷击检测示意图。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本专利技术的保护范围。一种集防雷、记录为一体的防雷系统，如图1～9所示，本专利技术的创新在于：包括防雷单元3、残留电压检测单元7和雷电计数单元9，每个防雷地区的最高建筑物6的最高位置处设置一个防雷单元，该防雷地区设置至少一个雷电计数单元，所述防雷单元用于中和雷云电荷与地面12电荷11，所述残留电圧检测单元用于检测防雷单元中和后残留电圧，所述雷电计数单元用于统计防雷地区发生的雷电次数。本实施例中，防雷单元的保护范围大致为图1所示的夹角α覆盖的174度范围内建筑物10、烟囱8、塔架14，大致在800米以内的建筑物均能受到有效的保护。防雷单元能够吸引雷云此处的多个下行先导1、2的电荷，使能量快速蓄积，当能量快速蓄积好后，完成阻雷过程，经过实地测量，雷云电场20千伏时，99％以上的电荷被中和掉，仅有极小部分的残留电压产生。防雷单元下端部无需连接建筑物等内部设置的导电线路，通过混凝土固定即可，最好使防雷单元与建筑物之间保持绝缘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集防雷、记录为一体的防雷系统，其特征在于：包括防雷单元、残留电压检测单元和雷电计数单元，每个防雷地区的最高位置处设置一个防雷单元，该防雷单元连接一个残留电圧检测单元，该防雷地区设置至少一个雷电计数单元，所述防雷单元用于中和雷云电荷与地面电荷，所述残留电圧检测单元用于检测防雷单元中和后残留电圧，所述雷电计数单元用于统计防雷地区发生的雷电次数。

【技术特征摘要】
1.一种集防雷、记录为一体的防雷系统，其特征在于：包括防雷单元、残留电压检测单元和雷电计数单元，每个防雷地区的最高位置处设置一个防雷单元，该防雷单元连接一个残留电圧检测单元，该防雷地区设置至少一个雷电计数单元，所述防雷单元用于中和雷云电荷与地面电荷，所述残留电圧检测单元用于检测防雷单元中和后残留电圧，所述雷电计数单元用于统计防雷地区发生的雷电次数。2.根据权利要求1所述的一种集防雷、记录为一体的防雷系统，其特征在于：所述雷电计数单元安装在该防雷地区的防雷单元的下方或该防雷地区的无阻挡的开阔地处。3.根据权利要求1所述的一种集防雷、记录为一体的防雷系统，其特征在于：防雷地区内设置一个雷电感应单元，该雷电感应单元用于检测较大面积的区域内是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：都兴凯，张学维，于鑫，李德东，李君明，马昭祥，刘阳，
申请(专利权)人：国网辽宁电力有限公司丹东供电公司，天津市奥奇科技发展有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21