一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法技术

本发明专利技术公开了一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法，属于灭弧防雷技术领域，包括引弧尖端、灭弧装置和底部螺杆，引弧尖端设置在灭弧装置的顶端，底部螺杆设置在灭弧装置的底端并接地设置，灭弧装置包括一个及以上的密封灭弧单元，或者反冲灭弧单元和一个及以上的密封灭弧单元，密封灭弧单元与密封灭弧单元首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地，反冲灭弧单元设置在密封灭弧单元的顶端。反冲灭弧单元设置在密封灭弧单元的顶端。

【技术实现步骤摘要】
一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法


[0001]本专利技术涉及灭弧防雷
，尤其涉及一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法。

技术介绍

[0002]雷电是大自然中的气体放电现象，在雷电放电过程中，呈现出电磁效应、热效应以及机械效应，对于建筑物和电气设备有很大的危害性。通常我们利用避雷针来保护建筑物、高大树木等避免遭受雷击，避雷针的作用是吸引雷电击于自身，通过接地装置将雷电流迅速泄入大地。
[0003]但是避雷针仍存在一些弊端。当巨大的雷电流通过避雷针快速泄放到大地时，雷电流将会巨大的瞬时电磁场，这个巨大的电磁场将会影响处于这个磁场之中的电子设备、通讯设备、电力系统的线路，这些设备可能产生额外的感应电流，轻则会产生装置误动作，重则会造成设备损坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法，解决
技术介绍
中提到的技术问题。在避雷针内增添了液体灭弧单元。液体灭弧单元增强了灭弧过程中产生的压强，能够迅速截断电弧，减小电流幅值，避免泄放雷电流对电力电子设备造成损坏。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，包括引弧尖端、灭弧装置和底部螺杆，引弧尖端设置在灭弧装置的顶端，底部螺杆设置在灭弧装置的底端并接地设置，灭弧装置包括一个及以上的密封灭弧单元，或者反冲灭弧单元和一个及以上的密封灭弧单元，密封灭弧单元与密封灭弧单元首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地，反冲灭弧单元设置在密封灭弧单元的顶端。
[0007]液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向绝缘管中心的作用力，进行截断电弧、减小电流幅值和陡度、避免产生反击电压和降低感应雷过电压。
[0008]进一步地，密封灭弧单元设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极和下电极密封设置，密封管内设置有绝缘油，密封管的侧边设置有裙边。
[0009]进一步地，密封管还包括陶瓷管和保护外壳，保护外壳设置在陶瓷管的外侧，裙边设置在保护外壳的外侧。
[0010]进一步地，上电极包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电
极固定在陶瓷管和保护外壳的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管内，下电极包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管和保护外壳的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管内，且与底部金属电极连接。
[0011]进一步地，密封灭弧单元设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极和下电极密封设置，密封管内设置有绝缘油，密封管的侧边设置有裙边，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅，灭弧栅横向长度大于密封管的二分之一内径。
[0012]进一步地，上电极的底部设置有上尖端电极，下电极的上端设置有下尖端电极，上尖端电极和下尖端电极相对竖直设置，上尖端电极和下尖端电极均为石墨电极。
[0013]进一步地，灭弧栅由绝缘材料制成，灭弧栅设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅相间设置，同一半圆上的灭弧栅之间设置有凸墩，一个半圆内侧壁的凸墩与另一个半圆内侧壁的灭弧栅相对设置。
[0014]进一步地，反冲灭弧单元包括接闪电极、反冲管体、反冲管裙边和底部接闪电极，接闪电极设置在反冲管体的顶端，反冲管裙边设置在反冲管体的侧边，反冲管体内部设置为反冲空孔，反冲空孔的低端设置有底部接闪电极，所述接闪电极和底部接闪电极均为石墨电极，反冲管体内设置有绝缘液体，所述底部接闪电极密封设置在反冲空孔的底部。
[0015]一种衰减雷电流强度和陡度避雷针的方法，方法包括如下步骤，
[0016]步骤1：雷电形成前，雷云与大地之间形成一个雷电场，由于静电感应，绝缘管内感应出与雷云极性相反的电荷，并在密封的绝缘管中积聚，由于液体是不可压流体，所以电荷无法自由移动，最终会在绝缘管内形成电弧链；极性相同的电荷间产生互相排斥的库仑力，由于绝缘管密封，库仑力作用在管壁上形成反作用力，截断感应电荷链；
[0017]步骤2：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波；
[0018]步骤3：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油上时，静止的绝缘油某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递；
[0019]步骤4：由于密封管内设置有灭弧栅，电弧在密封管的长度变长，同时设置凸墩(9)增加密封管的表面积，液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，集中对电弧通道进行冲击灭弧，完成灭弧。
[0020]进一步地，步骤2的具体过程为:在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波；
[0021]步骤3的具体过程为：当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹；
[0022]步骤4的具体过程为，液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端
拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，完成灭弧。
[0023]本专利技术由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
[0024]本专利技术截断电弧迅速，电弧在液体中放电产生液电效应，迅速形成冲击压力波，冲击电弧在刚刚形成之时就立即被截断，减少碳排放，液体介质替代了原有的导电金属，更加安全清洁，能有效减少碳排放，有效抑制残压——液体灭弧单元能够迅速截断电弧，减小电流的幅值，避免泄放雷电流造成巨大残压，对电力设备造成损坏，冲击电弧重燃被延迟，陶瓷管内的高压破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减50％以上。
附图说明
[0025]图1是本专利技术结构示意图；
[0026]图2是本专利技术第一种密封灭弧单元结构示意图；
[0027]图3是本专利技术第二种密封灭弧单元结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：包括引弧尖端(12)、灭弧装置和底部螺杆(13)，引弧尖端(12)设置在灭弧装置的顶端，底部螺杆(13)设置在灭弧装置的底端并接地设置，灭弧装置包括一个及以上的密封灭弧单元(A)，密封灭弧单元(A)与密封灭弧单元(A)首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地。2.根据权利要求1所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封灭弧单元(A)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)。3.根据权利要求2所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封管还包括陶瓷管(3)和保护外壳(5)，保护外壳(5)设置在陶瓷管(3)的外侧，裙边(4)设置在保护外壳(5)的外侧。4.根据权利要求3所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：上电极(1)包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管(3)内，下电极(6)包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管(3)内，且与底部金属电极连接。5.根据权利要求1所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封灭弧单元(A)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅(9)，灭弧栅(9)横向长度大于密封管的二分之一内径。6.根据权利要求5所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：上电极(1)的底部设置有上尖端电极(8)，下电极(6)的上端设置有下尖端电极(11)，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)相对竖直设置，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)均为石墨电极。7.根据权利要求6所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：灭弧栅(9)由绝缘材料制成，灭弧栅(9)设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅(9)相间设置，同一半圆上的灭弧栅(9)之间设置有凸墩(9)，一个半圆内侧壁的凸墩(9)与另一个半圆内侧壁的灭弧栅(9)相对设置。8.根据权利要求7所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：还包括反冲灭弧单元，反冲灭弧单元设置在密封灭弧单元(A)的顶端，反冲灭弧单元包括接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巨丰，王嬿蕾，陈宇宁，卢杨，骆耀敬，宋永锋，李浩，何琪文，贾征浩，
申请(专利权)人：南宁超伏电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：