对于避雷的改进制造技术

一种用于建造物或场所，包括位于所述建造物或所述场所的ＥＳＥ空中端的避雷系统，其特征在于，至少有一个ＤＳＥ部件位于所述建造物或所述场所上，与所述ＥＳＥ空中端相距合适，由此扩展所述ＥＳＥ空中端的防护半径。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及对于避雷的改进，特别涉及对于避雷针(或者说得更具体些，避雷针系统的空中端部分)的闪电俘获效率的改进。背量技术本杰明·富兰克林在1752年证实，电被吸引至削尖的金属件。在1753年，他详细地描述了包括尖头杆的避雷针。在稍后的信中，以及在观看了英国电学家的实践之后，他观察到尖端将产生电晕，通过将电流放入空气，以缓慢的方式使空气电离。然而，他还评论说，用钝的杆俘获雷击可能更有效。自富兰克林时代以来，有很多专利技术用来改进原先的富兰克林尖头避雷针的俘获能力。这些专利技术包括多点、放射性增强、以电池为动力的火花发生器；风力驱动的高压发生器；以及最近的多点空中端，这些空中端在雷暴雨下发生的天然电场存在时产生火花。这种多点空中端的一个例子已在美国专利4,480,146中揭示。在科学方面，越来越多的人承认，上述尖端电晕在其上方产生空间电荷。这种空间电荷介于雷云和接地点之间，其作用改变了在所述尖端观察到的电场。在这一过程，作为主放电先导的渐近引下线必须更逼近接地点以触发一上引拦阻放电。正是上、下放电空气间隙的闭合最终完成了雷云至地地电气通道。这一闭合造成了雷击点。近年来，从接地导体引起早期上引放电有两个一般的概念。这两个概念构成了称之为早期流光放射(Early Streamer Emission，ESE)空中端的新技术的基础。一种ESE空中端采用脉冲布局以消除出现上引流光时观察到的停顿。另一种，如在美国专利4,760,213(J.R.冈姆莱)中所揭示的，在存在静电场时采用一种球面形状以减小电晕。同样的装置在先导引下线引道的火花隙处产生触发脉冲。触发脉冲产生自由电子电离和光致电离以帮助引上线的形成。另一种技术试图藉在“闪络点(flashover point)”产生前中和雷云和特殊位置之间电荷差异以在该特殊位置防止雷击。这样一种“耗散系统”在美国专利5,043,527中有揭示(R.B.卡本特尔)。在美国专利5,043,527的揭示中，有多个电晕产生点，并有一条能耗散在雷云中电荷的权利要求。该装置设计成在时间上和在电流幅值上推迟上引放电或引上线的形成，或者靠在先导引线或引下线能形成之前耗散雷云来防止上引放电或引上线的形成。第三种方法，称为延迟流光放射(Delayed Streamer Emision，DSE)概念，假设先导引线将形成，但试图延迟来自大地端的响应。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一改进的避雷系统和方法。因此，本专利技术的一个主要形式是对于一建造物或场所提供一种避雷系统，该系统包括一位于所述建造物上或在所述场所的ESE空中端，其中至少有一个DSE部件放在所述建造物上或放在所述场所，离开所述ESE空中端适当的距离，由此来扩展所述ESE空中端的保护半径。本专利技术的另一个主要形式是提供一种避雷方法，其中，把一个或多个ESE空中端与多个DSE部件适当加以安排，以保护将雷击引至所述一个或数个ESE空中端的建造物或场所。本专利技术的又一主要形式是为一建造物或场所提供一种避雷系统，其中，相应于各自正或负的引上线时间优势，把多个无源避雷终端装置在所述建造物或所述场所作适当组合，以扩展一次收集器的吸引半径。本专利技术的又一形式是提供DSE部件，其中，DSE部件包括多个提供电晕形成点的向上散开的尖顶，而该部件的串联阻抗防止假雷电引上线的出现及其造成的传播。附图概述下面将结合附图详细描述本专利技术，其中附图说明图1是用以确定一建造物上的通常的富兰克林避雷针的吸引半径的略图；图2是类似于图1的略图，以ESE空中端来代替富兰克林避雷针；图3是类似于图1和图2的略图，按照本专利技术，将ESE和DSE两种空中端安装就位；图4是按照本专利技术一个实施例的DSE阵列的侧视图；图5是适于安装在建造物护墙上的一DSE部件的透视图；图6是另一种图5部件的透视图。本专利技术的最佳实施方式图1示出确定在建造物12上的通常的富兰克林避雷针10的吸引半径的一种布局。我们必须首先决定产生一个代表引发距离的半径D(雷击距离)的球面S1所需的防护程度。这一距离由在引下线上的电荷来设置。它是在开始建立引上线时由引下线的头部至地电势点(earth point)的距离。引下线电荷也与接着发生的雷击的峰值放电电流相关。有许多研究者已对后者进行了测量，现在已能统计地对高于一给定的峰值电流以上所有放电作防护。例如，首次雷击放电中的93％超过10kA，它与约3库仑的引线电荷相关联。然而，尽管富兰克林避雷针可能建立引上线并进行传播，对富兰克林避雷针10画一按比例的球面S1并不能保证避雷针不被雷击。竞争来自建造物上的其他点。可以画出一等概率L轨迹，其中富兰克林避雷针和其他的结构突出物具有同样的概率发起一引上线。现在参照澳大利亚标准AS1768-1991，在此等概率轨迹内部是收集体积V。这提供了防护半径RP，在图1中，该半径(RP1)没有延伸至建造物的所有部分，因而是不适当的。在图2中，示出了ESE14的作用。图中我们看到包含了Δ1项，它是由ESE作用而得的距离优势。在通常情形下，从达到临界的电场强度的时刻到引上线实际升空和传播的时刻之间有一时延。减小这一时延可表示为增加引发距离。Δ1由ESE空中端14的时间优势乘以引上线的传播速度得出，以得到一距离优势。对于建筑物仍然保持引发距离D的常规点，没有Δ1。Δ1的作用是把球面半径增加至代表引发距离的球面S2的半径。还要注意，其他的结构点未变，使上述作用更合适。因而防护半径RP要比图1中的防护半径增加(见图2中的RP2)。一ESE空中端在增加吸引能力方面的作用可由图2清楚地看出，收集体积增加，见图2中的IV。在图3中，示出按照本专利技术的一种做法，其中外结构点16可以不具有引发距离D。点16设计得产生电晕并实际上延迟对引上线的引发。具体地说，对于外结构点提供DSE装置，这些装置适当加以配置，用以扩展防护区域，这在下面将会明白。这样，点16的引发距离将是D—Δ1。图3示出，这样的一延时藉进一步增加RP值而实际上增加了ESE空中端的俘获能力。这样，RP3(图3)比RP2(图2)和RP1(图1)都要大。在本专利技术中，我们用电几何模型(electrogeometric model)来解释由ESE和DSE空中端的作用组合带来的好处，并揭示一具有DSE特征的空中端结构的设计。在已经提到的4,760,213号美国专利中已经详细描述了ESE空中端，并将该专利的揭示包括在此作为参考。在这样一个ESE空中端中，预放电电晕的减少以及触发电弧的存在对早升空能力有贡献。这一能力也能在其他ESE装置中获得。如所述，DSE概念与在4,760,213号美国专利中揭示的是相对立的。现在的目的是由设计寻找一些结构点，这些点可与ESE空中端相配套，并对这些点提供延迟产生引上线的装置。这些装置是多点金属系统，该系统设计得可在这些系统的上方立刻产生空间电荷。本专利技术中采用的装置不是用来俘获放电而只是用来推迟引线的产生，从而俘获优先级由ESE空中端决定。其他类型的DSE装置也可用在本专利技术的系统中。图4示出按照本专利技术的多个部件18，用这些部件来延迟上引线引发，并符合本专利技术的系统的DSE标准。这些部件利用下述物理性质的组合1.有一系列产生充足的电晕/空间电荷的尖端。2.有一允许插入控制阻抗的绝缘块。3.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于建造物或场所，包括位于所述建造物或所述场所的ESE空中端的避雷系统，其特征在于，至少有一个DSE部件位于所述建造物或所述场所上，与所述ESE空中端相距合适，由此扩展所述ESE空中端的防护半径。2.如权利要求1所述的避雷系统，其特征在于，多个DSE部件围绕一ESE空中端以适当的距离隔开，以促使发生在所述系统附近的雷击击中所述ESE空中端。3.如权利要求2所述的避雷系统，其特征在于，所述ESE空中端与所述DSE部件是无源装置。4.如权利要求3所述的避雷系统，其特征在于，每个所述DSE部件包含多个电晕形成点和一个串联阻抗，以阻止雷电引上线的引发和其后的传播，一DSE部件内电晕形成点之间的间隔大体上相等，并且相邻部件和相邻点之间的间隔也大体上相等。5.如权利要求4所述的避雷系统，其特征在于，把所述DSE部件以相隔一定距离的方式安装在狭长的基座带或角形带上，以装在要避雷的建造物的护墙上，所述基座带构成一接地板。6.一种避雷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·理查德·冈姆莱，斯蒂芬·约翰·冈姆莱，
申请(专利权)人：国际保护咨询控股公司，
类型：发明
国别省市：