一种雷闪防护装置，其具有接地的富兰克林杆和附着到杆并限定其周围预定大小的预定总体形状的导电装置。雷闪防护装置特别被设计为限制与雷雨相关联的周围基本场下的电晕放电量，同时，上行先导初始要求在雷闪先导下行过程中保持不变。雷闪防护装置具有基本上对来自污染、昆虫、虫子或水滴的沾染物不敏感的电晕初始电压。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及雷闪防护，特别涉及改进的雷闪防护装置。
技术介绍
众所周知，大多数雷闪放电与主要带有负电荷的云有关。如FaroukA. M. Rizk的 "Modeling of Lightning Incidence to Tall Structures Part I: Theory" (IEEE. Trans, on Power Delivery, Vo1.9, No. 1, January 1994, pp.162-171)以及Farouk A. M. Rizk的"Modeling of Lightning Incidence to Tall Structures Part II: Application" (IEEE Trans, on Power Delivery, Vol.9,No.1， January 1994, pp.172-193 )所阐释，面临两大类雷击来自极 高结构的上行闪络以及与负下行梯级先导相关联的最为普遍的雷击。负下 行梯级先导净皮负空间电荷鞘(sheath)所围绕，负空间电荷鞘在负先导接 近地面时，在任何接地物体上感应正(镜像)电荷。接地结构越高以;s^ 是接近下行负先导路径，接地结构上的感应电荷越大。已经知道，雷击电流是在从中值为25-35kA的几kA到几百kA的宽 广范围内变化的统计变量。结构的吸引半径一一即下行先导可被该结构捕 获的、该结构周围的最大径向距离一一随着与负空间电荷套(jacket)相 关联的雷击电流以及结构高度而增大。近些年来，基于对长气隙击穿物理现象的研究的i^艮，我们对不同地 面结构^L闪电击中的机制的理解得到显著进步。特别地，接地物体在雷击 机制中扮演的角色已经得到澄清。如Farouk A. M. Rizk的"Modeling of Transmission Line Exposure to Direct Lightning Strokes" (IEEE Trans, on Power Delivery, Vol.5, October 1990, ppl983-1997 )所详述，建模已经显示， 吸引半径包含两部分由该结构放射的正先导所跨的主要部分；构成正负先导尖端(tips)之间最后一跳(finaljump)的较小部分。静电场分析显示，任何接地结构表面上的或附近的早期电场增强主要 由已经由于云电荷和/或下行负先导已在接地结构上感应的正电荷导致，且 这远远超过由于云电荷和/或下行先导自身导致的背景场。取决于接地物体 的结构特性，当发生周围空气的电离时，达到由于感应电荷而产生的起始 场，导致电晕放电和正流光(streamer)形成。取决于接地结构的几何形 状和感应正电荷的量，正流光的长度能增长到测量范围内。如Farouk A. M. Rizk的"A Model for Switching Impulse Leader Inception and Breakdown of Long Air-Gaps" (IEEE Trans, on Power Delivery, Vol.4， No. 1， January 1989， pp.596-606)以及Farouk A. M. Rizk 的 "Switching Impulse Strength of Air Insulation: Leader Inception Criterion" (IEEE Trans, on Power Delivery, Vol. 4, No. 4， October 1989， pp.2187-2195)中所详述，如果正流光达到临界大小，在到结构的流光接 合处形成高导电茎(stem)，并由此形成正先导。与具有大约400-500kV/m 的平均梯度的正流光相反，先导梯度是先导电流和其存在的持续时间的函 数。对于1A的电流，先导梯度可能为30-50kV/m，也即正流光梯度的大 约十分之一，但是对于100A的数量级的先导电流，先导梯度可下降到 2-3kV/m那么低。这显示，与正流光相反，正先导能够行驶100m范围内 的距离，而不需要不切实际地高的电位。重要的是，不是从地面结构放射出的每个正先导将会完成轨道从而在 最后一跳中面对下行的负先导。随着正先导从该结构行进得越来越远，其 动作将越来越多地受到例如先导尖端之前的电场、空间电位等参数的决定，当条件对于连续传播不适合时，正先导停止，开始正流光/正先导过程的有 关接地结构不被击中。被下行负雷闪击中的物体是这样的物体由于其感应正电荷，其"成 功"地产生长的正流光，导致在增大的电场的区域内行进从而与逼近的下 行负雷闪先导相遇一一称为"最后的一跳，，——的正先导的形成。最后一500-600kV/m时发生。因此，如果目的在于相对于被 隊护物体的对应概率 使得对避雷针的雷击概率最大化，倘若避雷针尖端的条件对于创造长的正 上升流光/先导来说是理想的话，则将具有很大好处。雷闪防护实践可被分为两个大类。第一类是富兰克林杆或是架空地 线一一其目的在于为雷击电流给出到地的优先路径并因此防止可能的损 坏一一的变化。大多数情况下，这些系统不声称影响雷击发生的概率。应当注意，传统避雷针的性能受到其对发生下行梯级先导之前的周围 基本场(ground field)的反应的影响。这样的周围基本场通常在晴好天气 条件下具有大约100V/m的数量级，然而，由于雷闪之前的云电荷，可能 在2kV/m-20kV/m的范围内变化，如G. Simpson在"Atmospheric Electricity During Disturbed Weather ，， ( Geophysics Memories , Meteorological Office, London, No.84， 1949， ppl-51)中所阐释。与先导下行过程中后面的场变化相比随时间变化相对较为緩慢的这些 电场可在雷雨中一直持续长达几分钟，如R. B. Anderson在"Measuring Techniques in Lightning" (R.H. Golde编，1977， Voll， Chapter 13， P.441)中所提到的那样。然而，在连续雷闪放电之间，云电荷再生导致 10s数量级的緩慢周围场持续时间。这由M. A. Uman和U. A. Rakov在"A Critical Review of Nonconventional Approaches to Lightning Protection" (American Meteorological Society, December 2002， pp 1809-1820 )中详细 介绍。由上面可以明了，避雷针通常暴露于混合类型的压力(stress),其 具有由于周围基本场而导致的緩变分量，继以由于下行先导引起的快得多 的分量。由于周围基本场产生显著空间电荷的避雷针将倾向于自我保护， 力口C.B.Moore、 G.D.Aulich、 W.Rison在"Measurements of Lightning Rod Responses to Nearby Strikes" ( Geophysical Researc本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种雷闪防护装置，其包含： 接地的富兰克林杆；以及 导电装置，其被附着到所述杆，并限定在其周围预定大小的预定总体形状，导电装置的形状和大小被设计为：对于连续上行先导初始空间电位低于最大周围基本场空间电位的高于地面的给定位置，在干 与湿的条件下，防护装置的电晕初始空间电位与连续上行先导初始空间电位一致，而对于连续先导初始空间电位超过最大周围基本场空间电位的另一高于地面的给定位置，防护装置的电晕初始空间电位高于最大周围基本场空间电位且低于连续上行先导初始空间电位，防护装置的电晕初始空间电位实质上对由于沾染物引起的表面前突不敏感。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：法鲁克AM里兹克，阿姆鲁里兹克，
申请(专利权)人：法鲁克AM里兹克，阿姆鲁里兹克，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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