CN100456400C

CN100456400C - 电容避雷球装置

Info

Publication number: CN100456400C
Application number: CNB2004100302845A
Authority: CN
Inventors: 庄洪春
Original assignee: Individual
Current assignee: Beijing Fukunxing Lightning Protection Technology Co ltd
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2024-03-23
Also published as: CN1674179A

Abstract

一种电容避雷球装置，能使被保护目标不遭雷击。该装置包括：被保护目标(6)；电荷放大器(3)，用于放大来自避雷球的极性相反的电荷，并向被保护目标(6)和避雷帽(2)输送电荷；避雷球(1)，在避雷球(1)上有避雷帽(2)，所述避雷球(1)和避雷帽(2)是导电体，所述避雷球(1)和避雷帽(2)之间电绝缘。该装置还能对被保护目标遭雷击的危险性做出预警。

Description

电容避雷球装置

技术领域

本发明涉及避雷装置，特别涉及电容避雷球装置。

背景技术

避雷技术已有近3个世纪的研究历史。经典的避雷针是18世纪50年代由富兰克林发明的。其原理是用一根高过被保护建筑物的接地导体针，在出现雷击危险时，针尖的电场强度率先达到击穿空气的值而首先被雷击中，从而保护了建筑物。

到了现代化和信息化的当今社会里，室内越来越多的微电子设备经受不了避雷针引雷入地所产生的电磁辐射而损坏，因此，避雷针保护不了现代化信息装备，时代进步要求避雷技术的适应和更新。1995年本发明人的发明专利提出了全新思路的避雷技术，能使被保护对像不遭直接雷击。该技术不用接地，可适合地面固定目标，也适合地面、水面、空中的移动目标。对于地面固定和移动目标，该避雷新产品叫等离子避雷球。根据该专利，使被保护对像不遭直接雷击的方法是使被保护目标上的感应电荷消失。技术上是把避雷球受雷电感应而产生的相反极性的电荷放大输到被保护目标上，对消那里的感应电荷。

上述等离子避雷球技术中，球本身也在同样雷电环境中，存在同样的雷击危险性。该技术使避雷球不遭雷击的方法是，在球表面上覆盖一层足够浓度的大气等离子气层。由于导电率足够高，该气层及时地把避雷球上的感应电荷导到空气中，从而产生不了高电场和强电流，因此不会再遭雷击。在大气中产生如此高浓度等离子气层的技术难度较大，稳定性较差，成本较高(见中国专利申请95117424.X、99126666.8、002664364、03103706.2)。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单的电容避雷球装置，代替等离子气层的功能，不让避雷球遭雷击。

为实现上述目的，一种电容避雷球装置，包括：

被保护目标6；

电荷放大器3，用于放大来自避雷球的极性相反的电荷，并向被保护目标6和避雷帽2输送电荷；

避雷球1，在避雷球1上有避雷帽2，所述避雷球1和避雷帽2是导电体，所述避雷球1和避雷帽2之间电绝缘。

附图说明

图1是电容避雷球装置的示意图。

具体实施方式

如图1所示，整个电容避雷球装置包括避雷球1、避雷帽2、电荷放大器3、控制器4及避雷瓦5等部件。在避雷球1外安装有避雷帽2。避雷帽盖在避雷球上。避雷球与避雷帽间有绝缘介质，构成球型电容，因此可叫做电容避雷球。绝缘介质可以是空气、陶瓷或其他绝缘材料。电容避雷球装置的作用功能如下：当雷击越来越临近时，避雷球1和被保护目标6上都出现越来越强的感应电荷。当感应足够强时，避雷球1输给电荷放大器3相反极性的电荷，则电荷放大器3向避雷瓦5输送电荷，中和那里的感应电荷，使避雷瓦5及被保护目标6不遭雷击。同时，电荷放大器3同样也向避雷帽2输送电荷，中和那里的感应电荷，使避雷帽2及避雷球1同样也不遭雷击。由于雷击危险存在一段时间，例如，100微妙，甚至数分钟。因此，对感应电荷的中和也必须维持足够长的时间，直至雷击危险已消失。所以，放大器输出的相反极性电荷到达被保护目标后会随时间衰减，衰减快慢取决于被保护目标的电阻和放大器的输出阻抗。当被保护目标电阻小时，往往衰减太快，因此，要求放大器输出能量很大。这时可以在被保护目标上加避雷瓦5，使被保护目标上的电阻大大提高，从而减轻对放大器输出能量的要求。如果安装有避雷带7的被保护目标6的电阻比较大，则被保护目标6上不需要安装避雷瓦。

避雷球1由导电体制成，如不锈钢、铜、铁或其他金属导体。避雷球的形状可以是球形，也可以是椭球形或其它没有尖端放电的曲面，甚至是平面。避雷帽为导体，导体为不锈钢、铜、铁或其它金属导体。避雷帽的形状是球形、椭球形或没有尖端放电的光滑曲面或平面。所述避雷帽放置在避雷球前面迎着雷击来袭方向。

放大器3把来自避雷球的与感应电荷相反极性的电荷线性或非线性的放大后，输出给被保护目标和避雷帽。

放大器3也可以是开关型。控制器产生触发脉冲使开关开通，把事先储存的电荷接通到被保护目标和避雷帽。

根据电荷存储的方式不同，开关型电荷放大器分三种：①电容储存电荷的开关型电荷放大器。当控制器触发开关，把电荷输送到被保护目标上后，电荷的衰减时间常数正比于被保护目标电阻。为了得到足够长的保护持续时间，要求电荷的衰减时间常数足够长，因此本法适合电阻大的被保护目标。对于电阻小的被保护目标就必须加避雷瓦，以增大电阻。②电感储存电流的开关型电荷放大器。当控制器触发开关，把电荷输送到被保护目标上后，电荷的衰减时间常数反比于被保护目标电阻。因此本法适合电阻小的被保护目标。而无须加避雷瓦。③谐振回路储存电荷的开关型电荷放大器。谐振回路内，电能在前半周储存在电容上，后半周储存在电感上。若控制器在前半周把谐振回路断开并连接到被保护目标上作防雷保护，则相当于电容储存电荷的开关型电荷放大器。若控制器在后半周把谐振回路断开并连接到被保护目标上作防雷保护，则相当于电感储存电流的开关型电荷放大器。因此本法既适合于电阻小的被保护目标，又适合于电阻大的被保护目标，或者有时电阻大有时电阻小的被保护目标。

避雷帽的作用是既传递雷电感应的信息，又接受中和电荷。有些场合也可以不用单独的避雷帽，而用部份被保护对像的导电体表面。如车辆的导电体顶部，或导电体底盘就可作为避雷帽。避雷球可以是导体平板，放置在车顶的内表面(即下表面)但与车顶绝缘。不失普遍性，假设有一带正电荷的下行先导向下袭来时，车顶感应负电荷，车内的避雷球(片)上感应正电荷，相反极性的负电荷输入给放大器，经放大器放大并倒相，输出正电荷给车顶，中和那里的感应电荷，达到避雷的目的。避雷球(片)也可以放置在车底的内表面(即上表面)，或车底的外表面(即下表面)，但与车底绝缘。当带正电荷的下行先导向下袭来时，车底感应正电荷，车内的避雷球(片)上感应负电荷，相反极性的正电荷输入给放大器，经放大器放大但不倒相，输出正电荷给车顶，中和那里的感应电荷，达到避雷的目的。

本系统可以具有对被保护目标遭雷击危险性的预警功能。本系统的电荷放大器是用来自避雷球的感应电荷的相反极性的电荷作为输入信号。而避雷球上感应电荷的总量正比于避雷球表面的空气电场强度。电场强度是雷击危险性的唯一表征。因此，把电荷放大器的输入信号同时输给一报警线路(未示出)，对具体用户进行适当的标定，就可以对被保护目标遭雷击的危险性作出预警，甚至在能看到和听到电闪雷鸣之前就可以作出预警。

Claims

1.一种电容避雷球装置，包括：

被保护目标(6)；

电荷放大器(3)，用于放大来自避雷球的极性相反的电荷，并向被保护目标(6)和避雷帽(2)输送电荷；

避雷球(1)，在避雷球(1)上有避雷帽(2)，所述避雷球(1)和避雷帽(2)是导电体，所述避雷球(1)和避雷帽(2)之间电绝缘。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述避雷球的形状是球形、椭球形、没有尖端放电的光滑曲面或平面。

3.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述避雷帽的形状是球形、椭球形、没有尖端放电的光滑曲面或平面。

4.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述避雷帽放置在避雷球前面迎着雷击来袭方向。

5.按权利要求1所述的装置，其特征在于还包括放在被保护目标上的避雷瓦(5)。

6.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述电荷放大器是开关型放大器。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于所述开关放大器是电容储存电荷的开关型电荷放大器。

8.按权利要求6所述的装置，其特征在于所述开关放大器是电感存储电流的开关型电荷放大器。

9.按权利要求6所述的装置，其特征在于所述开关放大器是谐振回路储存电荷的开关放大器。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于还包括控制器，控制把谐振回路断开并连接到被保护目标上作防雷保护的断通时刻，当开关型电荷放大器的谐振回路内，电能在前半周储存在电容上，后半周储存在电感上，则当需要作为电容储存电荷的开关型放大器用时，把断通时刻设置在前半周内。而当需要作为电感储能的开关型放大器用时，把断通时刻设置在后半周内。

11.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述避雷帽用被保护目标导电体表面的一部份。

12.按权利要求1所述的装置，其特征在于还包括报警线路，用避雷球供给的雷电信息来启动报警线路，因此，能对被保护目标遭雷击的危险性作出预警。