CN1022726C - 一种具有消雷和收贮雷电能的设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同时具备消除雷电和将雷电能收贮起来的设备，它由雷电感应器、限流滤波器、极性判别器和特制蓄电池组成，雷电感应器能在500米半径以内，根据雷电场的强弱，将电流直接消散入地，或通过限流滤波器送到极性判别器存贮在蓄电池内，整套设备可安装在建筑、通讯、电力线路和设备上，即消除了雷电危害，又可利用新能源。

Description

本发明涉及一种具有消雷和收贮雷电电能的装置。

为了防御雷击这种自然灾害，人们经过长期的实践，发明了避雷针、避雷器、避雷网，对防止雷击取得了积极的效果，但这些避雷装置或设施在还存在着防护范围小，要求接地电阻很小等问题，所以雷击现象仍不断发生。随着科学技术的发展，近年来人们研究和试验了各种各样的消雷器，如美国雷电消除公司推出了有直流高压电通入大气的消雷装置，中国专利公报也公开了一些消雷器，但已公开的这些消雷器一般只能消除直接雷击，对平行雷、绕击雷则因为消雷器的结构（如底部平直，消雷针只指向空中上方或水平方向）及所用的材料导致消散电流太小，一般只有几毫安到几百毫安，因而无法完全消除雷击。整个消雷器如有导磁材料（如普通钢材），还会使消雷器在消除雷击时产生严重剩磁，这样就不能快速地感应雷电场的极性变化。此外，在公开的资料和文献中，还没有找到如何将灾害性的雷电转变成为人类所需能源的报导。

本发明的目的是提供一种既能消除闪电雷击，并在雷电形成之初就能根据雷电场的强度将雷电提前消散，又能通过接收系统将雷电能贮存起来的具备雷电消散和收贮双重功能的设备。

本发明以下面方式实现：设计一个能感应一定范围电场的雷电感应器，这种感应器吸引的电流可直接引入大地，又可以通过本设计人申请的用П型滤波原理做成的限流滤波消雷器，以下简称限流滤波器（CN91216547.2，《输电线路消雷器》）的电感线圈，再接到极性判别器后充入用特制的蓄电池，变化瞬间或雷电能超过蓄电池所能接收的能量则由限流滤波器安全引入大地，较稳定的电流就会通过雷电接收装置将电能贮存起来从而达到保护建筑物、电力和通讯线路及设备又利用雷电的目的。

本发明使用在现场即可抑制和消除雷电的形成，它能在半径500米以内根据雷电场的强度，以几毫安至25安培的消散电流将雷电消散掉，（雷电闪击以微秒千安培至万安培放电，雷电感应器以安培级电流持续几分钟至更长时间放电），并通过雷电接收装置将雷电能贮存起来，从而达到既消除雷电又应用雷电的目的。另一方面又可将有害的雷电转变成人类所需的电能。

雷电能否安全被收贮起来关键在于限流滤波器（如图2中间部分）能否在蓄电池（24）充满后或出故障不能充电时，能安全地将雷电流引入大地。该限流滤波器能将判别充电是否正常并能及时调整电流是进行充电还是对地放电。其过程是这 样实现的：当雷电频率变化很大时，限流滤波器的电感线圈（18）将阻止它的变化，同时内金属板（13）、接地金属板（14）和外金属板（15）所组成的电容将高频电流通过接地端（19）滤波引入地下。低频雷电流则通过限流滤波器的输出端（20）流入极性判别端（21），充入特制蓄电池（24）。当充电已满或蓄电池故障无法充电，这时雷电场的高压将使电极针（16）对极板（17）进行放电，金属板与限流滤波器的输入端（11）与输出端（20）之间用绝缘子隔开，从而完成充电及保护分流的功能（限流滤波器具体结构见本设计人申请的《输电线路消雷器》CN91216547.2）。

以下结合附图说明本发明的实施结构：

图1A是本发明雷电感应器的主视结构图;

图1B是本发明雷电感应器的俯视结构图;

图2是雷电感应器与限流滤波器及雷电收贮装置连接结构图;

图中部分名称：

1、引雷针    2、引雷塔    3、消雷针

4、钢架    5、支撑杆    6、绝缘架

7、电流引下线    8、固定支撑杆    9、绝缘物垫

10、固定基座    11、限流滤波器输入端    12、绝缘子

13、内金属板    14、接地金属板    15、外金属板

16、电极针    17、电极    18、电感线圈

19、接地端    20、输出端    21、极性判别器

22、极性判别器输出端    23、负极输入端    24、蓄电池

25、正极输入端    26、负极    27、正极    28、大地

图1及图2已经给出了本发明的一种实施例结构，图中的雷电感应器可设计成椭球状，（也可设计为其它形状，但椭球状效果最好）。雷电感应器用不导磁钢（如不锈钢，不要使用铝材，因为它与不同材料的接触面将产生电离和发热效应）设计成半椭球钢架（4），球面上沿钢架密布等距离的用不导磁钢做成的消雷针（3），并使钢针指向空间的各个方位，但至少有一根针指向地面。球的中心向上用不导磁钢装成一个高出消雷针的引雷塔（2），塔上安装指向空中的引雷针（1）。整个雷电感应器组装在固定基座（10）上，其电流引下线（7）接在雷电接收装置输入端（11）。雷电感应器下部是固定支撑杆（8），并用绝缘垫物（9）隔开。支撑杆（5）用绝缘架（6）与雷电感应器相绝缘。雷电感应器上形成一个球形电位电场，其中引雷塔上电场高于其它各方位电场。在空中雷电荷形成的过程中，雷电感应器上将感应出与雷电荷相反的电荷。引雷塔（2）上的强电场将雷电场的 场强方向引向雷电感应器，使雷电感应器与雷电荷之间形成一个最强电场（与雷电感应器以外任何一点相比），该电场逐渐对地放电，使电场逐渐减弱从而达到消雷目的，雷电场对地释放的电能引到雷电接收装置上，即可贮存雷电能。

由感应器消散下来的电流经过限流滤波器和极性判别器（21），然后分别经过极性判别器输出端（22）充入两组特制蓄电池（24）的一端负极（26）和正极输入端（25），蓄电池的另一正极（27）和负极（26）则接入大地（28）。限流过滤器工作过程达到以下标准：雷电感应器上空产生雷电场的瞬间，限流过滤器通过接地端（19）对地导通，当电流相对稳定时，雷电流则流入极性判别器（21）。极性判别器可由两组半导体器件组成（如二极管，要求二极管耐流一百安培，反向击穿电压5000伏）完成正负电流的整流和分流，分流后则充入特制的蓄电池（24）（蓄电池最好是采用充电电流范围宽，充电电压范围大的高性能蓄电池）。

本发明的安装方法：雷电感应器应安装在距地20米以上及高出被保护物1.5米以上，可直接将固定支撑杆焊接在铁塔上或直立固定在建筑物上，限流滤波器、极性判别器、蓄电池安放在地面上，电流引下线（7）接入雷电接收装置（如图2）即可成为一套消雷与贮蓄雷电的装置，要求蓄电池的正极（27）和负极（26）和接地端（19）的接地电阻小于10欧姆。

Claims (4)

1、一种具有避雷和收贮雷电电能的设备，包括引雷针、引雷塔、雷电感应器及接地部分，其特征在于：该设备还有限流滤波器、极性判别器(21)以及两组蓄电池(24)等，雷电感应器装在引雷针(1)的下方，由雷电感应器接出的电流引下线(7)接到限流滤波器的输入端(11)，再经极性判别器(21)接到蓄电池(24)。

2、根据权利要求1所述的设备，其特征在于雷电感应器是椭球状或其它形状，它由钢架（4）、支撑杆（5）、绝缘架（6）、电流引下线（7）构成，钢架（4）上分布有等距离的消雷针（3）。

3、根据权利要求1所述的设备，其特征在于极性判别器（21）可由半导体器件做成。

4、根据权利要求1所述的设备，其特征在于限流滤波器由电感线圈（18）和内金属板（13）、接地金属板（14）、外金属板（15）构成，内金属板和外金属板上有电极针（16），接地金属板上有电极（17）和接地端（19）。

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