CN1027720C

CN1027720C - 一种消闪限流灭雷设备

Info

Publication number: CN1027720C
Application number: CN 92110523
Authority: CN
Inventors: 王东生
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-09-08
Filing date: 1992-09-08
Publication date: 1995-02-22
Anticipated expiration: 2007-09-08
Also published as: CN1074312A

Abstract

本发明阐述了一种既能消灭突然而来的雷电闪击，又能将一定区域内缓慢积聚起来的雷云电荷提前消散的设备。这种设备是在单根、多根金属针或避雷线及金属架构成的引雷器的下方并联接有电感线圈和电阻，电感线圈和电阻的另一端接到铁塔或建筑物上，并通过铁塔或建筑物接地，接地电阻只要求铁塔或建筑物自然接地即可。这种设备比起以往的任何防雷设施(包括消雷器)有着体积小、重量轻、防雷、消雷迅速、可靠的效果，可广泛应用于一切需要防雷的场合。

Description

本发明涉及一种消闪限流灭雷设备。

传统的防雷方法是使用避雷针、避雷器、避雷带、避雷网等，这些防雷方式是吸引雷电闪击其本身，代替被保护物遭受雷击，但由于引下电流太大，常常引起二次雷击效应。七十年代末以来世界各地包括我国很多地方都研究了怎样消除雷电荷，防止雷电对地闪击的消雷器。这些消雷器的代表有：美国消雷器公司（LEA公司）的“消散阵列感应电离消雷装置”;武汉水电学院的“半导体少长针消雷装置”;能源部武汉高压研究所的“导体伞板型消雷器”;保定供电局的“塔型消雷器”等。这些消雷器能消除部分雷电荷，因上述消雷器都未能有效地抑制突变的先导通道，在雷电急速发展时，消雷器来不及消减雷云电场强度，就可能遭受雷击。而用体积庞大（一般直径都在6米以上），如果用于通信转播台上，则容易产生干扰和反射。此外，传统的避雷针对接地电阻的要求很高，给设计和施工增加了难度。

本发明的目的是提供一种既能消灭突然而来的雷电闪击，又能将一定区域内缓慢积聚起来的雷云电荷提前消散的设备，这种设备具有结构简单，兼备现有避雷针和消雷器的双重功能，并且可放弃传统避雷方式对接地电阻的苛刻要求。

本发明是在本发明人已申请的《一种具有消雷和收贮雷电能的设备》（CN91108036.8）和《一种具有消灭雷电闪击的设备》（CN92104536.0）的基础上，进一步改造和完善起来的。这两种消雷设备与传统避雷针及以往消雷器相比，最重要的结构是在雷电感应器的下面增设了限流滤波器或阻容滤波器，即使急速发展的雷云电场也无法在该设备的保护范围内发生闪击，进而逐渐削减了雷电场强度，这两种设备均经过有关单位现场试验和实验室的模拟试验，证明避雷和消雷功能比以往避雷、消雷设备有了很大的提高，但仍存在一些不足之处，如前一种（CN91108036.8）的限流滤波器制作工艺复杂，电极针与金属板之间要求较精确，后一种消雷设备的直径和高度过大，安装难度较大。

本发明所要解决的技术方案是：设计一个引雷器，该引雷器是由装在金属架上的单根或多根指向空中的金属针或避雷线构成，金属针或避雷线通过金属架或导线接在并联的电感线圈和电阻的一端，电感线圈和电阻的另一端用引下线通过铁塔或建筑物接地。

本发明的引雷器可安装在铁塔或建筑物上的支撑杆上，但金属架或金属针与主支撑杆之间安有绝缘子，金属架除了作为引雷针的支架外，还充当导线的作用。

电阻和电感线圈可以有多种实施方式，如电阻可在绝缘管内装上电阻砂或其它电阻材料，其形状结构除做成普通电阻的形式外，还可以做成高于引雷器金属针的放电针;电感线圈可用铁芯绕制。

本发明与已有技术的不同之处是电阻和电感的连接方式，但其结构更简单，具有体积小，重量轻，消雷效果比以往的避雷针（引雷针）或消雷器的防雷击、消雷效果更为迅速和可靠，更重要的是能改造现行高压输电线路上的架空避雷线的接地电阻状况。

以下结合附图说明本发明的原理和实施结构;

图1是单根金属针消闪限流灭雷设备剖面图;

图2是多根金属针消闪限流灭雷设备剖面图;

图3是高压输电线路与本发明的消闪限流灭雷设备连接和安装的结构图。

附图中，引雷器可以是装在金属架2上的单根或多根指向空中的金属针1或避雷线14，金属架2的作用除了作为引雷针1或避雷线14的支架外，还可作为导线的作用。引雷器的下部用绝缘子3隔开固定在主支撑杆6上，主支撑杆6可连接或固定在铁塔或建筑物上。引雷器（实际上是金属针1或避雷线14）用导线接在并联的电感线圈8和电阻5的一端，电感线圈8和电阻的另一端用引下线9通过铁塔10或建筑物接入大地11。

本发明的设备能够消灭雷电闪击及提前将雷云电荷消散的原理在于它既能抑制突变的先导通道，又能将雷电流分流后抑制至几十安培以下。当雷电闪击时，波头长度平均2.6微秒，幅值为几十千安培至数百千安培，瞬间电流变化值极大，这样，如果该电流流过电感线圈8时，电感线圈上将产生极大的反电动势和阻抗（如电感量1亨利以上，可使阻抗达100千欧姆以上），在此条件下，设电感线圈8产生的阻抗为Z₁（Z₁在100千欧姆以上），电阻5产生的阻抗为Z₂（Z₂为几千欧姆以上），只要满足Z₁>>Z₂，当金属针1上空的雷云电场欲将闪击金属针1时，电感线圈8将产生远远大于电阻5的阻抗，这样大部分的雷电流就分流到电阻5上。因为电阻5的阻抗在千欧姆以上，所以雷云电场就不可能对地闪击放电，因此，原来上百千安培的雷电闪击，就被限制到几十安培以下。上述过程完成后，由于对地释放的雷电流并未发生大的突变，这时电感线圈8又会出现远远小于电阻5的阻抗，雷云电场又欲将对金属针1发生闪击，此时电感线圈8的阻抗又出现远远大于电阻5的阻抗，雷云电场又将对金属针1发生闪击，这样大部分的雷电流又分流到电阻5上。上面所述过程的不断反复进行，使得雷云电场只能以几十安培以下的电流释放完雷云电荷。这就消除了传统防雷方法（如避雷针）受雷电闪击后几十千安培以上的雷电流所造成的几十千伏至几千千伏的反击地电位和感应电场。

又因为电感线圈8的直流阻抗和雷电闪击前的阻抗都很小（一般电感线圈8的直流阻抗可设计10欧姆以下）;所以，连接在其上的金属针1或避雷线14 在雷电闪击前是与大地11直接连通的，这样对单根金属针1来说，它的尖端引雷作用与传统的避雷针一样（但防雷功能已无传统避雷针强烈放电的缺点）;对多根金属针1来说，由于其能在雷云电荷生成后感应到比单根金属针1更多的异性电荷，因此，就能吸引更大范围内的雷云电场，使防雷保护范围增大;本发明设备可用于改造现行高压输电线路16上的架空避雷线路16的感应与反击，这样就不必再为每一根电线塔15的接地电阻进行严格的设计。

图中的金属针1可组成各种形状（如伞形、球形或单针），金属针1可用不锈钢、镀银钢针等，电阻5可用绝缘管内装电阻砂（如石棉和石墨的混合体或其它电阻材料）制成。对于多根金属针1的消闪阴流灭雷设备来说，电阻5可制成金属架2的支撑杆并用固定连接环13固定在主支撑杆6上，可伸出到高于金属针1的空间作为放电针12。电感线圈8可用铁芯绕制，整个设备安装在主支撑杆6上（电感线圈可安装在铁塔或建筑物上）。金属架2和主支撑杆6之间用绝缘子3隔开。主支撑杆6可焊接于铁塔或建筑物上，接地电阻只要求铁塔或建筑物的自然接地即可。

本发明的设备比起以往的任何防雷设施（包括消雷器）有着体积小，重量轻，防雷、消雷迅速、可靠的效果，可广泛应用于一切需要防雷的场合。

Claims

1、一种消闪限流灭雷设备，包括引雷器、金属架、电感和电阻，其特征在于：引雷器是由装在金属架(2)上的单根或多根指向空中的金属针(1)或避雷线(14)构成，金属针(1)或避雷线(14)通过金属架(2)或导线(4)接在并联的电感线圈(8)和电阻(5)的一端，电感线圈(8)和电阻(5)的另一端用引下线(9)通过铁塔(10)或建筑物接地。

2、根据权利要求1所述的消闪限流灭雷设备，其特征在于引雷器可安装在主支撑杆（6）上，主支撑杆（16）连接或固定在铁塔（10）或建筑物上，引雷器与主支撑杆（6）之间用绝缘子（3）隔开。

3、根据权利要求1所述的消闪限流灭雷设备，其特征在于电阻（5）为绝缘管内装电阻砂或装上其它电阻材料构成。

4、根据权利要求1所述的消闪限流灭雷设备，其特征在于电阻（5）为高于金属针（1）的放电针（12）。

5、根据权利要求1所述的消闪限流灭雷设备，其特征在于电感线圈可用铁芯绕制。