CN103560399B - 具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置，涉及防雷技术中的直击雷防护领域。本装置包括从上到下依次连接的接闪器（1）、先导激励球（2）、限流本体（3）和安装基座（4）；所述的先导激励球（2）由保护球壳（21）、先导激励元件（22）和绝缘环（23）组成；所述的限流本体（3）由连接金具（31）、伞盘（32）、支撑管（33）和灌封胶（34）组成。本发明具有激励迎面先导提前放电的功能，提高了保护范围，克服普通避雷针保护范围的不确定性；具有降低雷电流陡度和限制雷击电流幅值功能；能有效阻止上行雷的形成与发生；耐受雷电能力强，具有自恢复功能。

Description

具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置

技术领域

本发明涉及防雷技术中的直击雷防护领域，尤其涉及一种具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置，可广泛应用于电力、通信、石油石化和建筑等各行业的直击雷防护。

背景技术

目前，世界上的直击雷防护方法主要是在固定的建/构筑物上安装富兰克林避雷针，其特点是利用自身的高度使雷云电场发生畸变，将雷电吸引于自身，代替被保护物受雷击。

避雷针在吸引雷电的同时有以下缺陷：避雷针的保护范围小且存在不确定性；当上升陡度极大，幅值为几十至几百千安的雷电流流过避雷针时，会引起针体、引下线和接地体的电位急骤升高，造成对保护物的反击；雷击时人及动物在雷击点附近地面或接触引下线，会受到很高的跨步电压或接触电压作用而危及生命；同时流过避雷针的强大雷电流在其四周空间形成的感应电磁场会引设备的误动及损坏，特别是对弱电设备、易燃、易爆品，采用传统避雷针进行防护时，极易引起巨大损失；在承受雷击时，传统避雷针及其它避雷针难免存在上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服普通直击雷防护技术存在的缺点和不足，提供一种具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置。

本发明采用以下技术方案：

本装置包括从上到下依次连接的接闪器、先导激励球、限流本体和安装基座。

工作原理：

在雷云电场作用下，本装置中的先导激励球和具有一定电阻的限流本体参加并影响雷电的发展从而达到提前放电及限制雷电流的目的。

①当雷云产生下行先导时，在雷云电场的作用下，激励球内先导激励元件启动，接闪器顶部产生强烈的电游离，形成迎面先导，并向上迅速发展，与下行先导汇合，将云中电荷按上述确定的先导通道轨迹，并经过限流本体和安装基座等泄放到大地。由于本发明有上述激励迎面先导产生的功能，与同等高度的避雷针相比具有提前放电功能，具有更大的保护范围。

②由于雷电流经过由半导电高分子材料制成的、具有一定电阻和耐压水平的限流本体，雷电主放电过程被大大削弱，雷电流的幅值与陡度被限制到极低的水平。

③在雷电活动的初始阶段，限流本体的作用能有效阻止上行雷的产生，对于高层建构筑物而言，上行雷占总雷击次数的50%。

本发明具有下列优点和积极效果

①具有激励迎面先导提前放电的功能，提高了保护范围，克服普通避雷针保护范围的不确定性；

②具有降低雷电流陡度和限制雷击电流幅值功能；

③能有效阻止上行雷的形成与发生；

④耐受雷电能力强，具有自恢复功能。

附图说明

图1是本装置的结构示意图（简图）；

图2是本装置的结构示意图（详图）；  

图3是图2的局部放大图；

图4是先导激励元件的结构示意图。

图中：

1—接闪器；

2—先导激励球，

21—保护球壳，22—先导激励元件，23—绝缘环；

3—限流本体，

31—连接金具，32—半导电高分子材料伞盘，33—支撑管，34—灌封胶；

4—安装基座。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、直击雷防护装置的结构

1、总体

如图1，本装置包括从上到下依次连接的接闪器1、先导激励球2、限流本体3和安装基座4；

顶端设置有接闪器1，接闪器1与先导激励球2采用螺纹连接，先导激励球2与限流本体3采用螺栓连接，限流本体3与安装基座4采用螺栓连接，安装基座4与铁塔采用螺栓连接。

2、功能部件

1）接闪器1

如图1，接闪器1是一种金属管，其上端为圆锥状，下端带有螺纹以利于连接，由不锈钢制成，有上市产品。

其功能是接闪雷电流，

2）先导激励球2

如图2，先导激励球2由保护球壳21、先导激励元件22和绝缘环23组成；

其位置和连接关系是：在保护球壳21内设置有先导激励元件22和绝缘环23，接闪器1、先导激励元件22和绝缘环23依次连接。

①保护球壳21

保护球壳21是一种不锈钢空心球；其功能是保护先导激励元件22。

②先导激励元件22

如图４，先导激励元件22是一种由若干个石墨片221和聚四氟乙烯片222交替叠放形成3～6个气体间隙及绝缘支撑件223、上金属连接部件224、下金属连接部件225和锁紧螺钉226组成的机构；

其功能是提前放电。

③绝缘环23

绝缘环23是一种绝缘环状体，由绝缘材料制成；其功能是将保护球壳22与限流本体3进行电气绝缘并将二者连接起来。

3）限流本体3

如图３，限流本体3由连接金具31、伞盘32、支撑管33和灌封胶34组成；

连接金具31处于上下两端，支撑管33在内部，外部套上伞盘32，在支撑管33与伞盘32的间隙中充填灌封胶34；连接金具31和支撑管33及外部灌封胶34、伞盘32构成的整体用销钉和环氧胶粘剂连接。

①连接金具31

连接金具31其形状是端部为法兰盘，其余部分为中空柱状，由金属制成；其功能是起连接作用。

②伞盘32

伞盘32其形状是带有伞裙的中空结构，由半导电高分子材料模压而成，形

成3～100 kΩ的电阻层；

其功能是限制雷电流。

③支撑管33

支撑管33其形状是圆柱管，由玻璃钢制成；

其功能是起支撑作用。

④灌封胶34

灌封胶34选用硫化硅橡胶，灌入伞盘32和支撑管33的间缝隙之中；其功

能是起隔离空气及防潮作用。

4）安装基座4

如图1，安装基座4是一种常用的基座，由金属制成。

其功能是起支撑作用并与铁塔连接。

二、直击雷防护装置的制造工艺

①限流本体3的制造：

采用模压方法生产伞盘32，根据生产条件可一次成型硫化至设定的长度，也可先成型硫化单个的伞群再组装成设定的长度；支撑管33穿入半导电高分子材料伞盘32中，灌入灌封胶34；待灌封胶34硫化后安装上下连接金具31即形成限流本体3。

②先导激励球2与限流本体3的组装：

第一步将先导激励元件22与限流本体3的连接金具31用螺栓进行连接；第二步把绝缘环23从先导激励元件22上部套入并与限流本体3接触，然后将保护球壳21套入并将下部嵌入绝缘环23中；第三步用垫片和螺母固定先导激励元件22和保护球壳21。

③整体组装：

限流本体3与安装基座4用螺栓进行连接，接闪器1与先导激励球2螺纹连接，安装基座4与被保护物的铁塔采用螺栓连接。

三、试验结果

1、提前放电时间

通过高压实验室模拟试验，相对于相同高度的普通避雷针，具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置的提前放电时间为20μs。

2、限流比

通过高压实验室模拟试验，在相同试验条件下，具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置与普通避雷针相比，限流比为 1000倍以上。

Claims (1)

1.一种具有提前放电及限制雷电流功能的直击雷防护装置，其特征在于：

包括从上到下依次连接的接闪器(1)、先导激励球(2)、限流本体(3)和安装基座(4)；

所述的先导激励球(2)由保护球壳(21)、先导激励元件(22)和绝缘环(23)组成；

在保护球壳(21)内设置有先导激励元件(22)和绝缘环(23)，接闪器(1)、先导激励元件(22)和绝缘环(23)依次连接；

保护球壳(21)是一种不锈钢空心球；

先导激励元件(22)是一种由若干个石墨片(221)和聚四氟乙烯片(222)交替叠放形成3～6个气体间隙及绝缘支撑件(223)、上金属连接部件(224)、下金属连接部件(225)和锁紧螺钉(226)组成的机构；

绝缘环(23)是一种绝缘环状体；

所述的限流本体(3)由连接金具(31)、伞盘(32)、支撑管(33)和灌封胶(34)组成；

连接金具(31)处于上下两端，支撑管(33)在内部，外部套上伞盘(32)，在支撑管(33)与伞盘(32)的间隙中充填灌封胶(34)；连接金具(31)和支撑管(33)及外部灌封胶(34)、伞盘(32)构成的整体用销钉和环氧胶粘剂连接；

连接金具(31)其形状是端部为法兰盘，其余部分为中空柱状；

伞盘(32)其形状是带有伞裙的中空结构；

支撑管(33)其形状是圆柱管。