CN103594931A - 主动式微波诱导避雷系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种主动式微波诱导避雷系统。利用微波作为上行先导，进而达到主动率先引雷入地的目的。本系统主要由大气电场检测装置、数据处理装置、诱导装置和雷电保护电路四部分构成。大气电场检测装置主要用于实时检测大气电场的场强；数据处理装置，连接大气电场检测装置和诱导装置；诱导装置包括接闪器、微波产生电路、天线和接地装置；雷电保护电路保护系统不被雷电流损坏。本发明有别于传统的避雷方式，解决了传统避雷过程中诸多问题，是一种更加主动、更加可靠、保护范围更大的防雷避雷方法。

Description

主动式微波诱导避雷系统

技术领域

本发明涉及到了防雷避雷工程领域，特别设计了一种主动式的微波避雷系统。

背景技术

避雷防雷技术，大体上可以分为常规防雷保护方式和非常规防雷保护方式两种。

常规防雷保护方式又称为传统防雷装置。可分为防直击雷电、防感应雷电和综合性防雷电。防直击雷的避雷装置一般由三部分组成。即接闪器、引下线和接地体；其中接闪器又分为避雷针、避雷线、避雷网。防直击雷装置最常用就是我们日常生活常见的避雷针。防感应雷电的避雷装置主要是避雷器。避雷器能释放雷电也可以释放电力系统操作过程中的过电压能量，保护设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路的电器装置。避雷器通常接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当由于雷电等原因使过压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。对同一个保护对象同时采用多种避雷装置，称为综合性防雷电。

非常规防雷保护方式又可称为主动式防雷保护方式。有别与传统的被动式避雷针方式，利用激光束、火箭、水柱或者放射性物质等，形成一个提前的上行先导，可以将雷电引入到大地当中，从而达到主动引雷入地的目的。主动式避雷针等防雷装置进行主动雷电防护，这些防雷装置称为非常规防雷装置。非常规防雷装置主要有以下几种。

（1）激光引雷：用强度足够的激光束射向雷云，来定向引导雷电，起到主动截雷或引雷效果。

（2）火箭引雷：用小火箭牵引一条金属丝直接发射到雷云中实现人工触发雷击而达到引雷目的。

（3）水柱引雷：利用脉动加压或高压水枪将水柱射向雷云形成引雷通道的方法。

（4）放射性避雷针：在避雷针等接闪装置顶部预先装土放射性物质或感应圈，加大空气电离程度，提高引雷效率。起到增高避雷针高度的作用。

（5）排雷器：在被保护物的顶部放置一个能生成与雷云同极性电荷的装置，使其下方形成一个排雷区，起到防雷作用。

主动式避雷针体积小，保护范围广等优点尤其适合一些比较大型的现代化建筑或重要的标志建筑和一些大型设施。它已被全球范围内十几万个工程项目采用，如卢浮宫、巴黎圣母院、北京故宫、五棵松体育馆、香港会展中心、上海体育场以及国内外众多的高层建筑、电厂、炼油厂、机场、微波台站等今后将会得到越来越广泛的应用。在我国，主动式避雷针获得了越来越广泛的应用。

我们所发明的微波诱导防雷系统的亦属于非常规防雷保护也就是主动式避雷保护的一种。它解决了传统避雷针被动接闪、二次雷击效应严重的局限。用这种避雷针能独立地保护建筑物，在同等条件下，要比普通避雷针减少支数、降低高度。

发明内容

本发明的目的是设计一种新型的主动式避雷防雷系统。本系统主要包括四部分组成：大气电场检测装置、数据处理装置、诱导装置和雷电保护电路四部分构成。大气电场检测装置主要用于检测到大气电场的模拟量；数据处理装置主要用于模拟量数字量转换和给后续诱导装置发送发射微波的信号，其连接大气电场检测装置和诱导装置；诱导装置包括接闪器、天线、微波产生电路和接地装置；雷电保护电路保护系统不被雷电流损坏。

按照本发明的主动式微波诱导避雷系统，其特征在于：使用微波作为率先引雷入地的上行先导，并将大气电场场强的检测、微波的产生与发射及雷电保护集成与一体。大气电场检测装置用于检测大气电场的场强，并将采集到的模拟量送到数据处理装置做数字化处理；诱导装置用于产生微波及接受来自数据处理装置的发射微波的信号；雷电保护电路用于保护整个系统的安全。

特别需要指出的就是，本发明把微波作为主动式避雷的诱导基质，不仅安全可靠，还使雷电保护半径大大提高。

通过下面结合附图对本发明实施方式的详细描述可进一步理解本发明的各种目标、特征和优点。

附图1是本发明的总体框图。

附图2是本发明具体连接示意图。

附图3是大气电场检测装置内部示意图。

具体实施方式

以下结合附图描述本发明的具体实施方式：

图1示出了本发明的总体框图。本发明的系统分为四个部分：大气电场检测装置、数据处理装置、诱导装置和雷电保护电路。

附图2给出了整个系统的具体连接示意图。大气电场检测装置用于实时的检测装置附近处的大气电场的模拟量，其内部具体设计详见图3。大气电场检测装置采集到大气电场的模拟量后，将此值输出给数据处理装置。数据处理装置主要有两个作用：一是接受大气电场的模拟量，并通过模拟量/数字量转化器也就是ADC模块转换为数字量；二是给后续诱导装置中的微波发射装置发送发射微波的信号。针对第二个方面来说，我们预先将极有可能发生雷电时，此时大气电场场强值作为临界值输入到数据处理装置中。当通过数据处理装置转化后的数字化的大气电场值低于此临界值时，不给后续的诱导装置发送发射微波的信号；当高于此临界值时，数据处理装置给诱导装置发送发射微波的信号。将微波产生电路产生的微波，经天线发送出去。

如附图2所示，诱导装置主要包括接闪器、微波产生电路、天线和接地装置。接闪器用于接收雷电，并引雷入地。微波产生电路用于产生微波，天线用于发射微波。当数据处理装置发送发射微波的信号时，微波产生电路将产生的微波通过天线发射出去，从而加大空气当中的离子电流，进而率先形成引雷的上行先导，将雷电通过微波形成的通路引到接闪器上。天线与接闪器之间不是一条通路，两者之间由雷电保护电路隔离，所以闪电电流不会从天线的通路入地，这就对天线进行了保护。

附图3为大气电场检测装置的内部示意图，其采用场磨式的大气电场采集装置，由转子和定子组成。通过电机不停的带动转子切割大气电场，从而在定子上产生正比与大气电场的微弱的模拟信号量，经过前置放大电路的放大，进而得到比较理想的大气电场场强的模拟量。最后将此模拟量输入给数据处理装置，进行如上所述的处理。 

Claims (6)

1.一种主动式微波诱导避雷系统，由大气电场检测装置(1)、数据处理装置(2)、诱导装置(3)和雷电保护电路(4),其特征在于使用微波作为主动引雷入地的上行先导。

2.如权利要求书1所述的微波诱导避雷系统，其特征在于集大气电场场强采集、微波产生与发射及相关雷电保护于一体。

3.如权利要求书1所述的微波诱导避雷系统，其特征在于数据处理装置（2）处理来自大气电场检测装置（1）的信号，并给诱导装置（3）发送发射微波的信号。

4.如权利要求书1或3所述的诱导装置（3），其特征在于包括接闪器（5）、天线（6）、微波产生电路（7）。

5.如权利要求书4所述的微波产生电路（7），其特征在于产生微波并接受来自数据处理装置（2）的信号。

6.如权利要求书4所述的天线（6），其特征在于发射微波，并将微波率先作为上行先导引导接闪器（5）上。

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