CN104394641A - 雷电收集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储电和供电技术领域，具体涉及一种雷电收集系统；包括雷电接收装置，所述雷电接收装置包括塔体和引雷装置；所述塔体内设有可切换为接收雷电或避雷模式的避雷控制装置，所述塔体外连接避雷装置和雷电监测装置；所述引雷装置安装在塔体顶部，并通过导线与雷电监测装置和避雷装置连接；还包括设置在雷电接收装置之后的雷电瞬间存储装置，所述雷电瞬间存储装置包括由多个超级电容并联组成的电容池，在雷电瞬间存储装置后设置输出孔，在输出孔后连接蓄电池组；采用本发明技术方案的雷电收集系统，可安全接收雷电能量、将雷电能量储存并转化为电力输出。

Description

雷电收集系统

技术领域

本发明涉及储电和供电技术领域，具体涉及一种雷电收集系统。

背景技术

雷电是大气中的放电现象。在大气层中，云层间或云和地之间的电位差增大达到一定程度时，即发生猛烈放电现象（闪电）。可见，雷电的产生首先与大气层中的云有关，如层积云、雨层云、积云、积雨云等，最重要的则是积雨云,在积雨云的生成与发展的同时，云体会带有大量电荷，一般云体上部带正电荷，中部和下部带负电荷，底部又有一部分带正电荷。当浓积云发展到积雨云阶段，其中有的区域电位梯度大到每厘米几千伏特，甚至上万伏特时，才会有闪电发生，在闪电的同时，放电的路径上空气的温度瞬息间可以增高几万度，空气因急剧增热而膨胀就会引起空气的剧烈振动、冲击、爆炸，产生强烈的雷鸣（打雷），亦称雷暴。

一般雷击分为3个阶段，即先导放电、主放电、余光放电,雷电流通过金属导体，当导体截面不够大时，甚至可使其熔化，遇到易燃物质，可能引起火灾。在全世界范围内，每秒钟的雷击次数约为600次。雷击放电的电量大约为25-100C，据此估算，雷击点的发热量大约500-2000J。在雷电流流过的通道上，物体水分热气化而激烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000-6000N，因而可使人体组织、建筑物结构等断裂破坏，从而导致人员伤亡、建筑物破坏等。

我们知道，雷电具有超级强大的电流、电压的特点，同时雷电也有强大的破坏力，由于雷电具有瞬间能量大的特点，目前还没有接收和转换如此巨大能量的成熟技术，人类只能采用避雷措施来减少雷电造成的破坏和损失，而现有的技术设备条件下很难将其吸收、转化、利用，使巨大能量眼睁睁地看着白白的浪费掉，而不能造福于人类。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种安全接收雷电能量、将雷电能量储存并转化为电力输出的雷电收集系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种雷电收集系统，包括雷电接收装置，所述雷电接收装置包括塔体和引雷装置；所述塔体内设有可切换为接收雷电或避雷模式的避雷控制装置，所述塔体外连接避雷装置和雷电监测装置；所述引雷装置安装在塔体顶部，并通过导线与雷电监测装置和避雷装置连接；还包括设置在雷电接收装置之后的雷电瞬间存储装置，所述雷电瞬间存储装置包括由多个超级电容并联组成的电容池，在雷电瞬间存储装置后设置输出孔，在输出孔后连接蓄电池组。

采用上述技术方案的雷电收集系统具有如下优点：1、通过用引雷装置将雷电引入超级电容中，设置在雷电接收装置和蓄电池之间的雷电瞬间存储装置由多个超级电容并联组成，超级电容充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上，利用并联后的大容量电容池进行缓冲，能针对雷电的瞬间能量进行安全快速存储；2、在雷电瞬间存储装置后设置输出孔，在输出孔后连接蓄电池组，直接利用超级电容对蓄电池组充电，最后可通过转换成市电送入电网，使得能量快速转移并得到合理利用，使得雷电能量储存并转化为电力输出；3、通过把雷电收集起来，并且将其变害为利，减轻了雷击对人民财产及国家财产的威胁，同时也为国家的发展提供了一种新的能源。

作为优选方案，为了安全接收雷电能量，避免超级电容池遇潮或造成损坏，所述电容池外套有保护壳。

作为优选方案，为了避免单个容量太大，进而造成加工制造的困难大，制造成本高，维修成本高，所述超级电容的容量在2F~4F之间，所述超级电容的耐压值在1.5KV以上。 

作为优选方案，为了便于转换电压的极性，在所述雷电接收装置后设置脉冲变压器，脉冲变压器后连接全桥。

作为优选方案，为了对电路进行快速过压保护，避免在每个超级电容被损坏的情况下而损坏到其它超级电容，所述超级电容均与全桥的输出端之间采用瞬变电压抑制二极管连接。

作为优选方案，考虑到超级电容充满电时，可保护超级电容不会被雷电击穿，所述脉冲变压器的输出端连接有过载保护电路。

附图说明   

图1为本发明的雷电收集系统的结构示意图；

图中：1-雷电接收装置，2-引雷装置，3-雷电监测装置，4-避雷装置，5-避雷控制装置，6-脉冲变压器，7-过载保护电路，8-全桥，9-瞬变电压抑制二极管，10-保护壳，11-电容池，12-蓄电池组，13-保护回路。

具体实施方式   

下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明： 

如图1所示：本发明提供一种雷电收集系统，包括雷电接收装置1，雷电接收装置1包括塔体和引雷装置2；塔体内设有可切换为接收雷电或避雷模式的避雷控制装置5，塔体外连接避雷装置4和雷电监测装置3；引雷装置2安装在塔体顶部，引雷装置包括引电针（图中未标示），并通过导线与雷电监测装置3和避雷装置4连接，雷电收集系统还包括设置在雷电接收装置1之后的雷电瞬间存储装置，雷电瞬间存储装置包括由多个超级电容并联组成的电容池11，在雷电瞬间存储装置后设置输出孔，在输出孔后连接蓄电池组12，在电容池11外套有保护壳10，超级电容的容量在2F～4F之间，所述超级电容的耐压值在1.5KV以上，在雷电接收装置1后设置脉冲变压器6，脉冲变压器6后连接全桥8，超级电容均与全桥8的输出端之间采用瞬变电压抑制二极管9连接，所述脉冲变压器的输出端连接有过载保护电路7，所述过载保护电路7采用继电器，其设置在脉冲变压器6的输出端与全桥8之间；在脉冲变压器6的输入端还连接有保护回路13，保护回路13也可采用继电器,超级电容充满电时，过载保护电路7的继电器断开，将保护回路13的接触器闭合，这样可以保护超级电容不会被雷电击穿，该雷电收集系统在设置时，建厂地址选择在一个有高山、雷电发生频繁、很少有飞机飞过的地方，同时为避免雷电的误击，可将厂房建于半山腰或山脚下，引雷装置2的引电针建于山顶的最高处，还可用铁塔或钢筋混凝土塔使得引雷针直立。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。 

Claims (6)

1.一种雷电收集系统，包括雷电接收装置，所述雷电接收装置包括塔体和引雷装置；所述塔体内设有可切换为接收雷电或避雷模式的避雷控制装置，所述塔体外连接避雷装置和雷电监测装置；所述引雷装置安装在塔体顶部，并通过导线与雷电监测装置和避雷装置连接；其特征在于：还包括设置在雷电接收装置之后的雷电瞬间存储装置，所述雷电瞬间存储装置包括由多个超级电容并联组成的电容池，在雷电瞬间存储装置后设置输出孔，在输出孔后连接蓄电池组。

2.根据权利要求1所述的雷电收集系统，其特征在于：所述电容池外套有保护壳。

3.根据权利要求2所述的雷电收集系统，其特征在于：所述超级电容的容量在2F～4F之间，所述超级电容的耐压值在1.5KV以上。

4.根据权利要求1或3所述的雷电收集系统，其特征在于：在所述雷电接收装置后设置脉冲变压器，脉冲变压器后连接全桥。

5.根据权利要求4所述的雷电收集系统，其特征在于：所述超级电容均与全桥的输出端之间采用瞬变电压抑制二极管连接。

6.根据权利要求5所述的雷电收集系统，其特征在于：所述脉冲变压器的输出端连接有过载保护电路。