CN105182113A - 一种避雷针实验方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种避雷针实验方法，其特征在于：采用连续放电电弧对避雷针进行测试，首先，将避雷针放在避雷针测试装置下，然后将避雷针测试装置交流电经过升压变压器升至3000V以上，并让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花，再利用连续电弧火花对避雷针进行测试。所述的让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花是：将避雷针测试装置的输入交流电源，经过一个由升压变压器、整流器、点火器、放电电极、主电容器和升压耦合变压器组合形成的连续电弧火花形成电路处理后，形成连续电弧火花，再利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行测试。

Description

一种避雷针实验方法及装置

技术领域

本发明涉及到一种避雷针实验方法及装置，具体来说是一种可以产生连续电弧对避雷针进行性能测试反应其保护性能优劣的实验方法及装置。属防雷试验技术领域。

背景技术：

避雷针，又名防雷针，是用来保护建筑物、高大树木和设备等避免雷击的装置。避雷针的原理是在被保护物顶端安装一根接闪器，用符合规格导线与埋在地下的泄流地网连接起来。避雷针规格必须符合GB标准，每一个防雷类别需要的避雷针高度规格都不一样。如果不按照国家规定的标准来进行防雷，其效果将大大打折扣，甚至会出现引雷入室的负面影响，因此在防雷产品出厂之前都需要进行防雷检测。可是目前市场上避雷针种类繁多，类型有五花八门，有提前放电，大保护角、消雷等各类避雷针。而避雷针的测试相对麻烦，需要的设备价值高，测试费用高，现阶段所采用的测试方法为脉冲放电的型式，测试结果也存在着一定的局限性，不能全面的反应出避雷针在实际使用时候的效果，很有必要对现有的防雷检测方式及装置进行改进。

通过专利检索没发现有与本发明相同技术的专利文献报道，与本发明有一定关系的专利主要有以下几个：

1、专利号为CN201310463798，名称为“变电站避雷针塔安全性评定方法”的发明专利，该专利公开了一种变电站避雷针塔安全性评定方法，包括步骤有：(1)将避雷针塔按高度方向平均分成四个部分，分别计算各部分的风载荷等效集中力；（2）获得各部分的等效集中力后，在有限元数值模拟软件中，建立避雷针杆的完整等效集中力模型；(3)确定避雷针塔结构中承受应力较大的部位和较小的部位；(4)确定服役若干年钢材性能是否发生了劣化；(5)分析避雷针杆的疲劳寿命。

2、专利号为CN201320038577，名称为“一种带电路检测装置的避雷针用放电计数器”的实用新型专利，该专利公开了一种带电路检测装置的避雷针用放电计数器，包括光电耦合器、电压比较器、电路检测装置、微控制器和显示器，所述的光电耦合器的输入端连接避雷针上大电流放电保护装置的信号开关触点，其输出端通过一个滤波器连接电压比较器的输入端，电压比较器的输出端连接微控制器的输入端，微控制器的输出端连接显示器，所述的微控制器上还连接有一个存储器，该存储器为可移动非易失存储器。

3、专利号为CN200820191482，名称为“架空输电线路和避雷针雷电流全参数在线监测装置”的实用新型专利，该专利公开了一种架空输电线路和避雷针雷电流全参数在线监测装置，涉及电力系统电气设备防雷技术。本监测装置的结构是：电流传感器、雷击信号采样单元、数据接收和GPRS、BT传输单元、INTERNET网和用户终端依次连通，FTP服务器和INTERNET网连接；太阳能电池板、蓄电池和电压变换器依次连接，电压变换器分别与雷击信号采样单元、数据接收和GPRS、BT传输单元连接。

所以上述这些专利虽然都涉及到防雷系统的检测，也提出了一些检测的改进技术方案，但都只是提出对在线系统或装置的检测，功能单一，且系统结构复杂，难以准确进行产品的实验检测，仍有待进一步加以改进。

发明内容

本发明的目的在于针对现有避雷针实验所存在的问题，提出一种新的避雷针实验方法及装置，该种避雷针实验方法及装置可以有效减少测试结果的局限性，更加全面的反应出避雷针在实际使用时候的效果。

为了达到这一目的，本发明提供了一种避雷针实验方法，采用连续放电电弧对避雷针进行测试，首先，将避雷针放在避雷针测试装置下，然后将避雷针测试装置交流电经过升压变压器升至3000V以上，并让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花，再利用连续电弧火花对避雷针进行测试。

进一步地，所述的让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花是：将避雷针测试装置的输入交流电源，经过一个由升压变压器、整流器、点火器、放电电极、主电容器和升压耦合变压器组合形成的连续电弧火花形成电路处理后，形成连续电弧火花，再利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行测试。

进一步地，所述的经过一个由升压变压器、整流器、点火器、放电电极、接收电极、主电容器和升压耦合变压器组合形成的连续电弧火花形成电路处理是指：将输入交流电经过升压变压器升至3000V以上，然后经过整流器全波整流电路进行整流后，将对主电容器充电；同时主电容器和升压耦合变压器的初级线圈构成一个LC振荡回路；当主电容充电后，两个极板之间的电势差达到一定程度时，会击穿点火器处的空气，这时，由于LC振荡，会产生一定频率的高频电磁波；同时放电电极的对地等效电容和次级线圈也会形成一个LC振荡回路；当初级回路和次级回路的LC振荡频率相等时，在点火器点火导通的时候，初级线圈发出的电磁波的大部分会被次级的LC振荡回路吸收；此时放电电极和地面的电势差是无限大的，因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧；电弧由接收电极接收，形成连续电弧火花，利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行检测。

进一步地，所述的将交流电经过升压变压器升至3000V以上是：采用220V，50Hz市电输入，通过升压变压器对其进行升压。升压变压器的初极线圈连接市电，次级线圈连接整流器的输入端。所述的升压变压器需要将电压升高到3000V以上。

进一步地，所述的经过整流器全波整流电路进行整流是：在升压变压器后面连接整流器；整流器为由四个（或四组）高压二极管组成的全波整流桥，整流器有着高达6000V以上的反向击穿电压，以满足系统工作时整流器不被高电压击穿损坏；整流器连接主电容器和点火器的一端；主电容器连整流器的两线之间，整流器用来对主电容器进行充电。

进一步地，所述的主电容器采用多个电容串并联的型式组合而成，以达到系统所需要特定的容值；同时每一个单个电容元件上须并联用于放电保护用的电阻，阻值选用100M欧以上的大阻值电阻。

进一步地，所述的点火器一端连接整流器正极输出，即电容器正极端；另一端连接升压耦合变压器的初级线圈的输入端的一脚，同时升压耦合变压器初级线圈的另一个输入脚连接电容器的负极端；同时为整流器的负极端；点火器需满足长时间打火工作的要求，同时需有良好的续流遮断能力。

进一步地，所述的升压耦合变压器的初级一端连接点火器的一端，另一端连接主电容器的一端；升压耦合变压器的初级线圈和次级线圈为同心绕制达到能量最大的传递；而升压耦合变压器的次级线圈一端连放电电极，另一端连接大地和电弧接收电极；升压耦合变压器次级要求可靠连接大地，接地电阻小于1欧。

进一步地，所述的放电电极是一个有一定表面积且导电的圆型光滑物体，它和地面形成了一个对地等效电容。

进一步地，所述的电弧接收电极连接到大地和升压耦合变压器的接地端；电弧接收电极为一针尖型金属导体。

进一步地，所述的对避雷针进行检测包括：

当将接收电极换作避雷针，将避雷针以放电电极的中心轴为中心同心放置于放电电极的下方，实验时调节放电电极与避雷针的距离，检测避雷针放电性能；可放电的距离越大，则反应出避雷针放电性能更优越；

当将接收电极换作避雷针，避雷针以放电电极的中心轴为中心同心放置于放电电极的下方，将避雷针水平移动至放电电极与避雷针能放电的最远距离，以此检测避雷针保护角度，可放电距离越远则反应出避雷针保护角度越大；

当将接收电极换作有针尖避雷针，同时在放电电极的同心圆等距的地方放置提前放电避雷针或大保护角避雷针，在实验时通过比对就可以明显反应出有针尖避雷针性能，放电性能好的避雷针将更加吸引电弧放电，反之则没有电弧放电；通过对比可进一步反应出有针尖避雷针的性能，使避雷针测试更加的全面，提供更可靠的测试。

本发明的优点在于：

本实本发明与现有避雷针测试方法对比有以下方面的优点：

1）本发明是对现有避雷针测试方法一个补充，使用连续电弧对避雷针进行测试更进一步的体现避雷针的放电保所性能；

2）本发明可以明显的反应出避雷针的保护角度放电角度等性能；

3）本发明可更全面的了反应出避雷针在使用过程性能；

4）本发明结构简单，测试费用低，为一种更实惠避雷针测试装置。

附图说明

图1是本发明电路原理示意图；

图2是本发明一种测试方式示意图；

图3是本发明另一种测试方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例一

通过附图1可以看出，本发明涉及一种避雷针实验方法，采用连续放电电弧对避雷针进行测试，首先，将避雷针放在避雷针测试装置下，然后将避雷针测试装置交流电经过升压变压器升至3000V以上，并让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花，再利用连续电弧火花对避雷针进行测试。

进一步地，所述的让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花是：将避雷针测试装置的输入交流电源，经过一个由升压变压器1、整流器2、点火器3、放电电极4、接收电极10、主电容器5和升压耦合变压器6组合形成的连续电弧火花形成电路处理后，形成连续电弧火花，再利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行测试。

进一步地，所述的经过一个由升压变压器1、整流器2、点火器3、放电电极4、接收电极10、主电容器5和升压耦合变压器6组合形成的连续电弧火花形成电路处理是指：将输入交流电经过升压变压器1升至3000V以上，然后经过整流器2全波整流电路进行整流后，将对主电容器5充电；同时主电容器5和升压耦合变压器6的初级线圈7构成一个LC振荡回路；当主电容5充电后，两个极板之间的电势差达到一定程度时，会击穿点火器3处的空气，这时，由于LC振荡，会产生一定频率的高频电磁波；同时放电电极4的对地等效电容8和次级线圈9也会形成一个LC振荡回路；当初级回路和次级回路的LC振荡频率相等时，在点火器3点火导通的时候，初级线圈7发出的电磁波的大部分会被次级的LC振荡回路吸收；此时放电电极4和地面的电势差是无限大的，因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧；电弧由接收电极10接收，形成连续电弧火花，利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行检测。

进一步地，所述的将交流电经过升压变压器1升至3000V以上是：采用220V，50Hz市电输入，通过升压变压器1对其进行升压。升压变压器1的初极线圈连接市电，次级线圈连接整流器的输入端。所述的升压变压器需要将电压升高到3000V以上。

进一步地，所述的经过整流器全波整流电路进行整流是：在升压变压器1后面连接整流器2；整流器2为由四个（或四组）高压二极管组成的全波整流桥，整流器2有着高达6000V以上的反向击穿电压，以满足系统工作时整流器不被高电压击穿损坏；整流器2连接主电容器5和点火器3的一端；主电容器5连接于整流器与点火器3的两线之间，整流器2用来对主电容器5进行充电。

进一步地，所述的主电容器5采用多个电容串并联的型式组合而成，以达到系统所需要特定的容值；同时每一个单个电容元件上须并联用于放电保护用的电阻，阻值选用100M欧以上的大阻值电阻。

进一步地，所述的点火器3一端连接整流器2正极输出，即主电容器5正极端；另一端连接升压耦合变压器6的初级线圈7的输入端的一脚，同时升压耦合变压器6初级线圈7的另一个输入脚连接主电容器5的负极端；同时为整流器2的负极端；点火器3需满足长时间打火工作的要求，同时需有良好的续流遮断能力。

进一步地，所述的升压耦合变压器6的初级一端连接点火器3的一端，另一端连接主电容器5的一端；升压耦合变压器6的初级线圈和次级线圈为同心绕制达到能量最大的传递；而升压耦合变压器6的次级线圈9一端连放电电极4，另一端连接大地和电弧接收电极10；升压耦合变压器次级要求可靠连接大地，接地电阻小于1欧。

进一步地，所述的放电电极4是一个有一定表面积且导电的圆型光滑物体，它和地面形成了一个对地等效电容。

进一步地，所述的电弧接收电极10连接到大地和升压耦合变压器6的接地端；电弧接收电极为一针尖型金属导体。

进一步地，所述的对避雷针进行检测包括：

当将接收电极换作避雷针11，将避雷针11以放电电极的中心轴12为中心同心放置于放电电极4的下方，实验时调节放电电极4与避雷针11的距离14，检测避雷针11放电性能；可放电的距离越大，则反应出避雷针放电性能更优越（如附图2所示）；

当将接收电极换作避雷针，避雷针以放电电极的中心轴为中心同心放置于放电电极的下方，将避雷针水平移动至放电电极与避雷针能放电的最远距离，以此检测避雷针保护角度，可放电距离越远则反应出避雷针保护角度越大；

当将接收电极换作有针尖避雷针211，同时在放电电极4的同心圆213等距的地方放置提前放电避雷针或大保护角避雷针212，在实验时通过比对就可以明显反应出有针尖避雷针性能，放电性能好的避雷针将更加吸引电弧放电，反之则没有电弧放电（如附图3所示）；通过对比可进一步反应出有针尖避雷针的性能，使避雷针测试更加的全面，提供更可靠的测试。

很显然，本申请所列举的实施例只是为了对本发明的原理和结构做进一步描述所列举的实例，任何依据本发明的原理构思所做的一些改进都应属于本发明所保护的范围。

本发明的优点在于：

本实本发明与现有避雷针测试方法对比有以下方面的优点：

1）本发明是对现有避雷针测试方法一个补充，使用连续电弧对避雷针进行测试更进一步的体现避雷针的放电保所性能；

2）本发明可以明显的反应出避雷针的保护角度放电角度等性能；

3）本发明可更全面的了反应出避雷针在使用过程性能；

4）本发明结构简单，测试费用低，为一种更实惠避雷针测试装置。

Claims (10)

1.一种避雷针实验方法，其特征在于：采用连续放电电弧对避雷针进行测试，首先，将避雷针放在避雷针测试装置下，然后将避雷针测试装置交流电经过升压变压器升至3000V以上，并让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花，再利用连续电弧火花对避雷针进行测试。

2.如权利要求1所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的让避雷针测试装置通过连续电弧火花形成电路产生连续电弧火花是：将避雷针测试装置的输入交流电源，经过一个由升压变压器、整流器、点火器、放电电极、主电容器和升压耦合变压器组合形成的连续电弧火花形成电路处理后，形成连续电弧火花，再利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行测试。

3.如权利要求2所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的经过一个由升压变压器、整流器、点火器、放电电极、接收电极、主电容器和升压耦合变压器组合形成的连续电弧火花形成电路处理是指：将输入交流电经过升压变压器升至3000V以上，然后经过整流器全波整流电路进行整流后，将对主电容器充电；同时主电容器和升压耦合变压器的初级线圈构成一个LC振荡回路；当主电容充电后，两个极板之间的电势差达到一定程度时，会击穿点火器处的空气，这时，由于LC振荡，会产生一定频率的高频电磁波；同时放电电极的对地等效电容和次级线圈也会形成一个LC振荡回路；当初级回路和次级回路的LC振荡频率相等时，在点火器点火导通的时候，初级线圈发出的电磁波的大部分会被次级的LC振荡回路吸收；此时放电电极和地面的电势差是无限大的，因此在次级线圈的回路里面会产生高压小电流的高频交流电此时放电顶端会和附近接地的物体放出一道电弧；电弧由接收电极接收，形成连续电弧火花，利用所形成的连续电弧火花对避雷针进行检测。

4.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的将交流电经过升压变压器升至3000V以上是：采用220V，50Hz市电输入，通过升压变压器对其进行升压；升压变压器的初极线圈连接市电，次级线圈连接整流器的输入端；所述的升压变压器需要将电压升高到3000V以上。

5.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的经过整流器全波整流电路进行整流是：在升压变压器后面连接整流器；整流器为由四个（或四组）高压二极管组成的全波整流桥，整流器有着高达6000V以上的反向击穿电压，以满足系统工作时整流器不被高电压击穿损坏；整流器连接主电容器和点火器的一端；主电容器连整流器的两线之间，整流器用来对主电容器进行充电。

6.如权利要求5所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的主电容器采用多个电容串并联的型式组合而成，以达到系统所需要特定的容值；同时每一个单个电容元件上须并联用于放电保护用的电阻，阻值选用100M欧以上的大阻值电阻。

7.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的点火器一端连接整流器正极输出，即电容器正极端；另一端连接升压耦合变压器的初级线圈的输入端的一脚，同时升压耦合变压器初级线圈的另一个输入脚连接电容器的负极端；同时为整流器的负极端；点火器需满足长时间打火工作的要求，同时需有良好的续流遮断能力。

8.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的升压耦合变压器的初级一端连接点火器的一端，另一端连接主电容器的一端；升压耦合变压器的初级线圈和次级线圈为同心绕制达到能量最大的传递；而升压耦合变压器的次级线圈一端连放电电极，另一端连接大地和电弧接收电极；升压耦合变压器次级要求可靠连接大地，接地电阻小于1欧。

9.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的放电电极是一个有一定表面积且导电的圆型光滑物体，它和地面形成了一个对地等效电容。

10.如权利要求3所述的避雷针实验方法，其特征在于：所述的电弧接收电极连接到大地和升压耦合变压器的接地端；电弧接收电极为一针尖型金属导体。