CN116780492A - 区域防雷方法、装置、设备及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种区域防雷方法、装置、设备及可读存储介质，本申请可以确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数；并进一步依据所述目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，来确定所述目标保护区域的区域面积；还可以确定所述目标保护区域的雷击路径；以便可以依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围；在确定所述目标保护区域的保护范围之后，可以进一步在所述目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置，以保护所述目标保护区域免受雷击。

Description

区域防雷方法、装置、设备及可读存储介质

技术领域

本申请涉及雷击防护技术领域，尤其涉及一种区域防雷方法、装置、设备及可读存储介质。

背景技术

在实际应用过程中，当需要预防雷击时，一般在雷云底部电场作用下，安装避雷针，由避雷针尖端感应出与雷云底部电场极性相反的电荷，达到电晕阈值电离周围空气形成上行先导与雷电下行先导相连接，建立雷电放电通道，把雷电吸引到针尖并把雷电流泄放到地。

但是这种避雷方案一般是针对某一个单独的个体，例如针对一栋楼进行避雷，而无法针对一个片区或者局部区域的多个单独的个体进行避雷，如果是针对同一片区域中的多个单独个体进行避雷，则需要单独为每个单独的个体安装避雷装置，其成本较高。

发明内容

本申请旨在至少能解决上述的技术缺陷之一，有鉴于此，本申请提供了一种区域防雷方法、装置、设备及可读存储介质，用于解决现有技术中难以对整个区域的多个单体建筑物进行雷电防护的技术缺陷。

一种区域防雷方法，包括：

确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数；

依据所述目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，确定所述目标保护区域的区域面积；

确定所述目标保护区域的雷击路径；

依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围；

在所述目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置。

优选地，若在所述目标保护区域的保护范围内安装一个目标避雷装置，则所述依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围，包括：

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域，

其中，

所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式如下：

其中，

A表示所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

r表示所述目标保护区域的两次雷击之间的距离，单位为米，根据风电场、高压输电线、建筑物、易燃易爆场所等的不同，r的取值范围[0.5km,4km]。

优选地，若在所述目标保护区域的保护范围内安装四个目标避雷装置，则所述依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围，包括：

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域，

其中，

所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式如下：

A＝L×W

其中，

安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置各个避雷装置中的下风向保护半径的计算公式如下：

其中，

A表示所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

L表示安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置中其中的第一目标避雷装置与第二目标避雷装置之间的直线距离，单位为米；

W表示安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置中的第三目标避雷装置与第四目标避雷装置之间的直线距离，单位为米。

优选地，该方法还包括：

安装在所述目标保护区域的目标避雷装置的高度应根据预设的安装原则来安装，其中，

所述预设的安装原则包括如下：

安装在所述目标保护区域的目标避雷装置的高度应高于所述目标保护区域内地表物体的高度；

若所述目标保护区域包括风力发电机，则在所述目标保护区域安装所述目标避雷装置时，需安装在所述目标保护区域的风力发电机机舱风向风速仪架上，且所述目标避雷装置的安装高度应比风力发电机机舱风向风速仪的高度高于预设的第一高度，其中，所述预设的第一高度的取值范围为大于或等于0.5米；

若所述目标保护区域包括高压输电线路铁塔，则在所述目标保护区域安装所述目标避雷装置时，需安装在所述目标保护区域的高压输电线路铁塔上，且所述目标避雷装置的安装高度应比所述目标保护区域的高压输电线路铁塔的架空避雷线的高度高于预设的第二高度，其中，所述预设的第二高度的取值范围为大于1米。

优选地，该方法还包括：

当在所述目标保护区域的第一拦截点的下风向存在比所述第一拦截点的雷电拦截装置高的地表物体时，则为所述目标保护区域设置第二拦截点；

当在所述目标保护区域外的下风向约预设的第三阈值处有的山脉时，则应按预设的要求设置第一拦截点之后，并在山脚下设置第二拦截点，其中，所述预设的第三阈值为1km；

当所述目标保护区域处在两条山脉的山沟之中，则在所述目标保护区域的上风向设置第一拦截点，并在所述目标保护区域的下风向的被保护区域外设置第二拦截点。

优选地，该方法还包括：

当所述目标保护区域内有两个或两个以上的主要雷击路径时，则分别在各个主要雷击路径的上风向设置雷击拦截点。

优选地，该方法还包括：

若所述目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度不超过预设的第四阈值，则使用预设的第一雷电拦截装置进行拦截，其中，所述预设的第一雷电拦截装置为单针构造的雷电拦截装置；

若所述目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度超过预设的第四阈值，则使用预设的第二雷电拦截装置进行拦截，其中，所述预设的第二雷电拦截装置为多针结构的雷电拦截装置，其中，所述预设的第四阈值为15米；

若所述目标保护区域内有需要重点保护的建筑物，则在所述目标保护区域的需要重点保护的建筑物设置雷电拦截点，且在雷电拦截点的下风向安装雷电抑制装置，以减少所述目标保护区域内有需要重点保护的建筑物的雷击概率其中，所述雷电抑制装置为球形结构的雷电抑制装置。

优选地，所述第一雷电拦截装置，包括：

第一接闪针、第一波导谐振主腔体、第一波导谐振副腔体，第一配谐器，所述第一接闪针、所述第一波导谐振主腔体、所述第一波导谐振副腔体、所述第一配谐器的材质均为金属；

所述第一接闪针、所述第一波导谐振主腔体、所述第一波导谐振副腔体、所述第一配谐器依次连接；

所述第一接闪针用于接雷击电流，所述第一波导谐振副腔体内置可变电容器，当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第一波导谐振副腔体的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将所述第一雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第一波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第一波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第一波导谐振主腔体内设谐振电路，在所述第一波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高的Q倍电压，并传输到所述第一接闪针的尖端，产生预设长度的第一目标上行先导，当雷电的下行先导与所述第一目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面，其中，所述第一目标上行先导为；

所述第一配谐器用于调节所述第一波导谐振主腔体和所述第一波导谐振副腔体的分布参数。

优选地，所述第二雷电拦截装置，包括：

若干第二接闪针、拦截器球体、第一球体连接器、第二波导谐振主腔体、第二波导谐振副腔体、第二配谐器；所述第二接闪针、所述拦截器球体、所述第一球体连接器、所述第二波导谐振主腔体、所述第二波导谐振副腔体、所述第二配谐器的材质均为金属；

若干所述第二接闪针分别从垂直方向及水平方向与所述拦截器球体的表面连接，所述拦截器球体、所述第一球体连接器、所述第二波导谐振主腔体、所述第二波导谐振副腔体、所述第二配谐器依次连接；

所述第二接闪针用于从垂直方向和水平方向接雷击电流；

所述第一球体连接器用于维持所述拦截器球体与所述第二波导谐振主腔体之间的电气通路；

所述拦截器球体用于将所述第二波导谐振主腔体传给若干第二接闪针的电荷均匀分布；

当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第二波导谐振副腔体内置的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第二波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第二波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第二波导谐振主腔体内置谐振电路，在所述第二波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高的Q倍电压，并传输到若干所述第二接闪针的尖端，产生比预设长度的目标上行先导；当雷电的下行先导与所述目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面；

所述第二配谐器用于调节所述波导谐振主腔体和所述波导谐振副腔体内的分布参数。

优选地，所述雷电抑制装置包括：

抑制器球体、第二球体连接器、第三波导谐振主腔体、第三波导谐振副腔体、第三配谐器；所述抑制器球体、所述第二球体连接器、所述第三波导谐振主腔体、所述第三波导谐振副腔体、所述第三配谐器的材质均为金属；

所述抑制器球体、所述第二球体连接器、所述第三波导谐振主腔体、所述第三波导谐振副腔体、所述第三配谐器依次连接；

所述抑制器球体用于抑制直击雷电；

所述第二球体连接器用于维持所述抑制器球体与所述第三波导谐振主腔体之间的电气通路；

当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第三波导谐振副腔体的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将雷电抑制装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第三波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第三波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第三波导谐振主腔体内置谐振电路，在所述波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高Q倍的电压，并传输到所述抑制器球体的表面，以使得电荷在所述抑制器球体的表面均匀分布形成一个球状电荷体，并在雷电电场强度超过预设阈值，产生预设长度的目标上行先导；当雷电的下行先导与所述目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面；

所述第三配谐器用于调节所述第三波导谐振主腔体和所述第三波导谐振副腔体内的分布参数。

从以上介绍的技术方案可以看出，当需要对某一个区域进行避雷保护时，本申请实施例提供的方法可以确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数；并进一步依据所述目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，来确定所述目标保护区域的区域面积；还可以确定所述目标保护区域的雷击路径；以便可以依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围；在确定所述目标保护区域的保护范围之后，可以进一步在所述目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置，以保护目标保护区域免受雷击。

由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以有效解决了现有雷电预防技术中不能保护一个区域的难题以及现有的避雷装置存在的上行先导不够长、雷电流没有衰减电磁效应强烈、不能预防侧击雷的缺点，可以有效利用较低的成本实现对某个区域的多个建筑物的雷击保护，可以将为人类防御雷电灾害提供新的理论和技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种实现区域防雷方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的方法应用45°角折线法确定的保护范围的示意图；

图3为本申请实施例提供的方法应用滚球法来确定雷击保护范围的示意图；

图4为本申请实施例提供的方法提供的某地区雷电活动分布效果图；

图5为本申请实施例提供的方法提供的安装单个避雷装置可以实现的保护范围示意图；

图6为本申请实施例提供的方法提供的安装四个避雷装置可以实现的保护范围；

图7为本申请实施例提供的一种雷电拦截装置结构示意图；

图8为本申请实施例提供的一种雷电拦截装置结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种雷电抑制装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

鉴于目前大部分的区域防雷方案难以适应复杂多变的业务需求，为此，本申请人研究了一种区域防雷方案，该区域防雷方法可以有效解决了现有雷电预防技术中不能保护一个区域的难题以及现有的避雷装置存在的上行先导不够长、雷电流没有衰减电磁效应强烈、不能预防侧击雷的缺点，可以有效利用较低的成本实现对某个区域的多个建筑物的雷击保护，可以将为人类防御雷电灾害提供新的理论和技术支撑。

当雷击发生时，雷云电场会有雷电放电的过程，雷电放电是自然界电磁波运动的一种特定形式。从光学的角度看，雷电放电可见为一闪而过的白光，这束白光受色散理论的约束。

雷电放电的过程可以简单的分为五个阶段。第一阶段：产生上行先导和下行先导；第二阶段：上行先导与下行先导连接后的电荷首次回击；第三阶段：产生雷电的箭式先导；第四阶段：发生电荷的继后回击产生连续电流和M分量；第五阶段：发生末次回击。

其中，

(1)发生上行先导和下行先导的过程可以如下：

一般来说，雷云的内部电荷极性可分为上层电荷的极性为正极、下层电荷的极性为负极。通常，雷云的电场强度可达50-100MV，当发生雷雨天气时，雷云内部会发生放电现象，称为预击穿过程，为形成下行先导提供条件。其中，雷云的下行先导是指当雷云底部的电场强度达到空气电离阈值时，开始形成向下运动的流光，每次向下击穿空气的距离平均约50m，从时序上看像梯级一样，故称梯级先导，又称下行先导。

一般来说，受雷电的下行先导底部电场的影响，避雷接闪装置的针端部可以感应出与雷电的下行先导底部的电场相反极性的电荷，当其电场强度达到10kV/m时就发生电晕，可以产生方向向上的电晕电流(流光)，这个向上的电晕电流可以称为雷电的上行先导。其中，常用的避雷接闪装置可以产生的上行先导的长度平均约为50米。雷电的上行先导与雷电的下行先导分别作相对运动，为上行先导与下行先导连接提供必要条件。

(2)雷电的上行先导与下行先导连接后的电荷首次回击的过程如下：

当雷电的下行先导发展到距避雷接闪装置的针端部大约100m左右，可以与雷电的下行先导连接。雷电的上行先导端部与雷电的下行先导端部相连接的距离叫击距。

通常，击距的大小与雷电放电电流相关。雷电的上行先导与雷电的下行先导连接后，在避雷接闪装置中可以形成放电通道，电荷从大地沿着放电通道冲向云端去中和放电通道和雷云的电荷，这一过程称为电荷的首次回击。

(3)发生雷电的箭式先导的过程可以如下：

雷电发生箭式先导主要是在首次雷击发生后，电荷沿着雷击通道运动，由于其运动路径从雷击通道顶部直到底部，形状像箭一样而得名。它是电荷首次回击与电荷继后回击之间的过渡过程，起到承上启下的作用。

(4)发生电荷的继后回击产生连续电流和M分量的过程可以如下：

电荷的继后回击一般在箭式先导结束后开始，不断重复首次回击的放电过程。因为每个回击都是一个脉冲，多次回击组成一组有时间间隔的脉冲串。

一般来说，从首次回击建立雷击通道后，雷击通道中存在着维持雷击通道的电荷直到放电结束。在继后回击的多个回击之间，可以见到在脉冲底部有运动方向不变的脉动电流，叫连续电流。连续电流定义为紧接回击过程的较低幅值电流，是雷击通道中雷电流的脉动直流分量。

在连续电流的上面可见几个小脉冲，叫M分量，也是雷电对地转移电荷的三种形式之一，其中，雷电对地转移电荷有回击脉冲，连续电流，M分量等三种形式。连续电流可以转移大量的电荷，约占50％，但同时也会产生包括热效应在内的最严重的雷击损坏。根据有关统计，每次雷电放电全程平均会有3-5个回击。

(5)发生末次回击的过程可以如下：

“雷电的电荷首次回击的电流峰值通常比随后的继后回击电流峰值大2到3倍。然而，大约三分之一的地闪包含至少一个具有大电场峰值的继后回击。理论上，继后回击的电流峰值也应大于首次回击，大于首次回击的继后回击可能对供电线路和其它系统构成了额外的威胁”。雷电的末次回击指的是电荷的最后的回击，其特点是前一个回击到末次回击之间通常有一个长达300-400ms的时间间隔，幅值大于首次回击，参数与首次回击类似。

常用的避雷接闪装置产生的上行先导的长度有限，不能有效衰减雷击电流及雷击电磁场的强度，因此无法有效拦截直击雷电。此外，常用的避雷接闪装置对地面的保护半径采用滚球法或保护角法：利用保护角法来计算常用的避雷接闪装置可以保护的地面半径避雷接闪装置的高度的1.5倍，保护范围是一个45°的锥角范围。

因此，常用的避雷接闪装置的保护范围较小，建筑物通常不能单独使用一个避雷接闪装置来避雷，一般是采用多个避雷接闪装置组成避雷网格或避雷带来保护建筑物。

基于此，本申请提供一种区域防雷方法，该方法通过应用各种雷电拦截装置以及雷电抑制装置，可以产生足够长的上行先导、并有效衰减雷击电流、减小雷电电磁场的强度，有效拦截直击雷电和侧击雷电，同时还可以在降低成本的情况下，合理使用雷电拦截装置和雷电抑制装置来实现对某一个区域的各个建筑物的防雷保护。

下面结合图1，介绍本申请实施例给出的区域防雷方法的流程，如图1所示，该流程可以包括以下几个步骤：

步骤S101，确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数。

具体地，在实际应用过程中，常见的防雷技术一般在雷云底部电场作用下，避雷针尖端感应出与雷云底部电场极性相反的电荷，达到电晕阈值电离周围空气形成上行先导，其中，上行先导也称为电晕电流，又叫流光，上行先导与雷电下行先导相连接，建立雷电放电通道，把雷电吸引到针尖并把雷电流泄放到地。

除此之外，还有的人利用45°角折线法来确定雷击保护范围，具体如下：假定雷电距离为避雷针高度的5—10倍，经放电实验统计得出：单根避雷针的保护范围是一个旋转圆锥体，在地面的保护半径为：

r＝1.5hp(1)

其中，

r为保护半径，单位为米；

h为避雷针高度，单位为米；

p为高度影响系数；

应用45°角折线法确定的保护范围可以如图2所示。

还有的人发明了滚球法来确定雷击保护范围，以放电路径几何距离的长短作为避雷针保护的判据。假设雷电先导从雷云出发不受地面任何特征影响而自由发展的放电.当雷电先导到达距地面一定高度h时，先导才开始向地面突出物偏转。利用r对地面画弧，圆弧下的面积为避雷针的保护范围。单根避雷针在r_x高度的保护半径：

其中，

应用滚球法来确定雷击保护范围可以如图3所示。

但是，现有的防雷技术一般针对的保护对象是一个单体，不能保护多个单体构成的一个区域。无论是45°角折线还是滚球法，在实际工程中是根据被保护单体的结构，重要性和自然地理环境，来确定被保护对象的分类，采取相应的技术措施。

在实际应用过程中，一般把建筑物分成四类。而在有些地区，则把用滚球法保护的建构筑物分成第一、二、三类，不同级别的建构筑物采用的滚球半径不同，决定了避雷针安装的高度。

明显地，保护角法利用避雷针吸引雷电的作用并采用保护角法进行设计，保护的都是单体建构筑物，不能保护多个单体构成的一个区域。迄今为止，采用避雷针并按照保护角法进行户外现代化设施的直接雷击防护设计，是全球雷电灾害依然严重的主要原因之一。

通过研究发现，在一个区域内，雷击活动一般有个比较固定的运动路径。

如图4所示，图4为某地区雷电活动分布效果图，可以清晰的看到其雷电活动路径是从西北向东南(WN-ES)。图4下半部分是某海岛的不同时间段的雷电活动分布路径图，由于受北部湾气流和下垫面的影响，雷电在这个区域产生了一个U形状。

通过研究发现，在雷电的运动路径上，两次雷击的时间间隔为4-5分钟。雷暴云过境时的地面风力约为5-8级大风，其风速约为8m/s-20m/s。风速越大，避雷针电晕越强烈。避雷针电晕放电产生的离子具有吸引和屏蔽雷电的双重作用。

由此可以确定在雷电下行先导端部电场作用下，避雷针尖端达到电晕阈值电离周围空气产生正负离子。受库仑定律约束，其正离子形成上行先导，向雷电下行先导端部运动并与雷电下行先导相连接，以建立雷电放电通道，把雷电吸引到针尖并把雷电流泄放到地；其负离子受雷电下行先导端部电场的排斥和风的影响，向下风向区域扩散形成离子云，抑制下风向地面物体尖端电晕电流的增长，负雷击为例，正雷击反之。

由此可知：雷击点下风向有限区域地面物体尖端上行先导长度等于零，地面物体尖端具有吸引和屏蔽雷电的双重作用，即雷电下行先导端部电场的镜像感应引起地面物体尖端发生电晕产生正负离子。受库仑定律约束，与下行先导电场极性相反的离子向下行先导方向发展形成上行先导，其中最长的上行先导将与下行先导连接，起到吸引或拦截雷电作用；同时，与下行先导电场极性相同的离子受下行先导电场排斥和风的影响，在下风向扩散形成离子云，抑制离子云覆盖区域地面物体尖端电晕电流增长，此时，上行先导长度等于零)，起到屏蔽雷电的作用。

因此，在实际应用过程中，可以依据当地雷电活动规律，在雷电发生主要路径的上风向安装雷电拦截器高效吸引或拦截雷电并衰减雷击点电流，避免或减少下风向保护区域内发生直接雷击和优化电磁场环境。

因此，在实际应用过程中，为了提高多个单体构成的区域的雷击防护能力，可以确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，以便可以根据目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数来确定目标保护区域的区域面积，以决定安装避雷装置的区域范围。

步骤S102，依据所述目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，确定所述目标保护区域的区域面积。

具体地，由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数。

目标保护区域的区域面积与目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数有关。

因此，在确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数之后，可以进一步依据目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数来确定目标保护区域的区域面积，以便可以根据目标保护区域的区域面积来确定雷击防护策略。

步骤S103，确定所述目标保护区域的雷击路径。

具体地，由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数。

在实际应用过程中，地理环境参数和几何形状不同，其雷击运动规律及雷击路径不同。

因此，在确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数之后，可以进一步确定目标保护区域的雷击运动的雷击路径，以便可以根据目标保护区域的雷击路径来确定目标保护区域的保护范围。

步骤S104，依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围。

具体地，由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以确定目标保护区域的雷击路径及目标保护区域的区域面积。

在实际应用过程中，某个区域的雷电保护范围与该区域的雷击活动路径以及区域面积有关。

因此，在确定目标保护区域的雷击路径以及目标保护区域的区域面积之后，可以依据目标保护区域的雷击路径以及目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围，以便可以根据目标保护区域的保护范围来安装避雷装置，以保护目标保护区域的免受雷击。

步骤S105，在所述目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置。

具体地，由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以确定目标保护区域的保护范围，进一步地，在确定目标保护区域的保护范围之后，则可以在目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置。

从上述介绍的技术方案可知，当需要对某个区域的多个建筑物进行雷击保护时，本申请实施例提供的方法可以有效解决了现有雷电预防技术中不能保护一个区域的难题以及现有的避雷装置存在的上行先导不够长、雷电流没有衰减电磁效应强烈、不能预防侧击雷的缺点，可以有效利用较低的成本实现对某个区域的多个建筑物的雷击保护，可以将为人类防御雷电灾害提供新的理论和技术支撑。

由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以在目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置，以保护目标保护区域免受雷击。

在实际应用过程中，可以在目标保护区域安装一个或多个目标避雷装置。

安装不同数量的目标避雷装置，其确定目标保护区域的保护范围的方法不同。

例如，

若在目标保护区域的保护范围内安装一个目标避雷装置，则可以确定目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；并确定目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域，

其中，

若在目标保护区域的保护范围内安装一个目标避雷装置，则目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式可以如下式(3)：

其中，

A可以表示目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

r可以表示所述目标保护区域的两次雷击之间的距离，单位为米，在实际应用过程中，可以根据风电场、高压输电线、建筑物、易燃易爆场所等的不同，将r的取值范围设置为[0.5km,4km]。

其中，

由上述式(3)计算得到的安装单个避雷装置可以实现的保护范围如图5所示。

若在目标保护区域的保护范围内安装四个目标避雷装置，则可以确定目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；并确定目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域。

其中，

若在目标保护区域的保护范围内安装四个目标避雷装置，则目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式可以如下式(4)：

A＝L×W(4)

其中，

根据式(4)安装在目标保护区域的四个目标避雷装置各个避雷装置中的下风向保护半径的计算公式如下式(5)：

其中，

A可以表示目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

L可以表示安装在目标保护区域的四个目标避雷装置中其中第一目标避雷装置与第二目标避雷装置之间的直线距离，单位为米；

W可以表示安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置中的第三目标避雷装置与第四目标避雷装置之间的直线距离，单位为米。

其中，

由上述式(4)计算得到的安装四个避雷装置可以实现的保护范围如图6所示。

经试验可知，采用矩形四针设计时，可以实现保护范围为A＝L×W。可以预防任一雷电路经的雷击,同时，保护区域的安全性不受雷击路径改变影响。

在实际应用过程中，按两次雷击时间间隔5分钟，地面风速8-20m/s评估其下风向区域两次雷击之间距离。

在实际应用过程中，在目标保护区域安装目标避雷装置时，为了达到更好地防护效果，目标避雷装置的具体安装高度与被保护区域的点、线、面的形态有关，其中，被保护区域的点可以为独立的古建筑、被保护区域的线可以为高压输电线、被保护区域的面可以为风电场、森林、草原。

因此，在目标保护区域安装目标避雷装置需要注意以下事项：

安装在目标保护区域的目标避雷装置的高度应根据预设的安装原则来安装，其中，

预设的安装原则可以包括如下：

(1)安装在目标保护区域的目标避雷装置的高度应高于目标保护区域内地表物体的高度。

(2)在实际应用过程中，若目标保护区域包括风力发电机，则在目标保护区域安装目标避雷装置时，可以将所需要安装的目标避雷装置安装在目标保护区域的风力发电机机舱风向风速仪架上，且目标避雷装置的安装高度应比风力发电机机舱风向风速仪的高度高于预设的第一高度。

其中，

预设的第一高度的取值范围可以设置为大于或等于0.5米；

(3)在实际应用过程中，若目标保护区域包括高压输电线路铁塔，则在目标保护区域安装所述目标避雷装置时，可以将所需要安装的目标避雷装置安装在目标保护区域的高压输电线路铁塔上，且目标避雷装置的安装高度应比目标保护区域的高压输电线路铁塔的架空避雷线的高度高于预设的第二高度。

其中，

预设的第二高度的取值范围可以设置为大于1米。

在实际应用过程中，针对不同区域的地理环境，在不同的区域设置雷电拦截点的策略也不同。

例如，

当在目标保护区域的第一拦截点的下风向存在比第一拦截点的雷电拦截装置高的地表物体时，则可以为目标保护区域设置第二拦截点；

当在目标保护区域外的下风向约预设的第三阈值处有的山脉时，则可以在按预设的要求设置第一拦截点之后，并在山脚下设置第二拦截点。

其中，

预设的第三阈值可以设置为1km；

例如，

当被保护区域外的下风向约1km处有较高的山脉时，雷云将会受山脉影响产生抬升运动，在山脉迎风面的山脚下发生雷击.

当所述目标保护区域处在两条山脉的山沟之中，则可以在目标保护区域的上风向设置第一拦截点，并在目标保护区域的下风向的被保护区域外设置第二拦截点。

当目标保护区域内有两个或两个以上的主要雷击路径时，则可以分别在各个主要雷击路径的上风向设置雷击拦截点。

由上述介绍可知，本申请实施例提供的方法可以在目标保护区域安装避雷装置，在实际应用过程中，避雷装置可以包括雷电拦截装置和雷电抑制装置。

其中，

在实际应用过程中，可以根据不同的场景安装不同的避雷装置，具体可以参考如下设计方案来安装避雷装置：

第一种，

若目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度不超过预设的第四阈值，则可以使用预设的第一雷电拦截装置进行拦截。

其中，

预设的第一雷电拦截装置为单针构造的雷电拦截装置。

其中，

图7示例了一种第一雷电拦截装置，如图7所示，第一雷电拦截装置可以包括如下：

第一接闪针1、第一波导谐振主腔体2、第一波导谐振副腔体3、第一配谐器4；

其中，

第一接闪针1、第一波导谐振主腔体2、第一波导谐振副腔体3、第一配谐器4依次连接；

第一接闪针1、第一波导谐振主腔体2、第一波导谐振副腔体3、第一配谐器4的材质均为金属，可以使得第一雷电拦截装置的导电性更好，以便可以更好地将雷击电流引流至地面；

当发生雷雨天气，高层建筑物上空出现带电云层时，高层建筑物的顶部会被感应上大量电荷，第一接闪针1可以用于接雷击电流。将第一接闪针1的一端设置为尖端，可以在发生静电感应时，将大部分的电荷聚集在第一接闪针1的尖端一端。

由此，第一接闪针1又与带电云层形成了一个电容器，由于第一接闪针1的一端较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说第一接闪针1所能容纳的电荷很少，但第一接闪针1又聚集了大部分电荷，所以，当带电的云层上电荷较多时，第一接闪针1与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。

这样，带电云层与避雷接闪装置形成通路，而由于第一接闪针1通过所述波导谐振主腔体2、第一波导谐振副腔体3与地连接，第一接闪针1可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成危险，因此，将第一接闪针1的一端设置为尖端，且置于空气中，有利于接引雷击电流。

第一波导谐振副腔体3的内置有可变电容器。

可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，可变电容器可以通过改变极片间相对的有效面积或极片间的距离，来改变它的电容量。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。

由上述介绍可知，当没有雷电活动时，大地的电场强度相当于晴天时的电场强度，第一雷电拦截器处于静止状态。

在发生雷雨天气的时候，在雷云电荷中心底部的下行先导电场的感应作用下，地表将被感应出与雷云的下行先导的负极性电场相反的正电场。

在雷云的下行先导电场的感应下，当地表的电场强度达到预设启动阈值时，第一波导谐振副腔体3的可变电容器可以导通，在第一波导振副腔体3的可变电容器导通之后，第一波导谐振副腔体3可以基于地表电场的电荷极性，将雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并可以调节第一波导谐振主腔体2的谐振电路的启动电压，使得第一波导谐振主腔体2的谐振电路开始谐振。

第一波导谐振主腔体2内设谐振电路，当第一波导谐振副腔体3内设的可变电容器导通之后，第一波导谐振主腔体2的谐振电路在所述波导谐振副腔体3的调节下，谐振电路开始谐振，谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿。

在谐振电路的谐振下，第一雷电拦截装置的电场能和磁场能的总和可以时刻保持不变。

当谐振电路的谐振频率达到预设的频率之后，第一波导谐振主腔体2可以产生比地表电场强度高Q倍的电压，并且可以将所产生的比地表电场的强度高Q倍的电压传输到第一接闪针1的尖端，当第一接闪针1的尖端的电压达到比地表电场的强度高Q倍时，第一接闪针1的尖端的电场强度随着雷电的下行先导距离的接近而增大，当达到电晕阈值后可以使所述接闪针1的针尖周围的空气发生电离，由此可以产生电晕电流，其中，该电晕电流和雷电的下行先导的位移电流因可见其亮光又叫流光，此电晕电流在雷电的下行先导电场的作用下，朝着雷电的下行先导端部的方向运动，由此，可以产生预设长度的目标上行先导。

在产生预设长度的目标上行先导后，第一目标上行先导与雷电的下行先导仍尚未连接。

由于电晕电流是从大地通过第一波导谐振主腔体2的谐振电路谐振后输送到第一接闪针1的针尖上，并将针尖周围空气电离后产生电晕电流，在雷电的下行先导电场的作用下，电晕电流向空中朝下行先导端部方向运动。此时，在第一接闪针1针尖的上方击距的两端，雷电的下行先导电场极性为负，方向朝下。第一目标上行先导的电场极性为正，方向朝上。当雷电的下行先导与目标上行先导连接时，可以形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面。

第一配谐器4与第一波导谐振副腔体3连接，可以用于调节第一波导谐振主腔体2和第一波导谐振副腔体3的电容及电感等分布参数，以便可以保证第一波导谐振主腔体2和第一波导谐振副腔体3的正常工作。

从上技术方案可以看出，利用第一雷电拦截装置防护目标保护区域，可以产生长度足够长的目标上行先导，以便可以用于构建雷电放电通道，由此可以实现有效衰减雷击电流及减小雷电电磁场强度，因此可以独立安装在待保护的建筑物中，起到有效拦截雷击电流的作用。不仅提高了待保护的建筑物安全性，并且节约了雷电拦截的使用成本。

第二种，

若目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度超过预设的第四阈值，则可以使用预设的第二雷电拦截装置进行拦截。

其中，

预设的第二雷电拦截装置为多针结构的雷电拦截装置。

其中，

预设的第四阈值为15米。

例如，

图8示例了一种第二雷电拦截装置，如图8所示，第二雷电拦截装置可以包括如下：

若干第二接闪针1、拦截器球体2、第一球体连接器3、第二波导谐振主腔体4、第二波导谐振副腔体5、第二配谐器6；

若干第二接闪针1分别从垂直方向及水平方向与拦截器球体2的表面连接；拦截器球体2、第一球体连接器3、第二波导谐振主腔体4、第二波导谐振副腔体5、第二配谐器6依次连接；

其中，

第二接闪针1、第二拦截器球体2、第二球体连接器3、第二波导谐振主腔体4、第二波导谐振副腔体5、第二配谐器6的材质均为金属，可以使得第二雷电拦截装置的导电性更好，以便可以更好地将雷击电流引流至地面。

在雷雨天气，高层建筑物上空出现带电云层时，高层建筑物的顶部会被感应上大量电荷，由上述介绍可知，雷击电流包括过顶雷击电流及侧面雷击电流。若干第二接闪针1可以用于从不同方向接过顶雷击电流和侧击雷击电流。

此外，将第二接闪针1的一端设置为尖端，可以在发生静电感应时，将大部分的电荷聚集在所述接闪针1的尖端一端。

由此，第二接闪针1又与带电云层形成了一个电容器，由于第二接闪针1的一端较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说第二接闪针1所能容纳的电荷很少，但第二接闪针1又聚集了大部分电荷，所以，当带电的云层上电荷较多时，第二接闪针1与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体。

这样，带电云层与避雷接闪装置形成通路。由于第一球体连接器3可以用于维持拦截器球体2与第二波导谐振主腔体4之间的电气通路，使得第二波导谐振主腔体4可以将电荷传输到拦截器球体2。所以，第二接闪针1通过拦截器球体2、第一球体连接器3、第二波导谐振主腔体4、第二波导谐振副腔体5、第二配谐器6与大地连接，因此，第二接闪针1可以把云层的电荷导入大地，使其不对高层建筑物构成危险。

因此，在拦截器球体2的水平方向和垂直方向设置若干接闪针1可以用于从垂直方向和水平方向接引过顶雷击电流及侧击雷击电流。

由于需要采用若干第二接闪针1来实现从垂直方向和水平方向来接引过顶雷击电流及侧击雷击电流，若干第二接闪针1的针尖需要保持具有相同的电荷。因此，拦截器球体2可以用于将第二波导谐振主腔体4传给若干第二接闪针1的电荷进行均匀分布。

第二波导谐振副腔体5的内置有可变电容器。

可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，可变电容器可以通过改变极片间相对的有效面积或极片间的距离，来改变它的电容量。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。

当没有雷电活动时，大地的电场强度相当于晴天时的电场强度，第二雷电拦截器处于静止状态。

在发生雷雨天气的时候，在雷云电荷中心底部的下行先导电场的感应作用下，地表将被感应出与雷云的下行先导的负极性电场相反的正电场。在雷云的下行先导电场的感应下，当地表的电场强度达到预设启动阈值时，第二波导谐振副腔体5的可变电容器可以导通，在第二波导谐振副腔体5的可变电容器导通之后，第二波导谐振副腔体5可以基于地表电场的电荷极性，将第二雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并可以调节第二波导谐振主腔体4的谐振电路的启动电压，使得第二波导谐振主腔体4的谐振电路开始谐振。

第二波导谐振主腔体4内设谐振电路，当第二波导谐振副腔体5内设的可变电容器导通之后，第二波导谐振主腔体4的谐振电路在第二波导谐振副腔体5的调节下，谐振电路开始谐振，谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿。

在谐振电路的谐振下，第二雷电拦截装置的电场能和磁场能的总和可以时刻保持不变。当谐振电路的谐振频率达到预设的频率之后，第二波导谐振主腔体4可以产生比地表电场强度高Q倍的电压，并且可以将所产生的比地表电场的强度高Q倍的电压传输到第二接闪针1的尖端，当第二接闪针1的尖端的电压达到比地表电场的强度高Q倍时，第二接闪针1的尖端的电场强度随着雷电的下行先导距离的接近而增大，当达到电晕阈值后可以使所述接闪针1的针尖周围的空气发生电离，由此可以产生电晕电流，其中，该电晕电流和雷电的下行先导的位移电流因可见其亮光又叫流光，此电晕电流在雷电的下行先导电场的作用下，朝着雷电的下行先导端部的方向运动，由此，可以产生预设长度的目标上行先导。

由上述介绍可知，本申请实施例提供第二雷电拦截装置可以产生足够长的目标上行先导，以构建雷电放电通道，并采取若干第二接闪针1来接引不同方向的过顶雷击电流及侧面雷击电流，有效衰减不同方向的雷击电流及减小雷电电磁场强度，因此，可以适用于需要预防直接雷击电流和感应雷击电流的建筑物，尤其适合使用在海陆风电或高压送电系统或高铁接触网等建筑物中，可以独立安装在待保护的建筑物中，起到有效拦截来自不同方向的雷击电流的作用。不仅提高了待保护的建筑物的安全性，并且节约了使用成本。

第三种，

若目标保护区域内有需要重点保护的建筑物，则可以在目标保护区域的需要重点保护的建筑物设置雷电拦截点，且在雷电拦截点的下风向安装雷电抑制装置，以减少目标保护区域内有需要重点保护的建筑物的雷击概率其中，所述雷电抑制装置为球形结构的雷电抑制装置。

例如，

图9示例了一种雷电抑制装置，如图9所示，雷电抑制装置可以包括如下：

抑制器球体1、第二球体连接器2、第三波导谐振主腔体3、第三波导谐振副腔体4、第三配谐器5。

抑制器球体1、第二球体连接器2、第三波导谐振主腔体3、第三波导谐振副腔体4、第三配谐器5依次连接；

其中，

抑制器球体1、第二球体连接器2、第三波导谐振主腔体3、第三波导谐振副腔体4、第三配谐器5的材质均为金属，可以使得雷电抑制装置的导电性更好，当发生雷雨天气时，以便可以更好地将雷击电流引流至地面。

第二球体连接器2可以用于维持抑制器球体1与第三波导谐振主腔体3之间的电气通路，使得第三波导谐振主腔体3可以将电荷传输到抑制器球体1。

在雷雨天气，高层建筑物上空出现带电云层时，高层建筑物的顶部会被感应上大量电荷，由上述介绍可知，雷击电流包括过顶雷击电流及侧面雷击电流。

当地表电场强度达到预设启动阈值时，第三波导谐振副腔体4的可变电容器可以导通，可变电容器是一种电容量可以在一定范围内调节的电容器，可变电容器可以通过改变极片间相对的有效面积或极片间的距离，来改变它的电容量。通常在无线电接收电路中作调谐电容器用。

当没有雷电活动时，大地的电场强度相当于晴天时的电场强度，雷电拦截器处于静止状态。

在发生雷雨天气的时候，在雷云电荷中心底部的下行先导电场的感应作用下，地表将被感应出与雷云的下行先导的负极性电场相反的正电场。在雷云的下行先导电场的感应下，当地表的电场强度达到预设启动阈值时，第三波导谐振副腔体4的可变电容器可以导通，在第三波导谐振副腔体4的可变电容器导通之后，第三波导谐振副腔体4可以基于地表电场的电荷极性，将雷电抑制装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并可以调节第三波导谐振主腔体3的谐振电路的启动电压，使得第三波导谐振主腔体3的谐振电路开始谐振。

第三波导谐振主腔体3内设谐振电路，当第三波导谐振副腔体4内设的可变电容器导通之后，第三波导谐振主腔体3的谐振电路在所述波导谐振副腔体4的调节下，谐振电路开始谐振，谐振的实质是电容中的电场能与电感中的磁场能相互转换，此增彼减，完全补偿。在谐振电路的谐振下，雷电抑制装置的电场能和磁场能的总和可以时刻保持不变。

当谐振电路的谐振频率达到预设的频率之后，第三波导谐振主腔体3可以产生比地表电场强度高Q倍的电压，并且可以将所产生的比地表电场的强度高Q倍的电压传输到抑制器球体1的表面，当抑制器球体1的表面的电压达到比地表电场的强度高Q倍时，电荷会在抑制器球体1的表面均匀分布形成一个球状电荷体，由此可以大大提高产生上行先导所需要的电场强度阈值，可以有效抑制雷击。

由上述介绍可知，若在抑制器球体1的表面具有尖端，则在比地表电场强度高Q倍的电压影响下就容易使得尖端周围的空气发生电离，由此可以促使第三波导谐振主腔体2产生足够长的上行先导。但由于抑制器球体1的表面形成的是球状电荷体，因此，使得抑制器球体1周围的空气很难发生电离，则第三波导谐振主腔体2就很难产生足够长的上行先导。即使第三波导谐振主腔体2产生的比地表的电场强度高Q倍的电压仍有可能使得抑制器球体1周围的空气发生电离，当雷电电场的强度超过雷电抑制装置的抑制雷击发生时的阈值，第三波导谐振主腔体3也可以产生目标上行先导，且第三波导谐振主腔体3的所产生的目标上行先导也比较短。大概率会比地表上其他尖状的物体所产生的上行先导要短。

当发生雷雨天气时，雷电的下行先导则可能会优先与地表上的其他尖状的物体所产生的上行先导连接，以便形成雷电放电通道，并将大部分的雷击电流泄放到地面。

例如，第三波导谐振主腔体3内的谐振电路的Q值可设置为36。

此外，即使抑制器球体不能抑制第三波导谐振主腔体3产生上行先导，由于抑制器球体1通过抑制器球体1、第二球体连接器2、第三波导谐振主腔体3、第三波导谐振副腔体4、第三配谐器5与大地连接，因此，抑制器球体1可以把云层的电荷导入大地，使其不对高层建筑物构成危险。

在雷电的下行先导电场的作用下，电晕电流向空中朝下行先导端部方向运动。此时，在抑制器球体1表面的上方击距的两端，雷电的下行先导电场极性为负，方向朝下。第三波导谐振主腔体3所产生的部分上行先导电场极性为正，方向朝上。第三波导谐振主腔体3所产生的部分上行先导也能与部分雷击电流所产生的下行先导连接，也可以形成雷电放电通道。将雷击电流泄放到地面，并将小部分的雷击电流泄放到地面。

第三配谐器5可以用于调节第三波导谐振主腔体3和第三波导谐振副腔体4的电容及电感等分布参数，以便可以保证第三波导谐振主腔体3和第三波导谐振副腔体4的正常工作。

由上述介绍的技术方案可知，本申请实施例提供的雷电抑制装置可以大概率抑制上行先导的产生，有效抑制雷击的发生，即使在无法全部抑制所有雷击的情况下也能构建雷电放电通道，以便将雷击电流泄放到地面，因此可以独立安装在待保护的建筑物中，起到有效抑制雷击电流的作用，不仅提高了待保护建筑物安全性，并且节约了使用成本。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。各个实施例之间可以相互组合。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种区域防雷方法，其特征在于，包括：

确定目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数；

依据所述目标保护区域的地理环境参数和几何形状参数，确定所述目标保护区域的区域面积；

确定所述目标保护区域的雷击路径；

依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围；

在所述目标保护区域的保护范围内安装若干个目标避雷装置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若在所述目标保护区域的保护范围内安装一个目标避雷装置，则所述依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围，包括：

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域，

其中，

所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式如下：

其中，

A表示所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

r表示所述目标保护区域的两次雷击之间的距离，单位为米，根据风电场、高压输电线、建筑物、易燃易爆场所等的不同，r的取值范围[0.5km,4km]。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若在所述目标保护区域的保护范围内安装四个目标避雷装置，则所述依据所述目标保护区域的雷击路径以及所述目标保护区域的区域面积，确定所述目标保护区域的保护范围，包括：

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离；

确定所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域，

其中，

所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域的计算公式如下：

A＝L×W

其中，

安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置各个避雷装置中的下风向保护半径的计算公式如下：

其中，

A表示所述目标保护区域的雷击路径的上风向首个拦截点至下风向的直线距离内，没有超过上风向首个拦截点保护高度的保护区域；

L表示安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置中其中第一目标避雷装置与第二目标避雷装置之间的直线距离，单位为米；

W表示安装在所述目标保护区域的四个目标避雷装置中的第三目标避雷装置与第四目标避雷装置之间的直线距离，单位为米。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

安装在所述目标保护区域的目标避雷装置的高度应根据预设的安装原则来安装，其中，

所述预设的安装原则包括如下：

安装在所述目标保护区域的目标避雷装置的高度应高于所述目标保护区域内地表物体的高度；

若所述目标保护区域包括风力发电机，则在所述目标保护区域安装所述目标避雷装置时，需安装在所述目标保护区域的风力发电机机舱风向风速仪架上，且所述目标避雷装置的安装高度应比风力发电机机舱风向风速仪的高度高于预设的第一高度，其中，所述预设的第一高度的取值范围为大于或等于0.5米；

若所述目标保护区域包括高压输电线路铁塔，则在所述目标保护区域安装所述目标避雷装置时，需安装在所述目标保护区域的高压输电线路铁塔上，且所述目标避雷装置的安装高度应比所述目标保护区域的高压输电线路铁塔的架空避雷线的高度高于预设的第二高度，其中，所述预设的第二高度的取值范围为大于1米。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当在所述目标保护区域的第一拦截点的下风向存在比所述第一拦截点的雷电拦截装置高的地表物体时，则为所述目标保护区域设置第二拦截点；

当在所述目标保护区域外的下风向约预设的第三阈值处有的山脉时，则应按预设的要求设置第一拦截点之后，并在山脚下设置第二拦截点，其中，所述预设的第三阈值为1km；

当所述目标保护区域处在两条山脉的山沟之中，则在所述目标保护区域的上风向设置第一拦截点，并在所述目标保护区域的下风向的被保护区域外设置第二拦截点。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当所述目标保护区域内有两个或两个以上的主要雷击路径时，则分别在各个主要雷击路径的上风向设置雷击拦截点。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

若所述目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度不超过预设的第四阈值，则使用预设的第一雷电拦截装置进行拦截，其中，所述预设的第一雷电拦截装置为单针构造的雷电拦截装置；

若所述目标保护区域的雷击拦截点处的建筑物高度超过预设的第四阈值，则使用预设的第二雷电拦截装置进行拦截，其中，所述预设的第二雷电拦截装置为多针结构的雷电拦截装置，其中，所述预设的第四阈值为15米；

若所述目标保护区域内有需要重点保护的建筑物，则在所述目标保护区域的需要重点保护的建筑物设置雷电拦截点，且在雷电拦截点的下风向安装雷电抑制装置，以减少所述目标保护区域内有需要重点保护的建筑物的雷击概率其中，所述雷电抑制装置为球形结构的雷电抑制装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一雷电拦截装置，包括：

第一接闪针、第一波导谐振主腔体、第一波导谐振副腔体，第一配谐器，所述第一接闪针、所述第一波导谐振主腔体、所述第一波导谐振副腔体、所述第一配谐器的材质均为金属；

所述第一接闪针、所述第一波导谐振主腔体、所述第一波导谐振副腔体、所述第一配谐器依次连接；

所述第一接闪针用于接雷击电流，所述第一波导谐振副腔体内置可变电容器，当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第一波导谐振副腔体的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将所述第一雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第一波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第一波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第一波导谐振主腔体内设谐振电路，在所述第一波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高的Q倍电压，并传输到所述第一接闪针的尖端，产生预设长度的第一目标上行先导，当雷电的下行先导与所述第一目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面，其中，所述第一目标上行先导为；

所述第一配谐器用于调节所述第一波导谐振主腔体和所述第一波导谐振副腔体的分布参数。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二雷电拦截装置，包括：

若干第二接闪针、拦截器球体、第一球体连接器、第二波导谐振主腔体、第二波导谐振副腔体、第二配谐器；所述第二接闪针、所述拦截器球体、所述第一球体连接器、所述第二波导谐振主腔体、所述第二波导谐振副腔体、所述第二配谐器的材质均为金属；

若干所述第二接闪针分别从垂直方向及水平方向与所述拦截器球体的表面连接，所述拦截器球体、所述第一球体连接器、所述第二波导谐振主腔体、所述第二波导谐振副腔体、所述第二配谐器依次连接；

所述第二接闪针用于从垂直方向和水平方向接雷击电流；

所述第一球体连接器用于维持所述拦截器球体与所述第二波导谐振主腔体之间的电气通路；

所述拦截器球体用于将所述第二波导谐振主腔体传给若干第二接闪针的电荷均匀分布；

当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第二波导谐振副腔体内置的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将雷电拦截装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第二波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第二波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第二波导谐振主腔体内置谐振电路，在所述第二波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高的Q倍电压，并传输到若干所述第二接闪针的尖端，产生比预设长度的目标上行先导；当雷电的下行先导与所述目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面；

所述第二配谐器用于调节所述波导谐振主腔体和所述波导谐振副腔体内的分布参数。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述雷电抑制装置包括：

抑制器球体、第二球体连接器、第三波导谐振主腔体、第三波导谐振副腔体、第三配谐器；所述抑制器球体、所述第二球体连接器、所述第三波导谐振主腔体、所述第三波导谐振副腔体、所述第三配谐器的材质均为金属；

所述抑制器球体、所述第二球体连接器、所述第三波导谐振主腔体、所述第三波导谐振副腔体、所述第三配谐器依次连接；

所述抑制器球体用于抑制直击雷电；

所述第二球体连接器用于维持所述抑制器球体与所述第三波导谐振主腔体之间的电气通路；

当地表电场强度达到预设启动阈值时，所述第三波导谐振副腔体的可变电容器导通，并基于地表电场的电荷极性，将雷电抑制装置的电荷极性变换为与地表电场的电荷极性相同的电荷极性；并调节所述第三波导谐振主腔体的谐振电路的启动电压，使得所述第三波导谐振主腔体的谐振电路开始谐振；

所述第三波导谐振主腔体内置谐振电路，在所述波导谐振副腔体的调节下，所述谐振电路的谐振频率达到预设的频率，产生比地表电场强度高Q倍的电压，并传输到所述抑制器球体的表面，以使得电荷在所述抑制器球体的表面均匀分布形成一个球状电荷体，并在雷电电场强度超过预设阈值，产生预设长度的目标上行先导；当雷电的下行先导与所述目标上行先导连接时，形成雷电放电通道，将雷击电流泄放到地面；

所述第三配谐器用于调节所述第三波导谐振主腔体和所述第三波导谐振副腔体内的分布参数。