CN200969484Y - 场变放电器 - Google Patents

Abstract

一种用于释放雷击放电能量的场变放电器，包括中柱针、环绕所述中柱针的导电均压环、水平撑杆、斜向撑杆，放电腔；所述放电腔包括保护帽、绝缘侧壁、与绝缘侧壁连接的导电端盖、与绝缘侧壁连接的导电底盘以及安设在所述端盖和底盘上的上、下放电电极，所述斜向撑杆为绝缘撑杆，其上端连接所述均压环，下端连接所述保护帽或者导电底盘，所述水平撑杆分别与所述斜向撑杆和中柱针连接。由于采用绝缘的斜向撑杆，不需要在斜向撑杆上再增加辅助间隙和绝缘结构，简化了结构、节省了大量工艺、造价和成本，此外，由于斜向撑杆采用了绝缘撑杆，它自身不会集聚电荷，使更多的电荷都集中积聚在中柱针上，这对集中能量，快速存储电场能和快速击穿放电、释放能量会更好。

Description

场变放电器

技术领域

本实用新型涉及一种用于释放雷击放电能量的场变放电器。

背景技术

目前的避雷装置包括斜向撑杆，水平撑杆，导电中柱针，均压环，放电腔等，但斜向撑杆，水平撑杆均为导电材料，均压环也为导电结构，为了使均压环与放电腔绝缘，所以在斜向撑杆上增加辅助间隙，并在此辅助间隙上设置绝缘结构，在水平撑杆与中柱针之间也必须设置绝缘结构，这在实际工程应用中增加了制造难度，并因此增加了制造成本，此外，由于这些结构都是金属材料，使部分电荷集中在所述的斜向撑杆和水平撑杆上，不利于中柱针集中电荷，使积聚到一定电荷的时间变长，不利于快速存储电场能量。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、造价、成本低且能够集中能量，快速存储电场能和快速击穿放电、释放能量更好的场变放电器。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种场变放电器，包括中柱针、环绕所述中柱针的导电均压环、水平撑杆、斜向撑杆，放电腔；所述放电腔包括保护帽、绝缘侧壁、与绝缘侧壁连接的导电端盖、和导电底盘以及穿设在所述导电端盖和导电底盘上的上、下放电电极，所述斜向撑杆为绝缘撑杆，其上端连接所述均压环，下端连接所述放电腔的保护帽或者导电底盘，所述水平撑杆分别与所述斜向撑杆和中柱针连接。

在导电底盘上与腔室对应的位置设置有减压排气孔。

所述放电腔的保护帽覆盖所述绝缘侧壁和导电端盖的连接部位，其内径与绝缘侧壁的外壁紧密贴合。

所述导电底盘为突起状结构，其突起部位与所述绝缘侧壁的内壁紧密贴合。

沿所述的绝缘侧壁周边还可设置有防雨的增加爬电距离的裙边。

所述下电极的一端通过螺纹与所述导电底盘上的螺孔对应连接。所述中柱针顶端角度为3-90度。

本实用新型的有益效果为：由于采用绝缘的斜向撑杆，不需要在斜向撑杆上再增加辅助间隙和绝缘结构，简化了结构、节省了大量工艺、造价和成本，此外，由于斜向撑杆采用了绝缘撑杆，它不会集中电荷，使所有电荷都集中积聚在中柱针上，这对集中能量，快速存储电场能和快速击穿放电、释放能量会更好；另外，在放电腔导电底盘与腔室对应位置设置有减压排气孔，可以防止放电腔在放电过程中出现的因电蚀和空气被加热膨胀而产生的爆炸、声震被毁坏。

附图说明

图1为本实用新型的剖视结构示意图。

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图3为本实用新型放电腔的结构示意图。

图4为在放电腔未击穿前的电场分布示意图。

图5为放电腔击穿后的电场分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例1：

如图1、图2、图3所示，一种场变放电器，包括中柱针1，其顶端角度为3-90度，不仅便于工业制造，而且便于电荷的积聚、环绕所述中柱针1的导电均压环2、水平撑杆4、斜向撑杆3，放电腔5；所述放电腔5包括保护帽7、采用CPA或DAIP之类的塑料铸件的绝缘侧壁8、与绝缘侧壁8连接的导电端盖9、和导电底盘10以及穿设在所述导电端盖9和导电底盘10上的上、下电极11、12，所述的上下放电电极11、12应选用高强度、耐电蚀的金属材料加工制造，所述斜向撑杆3为绝缘撑杆，其上端连接所述均压环2，下端连接所述保护帽7或者导电底盘10，所述水平撑杆4分别与所述斜向撑杆3和中柱针1连接。由于采用绝缘的斜向撑杆，不需要在斜向撑杆上再增加辅助间隙和绝缘结构，简化了结构、节省了大量工艺、造价和成本，此外，由于斜向撑杆采用了绝缘撑杆，它自身不会集聚电荷，使更多电荷都集中积聚在中柱针上，这对集中能量，快速存储电场能和快速击穿放电、释放能量会更好。在放电腔底盘10上与放电腔腔室对应的位置设置有减压排气孔(图中未标)，可以防止放电腔5在放电过程中出现的因电蚀和空气被加热膨胀而产生的爆炸、声震被毁坏。

作为优选的实施方式，如图3所示，为防止雨水和有害溶剂流入放电腔，减少放电腔的寿命：在所述放电腔5的保护帽7覆盖所述绝缘侧壁8和导电端盖9的连接部位，其内径与绝缘侧壁8的外壁紧密贴合，这样雨水会顺着保护帽和绝缘侧壁流下来，而不会从所述保护帽和绝缘侧壁的连接处流进放电腔；所述底盘10为突起状结构，其突起部位与所述绝缘侧壁8的内壁紧密贴合，当雨水流下来的时候，也不会由绝缘侧壁和底盘的连接部位进入到放电腔。

实施例2：

作为实施例1的进一步改进，如图3所示，在所述绝缘侧壁8周边设置有防雨的增加爬电距离的裙边13，使放电腔的外表面1/2以上的纵向距离不被雨水淋湿、贯通，以免影响场变放电器防雷功能的正常发挥。并且所述下电极12的一端通过螺纹与所述底盘上的螺孔对应连接(所述的螺纹和螺孔未在图中标出)，可根据需要调节下电极，使放电腔上下放电电极的距离根据需要变化。

研设原理和作用机制：场变放电器的设计，是根据雷云对大地的雷击放电机制、下行先导引发高达从数十到数百千安电流的强大下行雷击放电，和上行先导只引发相对很弱的通常不足一千安电流的下行雷击放电特点，和两个电极间的间隙发生静电场击穿放电、生成定向带电粒子流(正离子流流向负电极、负离子和电子流流向正电极)，虽然通道上的电压降不大，但可代替金属导体的导电作用，于是就研设了场变放电器。

场变放电器的工作机制是：在电容器间隙S(设间隙距离为S)未发生击穿放电前，中柱针上方雷云的等电位线，随着各个雷云单体之间的位移、电量的变化，在垂直方向会不停的上、下浮动，但在针尖附近的等电位线族还是相当平缓的，如图4所示，相应的电场强分布也比较均匀。

当某个雷云单体的等效电荷中心越来越接近场变放电器的正上方时，地面附近的雷云电场强度E₀也越来越大，加在间隙S上的电压U₀也越来越大，两极上被充的电荷也越来越多。当间隙S上的电场强度Ej＝U0/S＝H₀·E₀/S≥3000KV/m时，间隙S就会被击穿放电，两极被短路、导通，而均压环管上的电位基本不变，在中柱针和均压环管之间出现电位差，使得放电器近区电场发生极大变化，如图5所示，由于中柱针针尖上方的电场突然特别集中和特别强，使针尖前方的强电场区域内空气突然发生脉冲性的电离，在电场作用下，带电的离子、象雪崩一样地快速增加。若雷云带正电荷，则产生带负电的上行离子流，就流向雷云；若雷云带负电荷，上行粒子流的极性正好相反。

不管粒子流带正电还是负电，在流向上方雷云时，就会在通道Δh₁上的电导率大增，如图5所示，这就相当于把中柱针的高h又加高了Δh(假设中柱针高为h)。这样就必然引出两个结果：一是，如果有下行雷通过Δh落在中柱针上，就相当于加高了的中柱针保护范围，使绕击到被保护设施上的概率也减少了。二是，由于高电导率的通道长Δh≥h₀，流过的带电离子流具有电流的属性，就如同向上产生一个上行先导，只要该脉冲的粒子电流强度是够大，就有把原本稍后可能发生的强大下行雷，提前改为由上行先导引发的上行雷，使发生的雷电流峰值降低，形成危害降低。于是就达到了改进预防发生直击雷灾害的工程技术方案，实现更好的防雷保护效果：扩大保护范围半径，减少直击雷、感应雷和绕击雷的危害，使被保护设施更安全。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种场变放电器，包括中柱针、环绕所述中柱针的导电均压环、水平撑杆、斜向撑杆和放电腔；所述放电腔包括保护帽、绝缘侧壁、与绝缘侧壁连接的导电端盖和导电底盘以及安设在所述导电端盖和导电底盘上的上、下放电电极，其特征在于：所述斜向撑杆为绝缘撑杆，其上端连接所述均压环，下端连接所述保护帽或者导电底盘，所述水平撑杆分别与所述斜向撑杆和中柱针连接。

2、根据权利要求1所述的场变放电器，其特征在于：在所述导电底盘上与放电腔腔室对应的位置设置有减压排气孔。

3、根据权利要求1或2所述的场变放电器，其特征在于：所述放电腔的保护帽覆盖所述绝缘侧壁和导电端盖的连接部位，其内径与绝缘侧壁的外壁紧密贴合。

4、根据权利要求1或2所述的场变放电器，其特征在于：所述底盘为突起状结构，其突起部位与所述绝缘侧壁的内壁紧密贴合。

5、根据权利要求4所述的场变放电器，其特征在于：沿所述的绝缘侧壁周边设置有防雨的增加爬电距离的裙边。

6、根据权利要求5所述的场变放电器，其特征在于：所述下电极的一端通过螺纹与所述导电底盘上的螺孔对应连接。

7、根据权利要求1或2所述的场变放电器，其特征在于：所述中柱针顶端角度为3-90度。

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