CN201303211Y - 可控放电避雷针 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可控放电避雷针，包括底座、主针、储能元件，与底座(6)连接的3～4根斜拉杆(4)呈放射状向上，动态环(2)固定在斜拉杆(4)上，其特征在于：储能元件(5)、主针(1)依次固定于底座(6)上，主针(1)处于动态环(2)的圆心，起支撑和隔离作用的绝缘水平拉杆(3)连接在主针(1)与斜拉杆(4)之间，底座(6)固定在避雷针支柱(9)上；主针(1)与储能元件(5)电连接，在斜拉杆(4)的下部安装连接有辅助储能元件(5.1)；辅助储能元件(5.1)与储能元件(5)电连接。雷电检测探头(10)贴在避雷针支柱(9)上，雷电检测探头(10)与监测装置(11)连接，监测装置采用太阳能电池供电。

Description

可控放电避雷针

技术领域

本实用新型涉及一种可控放电避雷针，是一种全新的防直击雷装置。可适用于电力系统(变电站/发电厂/输电线路)、通信微波塔(站)、证券、气象、电视塔、军火、油库、炸药库、雷达等需要严格防雷的各种设施和高低层民用建筑的防雷。

背景技术

自1749年美国人富兰克林发明避雷针(称传统避雷针)以来已有250多年的历史，截止目前最常用的避雷方法基本上还是采用避雷针(避雷线)。它的原理是：利用自身高度使雷云下的电场发生畸变将雷击放电引到避雷针上。这种方式尽管简单，但存在许多缺陷。如保护范围不确定，容易造成绕击事故；由于雷击电流幅值较大，有反击事故发生，同时可能有较高的跨步电压和接触电压，影响人身安全；强大的雷电流会在保护物上形成感应过电压，对微电子设备造成危害等。

发明内容

本实用新型的目的是设计一种可控放电避雷针，通过引发变化缓慢的小电流上行雷闪放电形式释放雷云电荷，避免强烈的下行雷闪放电对被保护物造成危害。

本实用新型的技术方案为：本实用新型的可控放电避雷针，包括底座、主针、储能元件，与底座连接的3～4根斜拉杆呈放射状向上，动态环固定在斜拉杆上，储能元件、主针依次固定于底座上，主针处于动态环的圆心，起支撑和隔离作用的绝缘水平拉杆连接在主针与斜拉杆之间，底座固定在避雷针支柱上；主针与储能元件电连接，在斜拉杆的下部安装连接有辅助储能元件；辅助储能元件与储能元件电连接。

所述的可控放电避雷针，雷电检测探头贴在避雷针支柱上，雷电检测探头与监测装置连接，监测装置采用太阳能电池供电。并利用无线读写器对监测装置进行数据读写等操作。监测装置采用太阳能电池供电。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型有一个相当大的几乎不遭受绕击的保护区域。当被保护对象遭受绕击概率允许达到0.1％(目前规程规定的允许值)时，本实用新型的保护角达到66.4°，而富兰克林避雷针的保护角远远低于此值。

(2)本实用新型的放电时间比富兰克林避雷针平均提前13.3μs。

(3)安装于可控放电避雷针升高支架上的监测装置采用太阳能电池供电，密封设计，防水防尘，耐高、低温。其能准确的对可控放电避雷针的动作次数、时间进行记录，并通过无线读写器进行数据读写、校对和更新，有效的积累可控放电避雷针的实际运行经验。

(4)在与传统避雷针的对比试验中，在本实用新型的针头可以清楚地看到一段较长的直线部分，这说明在这里有向上发展的先导，而在富兰克林避雷针的针头上的放电轨迹上则见不到这一明显直线段，无数次的实验表明，本实用新型就是靠引发上行先导来减少绕击和增大保护角的。

(5)在模拟电场比较低时，本实用新型的电晕电流比富兰克林避雷针低得多，几乎处于完全抑制状态；在模拟电场增加到能够启动可控放电避雷针时，本实用新型产生的是脉冲式电晕放电电流，其电晕电流幅值比富兰克林避雷针大好几十倍，但电晕电流的平均值比后者小，这有利于从电晕向先导电弧的转化。

本实用新型通过引发变化缓慢的小电流上行雷闪放电形式释放雷云电荷，避免强烈的下行雷闪放电对被保护物造成危害，具有保护范围大、绕击率低、放电电流小、感应过电压低等优点。

附图说明

图1可控放电避雷针结构示意图。

图2本实用新型放电前场强示意图。

图3本实用新型放电时针头场强的变化图。

图4监测装置安装示意图。

具体实施方式

如图1、图4：可控放电避雷针包括一种可控放电避雷针，包括底座、主针、储能元件，与底座6连接的3～4根斜拉杆4呈放射状向上，动态环2固定在斜拉杆4上，储能元件5、主针1依次固定于底座6上，主针1处于动态环2的圆心，起支撑和隔离作用的绝缘水平拉杆3连接在主针1与斜拉杆4之间，底座6固定在避雷针支柱9上；主针1与储能元件5电连接，在斜拉杆4的下部安装连接有辅助储能元件5.1；辅助储能元件5.1与储能元件5电连接。

7是储能元件5外套管，8是辅助储能元件5.1的外套管，12是避雷针支柱9上的连接板，13是连接螺钉。

雷电检测探头10贴在避雷针支柱9上，雷电检测探头10与监测装置11连接。

如图2：雷电检测探头10由线10.1将其绑贴在避雷针支柱9上，雷电检测探头10与监测装置11连接，监测装置11由箍圈11.1将其固定在避雷针支柱9上。并利用无线读写器对监测装置进行数据读写等操作。监测装置采用太阳能电池供电11.2。

本实用新型的工作原理为：

如图2：当本实用新型安装处附近的地面电场强度较低时(如雷云离可控放电避雷针及被保护对象距离较远等情况)，雷云不会对地面物体发生放电，此时本实用新型针头的贮能装置处于贮存雷云电场能量工况，由于动态环的作用，针头上部部件(动态环2和主针1针尖)处于电位浮动状态，与周围大气电位差小，针尖电场Q均匀，因此几乎不发生电晕放电，即保证了在引发发生前针头附近的空间电荷很少的要求。

图3本实用新型放电时针头场强的变化图：

当雷云电场上升到预示它可能发生对本实用新型及周围被保护物发生雷闪时，贮能装置立即转入释能工况，这一转变使主针针尖电场Q的电场强度不再被动态环2限制，针尖电场Q瞬间上升数百倍，使针尖附近空气迅速放电，形成很强的放电脉冲，因没有空间电荷的阻碍，该放电脉冲在雷云电场作用下快速向上发展成上行先导，去拦截雷云底部先导或进入雷云电荷中心。如果第一次脉冲引发不成上行先导，贮能装置即又进入贮能状态，同时使第一次脉冲形成的空间电荷得以消散，准备第二次脉冲产生。如此循环总能成功地引发上行雷。

当可控放电避雷针有效动作后，安装于支柱9上的监测装置便通过雷电检测探头10对可控放电避雷针动作时间及次数进行记录，用户可以持无线读写器在监测区域附近收集数据并进行数据设定。同时，将无线读写器与计算机连接，可以用有关管理软件对测量数据进行统计和管理。监测装置可是雷电计数器、无线读写器，利用可控放电避雷针动作次数及时间并可对数据进行读写等操作。

使用时：

(1)本实用新型可做为独立系统立于各类建筑物上，安装地点的选择应满足既要经济又要保证安全的要求。用于保护输电线路时，一般要求升高2～3米后，直接安装在杆塔顶部。

(2)在安装本实用新型的针头时，要求动态环保持水平，主针处在铅垂方向。自针头顶部至被保护物顶部的高度大于3m。禁止在结构支柱上悬挂电话线、广播线、电视天线及电力架空线。

(3)一般情况下，本实用新型应设两根专用的接地引下线(对于直接装在铁塔上的情况，不另设接地引下线，直接与铁塔连接牢固就可以了)。引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下列值：圆钢直径φ10mm，扁钢为4×25mm。

(4)引下线沿建筑物或构筑物外墙敷设，并经最短路径接地。建筑艺术要求较高者，也可以暗敷，但截面应加大一倍。

(5)在易受机械磨损的地方，地面上约1.7m至地面下0.3m的一段接地引下线应穿铁管保护。

(6)本实用新型系统的接地电阻应符合相应场所的要求。

(7)一般采用复合接地装置。垂直埋设的接地体可采用角钢、钢管；水平埋设的接地体采用扁钢、圆钢。它们的尺寸不应小于下列标准：角钢4×40×40mm；钢管直径φ35mm；壁厚3.5mm；扁钢4×25mm；圆钢φ12mm。

(8)接地装置处于行人过道的地下时，应考虑采取降低跨步电压的措施。

Claims (2)

1.一种可控放电避雷针，包括底座、主针、储能元件，与底座(6)连接的3～4根斜拉杆(4)呈放射状向上，动态环(2)固定在斜拉杆(4)上，其特征在于：储能元件(5)、主针(1)依次固定于底座(6)上，主针(1)处于动态环(2)的圆心，起支撑和隔离作用的绝缘水平拉杆(3)连接在主针(1)与斜拉杆(4)之间，底座(6)固定在避雷针支柱(9)上；主针(1)与储能元件(5)电连接，在斜拉杆(4)的下部安装连接有辅助储能元件(5.1)；辅助储能元件(5.1)与储能元件(5)电连接。

2.根据权利要求1所述的可控放电避雷针，其特征在于：在避雷针支柱(9)上贴放有雷电检测探头(10)，雷电检测探头(10)与监测装置(11)连接，监测装置(11)固定在避雷针支柱(9)上，监测装置采用太阳能电池供电。

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