CN206758838U - 一种变电站用驱雷装置 - Google Patents

Abstract

一种变电站用驱雷装置，包括设置在变电站上的有源和无源驱雷器，所述有源和无源驱雷器包括机架，机架上端设有金属外罩，金属外罩上设有若干放电通孔，金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有电极，电极与机架内壁之间设有间隙，电极通过接地线与大地连接，电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接。它具有有源和无源共同驱雷、多级驱雷、驱雷效果更加稳定可靠、结构紧凑等优点。

Description

一种变电站用驱雷装置

技术领域：

本实用新型涉及驱雷器技术领域，具体涉及一种变电站用驱雷装置。

背景技术：

变电站是一种常见的电力设备，主要起到调节电压的作用，变电站大多位于郊区，且呈开放式设置，因此容易受到雷雨天气的影响，特别是雷电天气，容易遭受雷击，发生火灾，影响正常供电，目前变电站大多采用避雷针进行防雷，或者与避雷针避雷原理近似的其他避雷设备，避雷针是富兰克林实用新型的，它的主要原理是吸引雷云电场集中于其金属针而增大针端电场强度，使雷云电场击穿金属针而将强大的雷电流经其接地体泄放入地，但避雷针防雷通常带来反击、跨步电压、接触电压和对强弱电系统的电磁脉冲感应过电压损坏等负面危害，避雷针防雷效果不佳，难以保证变电站免遭雷击。

实用新型内容：

本实用新型的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种变电站用消雷装置，它具有有源和无源共同驱雷、多级驱雷、驱雷效果更加稳定可靠、结构紧凑等优点，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种变电站用驱雷装置，包括设置在变电站上的有源和无源驱雷器，所述有源和无源驱雷器包括机架，机架上端设有金属外罩，金属外罩上设有若干放电通孔，金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有电极，电极与机架内壁之间设有间隙，电极通过接地线与大地连接，电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接，电源通过导线分别与雷电预警系统和风机连接。

所述机架包括上安装座、下安装座和若干支撑杆，支撑杆一端与上安装座连接，另一端与下安装座连接，上安装座上端设有金属外罩，上安装座中部设有安装孔，安装孔内设有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有电极，上安装座与下安装座之间设有风机、变压器、逆变器和电源。

所述雷电预警系统包括雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器，雷电预警器、云层检测雷达、雷云电场强度测量仪和计数控制器分别通过导线与控制器连接。

所述电源与逆变器连接线路上设有控制开关，控制开关与雷电预警系统连接。

所述中空放电针末端设有若干一级放电针。

所述机架外部设有球形外壳。

所述金属外罩为铝金属外罩，所述电极为铝电极。

所述接地线一端与电极连接，另一端与设置在地表下的电流收集装置连接。

所述金属外罩内壁与电极间距合理设计，确保等离子产生的数量。

所述纳米陶瓷绝缘子设计为长短伞裙间隔状。

所述球形外壳采用钛合金或碳纤维等轻质材料。

本实用新型采用上述方案，针对现有变电站防雷存在的技术问题，设计了一种变电站用驱雷装置，通过在变电站上设计机架，机架上设有有源和无源驱雷器，同时实现有源驱雷和无源驱雷，通过设计机架、金属外罩、中空放电针、一级放电针、电极和接地线，实现两级无源驱雷；通过在中空放电针上设计开口，设计纳米陶瓷绝缘子、变压器、逆变器和电源，实现有源驱雷，从而有效将无源驱雷装置与有源驱雷装置结合成一体，最大发挥有源驱雷和无源驱雷的优势，使驱雷效果更加可靠，有效保护变电站。

附图说明：

图1是本实用新型结构示意图；

图2是本实用新型有源和无源驱雷器结构示意图；

其中，1、变电站，2、有源和无源驱雷器，3、机架，301、上安装座，302、下安装座，303、支撑杆，4、金属外罩，5、放电通孔，6、中空放电针，7、开口，8、安装孔，9、纳米陶瓷绝缘子，10、电机，11、接地线，12、风机，13、电源，14、逆变器，15、变压器，16、雷电预警系统，17、控制开关，18、一级放电针，19、球形外壳，20、电流收集装置，21、线圈。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明：

如图1-2所示，一种变电站用驱雷装置，包括设置在变电站1上的有源和无源驱雷器2，有源和无源驱雷器2包括机架3，机架3上端设有金属外罩4，金属外罩4上设有若干放电通孔5，金属外罩4外壁上对应放电通孔5的位置设有中空放电针6，中空放电针6侧壁上设有若干开口7，机架3上端中部设有安装孔8，安装孔8内安装有纳米陶瓷绝缘子9，纳米陶瓷绝缘子9底部设有电极10，电极10与机架3内壁之间设有间隙，电极10通过接地线11与大地连接，电极10下方的机架3上设有风机12，机架3上还设有电源13、逆变器14和变压器15，电源13通过导线依次与逆变器14和变压器15连接，变压器15通过导线与纳米陶瓷绝缘子9连接，电源13通过导线分别与雷电预警系统16和风机12连接，通过设计机架3、金属外罩4、中空放电针6、一级放电针18、电极10和接地线11，实现两级无源驱雷，通过在中空放电针6上设计开口7，设计纳米陶瓷绝缘子9、变压器15、逆变器14和电源13，实现有源驱雷，从而有效将无源驱雷装置与有源驱雷装置结合成一体，最大发挥有源驱雷和无源驱雷的优势，有效保护变电站1的安全。

机架3包括上安装座301、下安装座302和若干支撑杆303，支撑杆303一端与上安装座301连接，另一端与下安装座302连接，上安装座301上端设有金属外罩4，上安装座301中部设有安装孔8，安装孔8内设有纳米陶瓷绝缘子9，纳米陶瓷绝缘子9底部设有电极10，上安装座301与下安装座302之间设有风机12、变压器15、逆变器14和电源13，通过设计上安装座301、下安装座302和支撑杆303，使整体安装更加合理，结构更加紧凑。

雷电预警系统16包括雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器，雷电预警器、云层检测雷达、雷云电场强度测量仪和计数控制器分别通过导线与控制器连接，实现智能检测云层厚度、密度和方位，测量云层中电荷强度和极性，从而达到智能驱雷。

电源13与逆变器14连接线路上设有控制开关17，控制开关17与雷电预警系统16连接。

中空放电针6末端设有若干一级放电针18，实现一级放单，提高等离子数量。

机架3外部设有球形外壳19，有效保护机架3内的设备。

金属外罩4为铝金属外罩，电极10为铝电极，铝材质性价比更高。

接地线11一端与电极10连接，另一端与设置在地表下的电流收集装置20连接，将电流有效收集利用。

金属外罩4内壁与电极10间距合理设计，确保等离子产生的数量。

纳米陶瓷绝缘子9设计为长短伞裙间隔状，强电离空气效果更佳。

球形外壳19采用钛合金或碳纤维等轻质材料，便于安装和保护机架内的设备。

本实用新型的工作过程：

当被保护变电站周围有雷云时，本申请的驱雷装置同时进行有源驱雷和无源驱雷，其中无源驱雷工作过程：雷云中的负电荷不断聚集，根据库伦定律可知，同时大地上聚集大量正电荷，在异性电荷相吸的作用下，雷云中的负电荷不断呈漏斗状下降，当负电荷聚集到一定数量后，雷云中的负电荷与铝金属外罩上的一级放电针18之间形成微安级放电，即产生一级放电，雷云电荷击穿外界空气与一级放电针18连通后，大量负电荷聚集在金属外罩4上，此时大地上聚集的正电荷通过接地线11聚集到电极10上，电极10上的大量正电荷与金属外罩4上的大量负电荷不断聚集，产生电压差，当电压差增大到一定程度时就会击穿金属外罩4与电极10之间的空气，产生毫安级放电，即二级放电，从而电离出大量的等离子体，在雷云电场激励下可产生大于30mC/s消散电荷(即大于30mA消散电流)，等离子体中的正离子不断向上扩散，离子扩散高度通常达800m以上，与雷云中的负电荷中和，削弱雷云，产生的负离子经接地线流入电流收集装置中，从而实现无源驱雷。

有源驱雷工作过程：雷电预警系统16中的雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器开始工作，检测雷云厚度、密度和方位，测量云层中电荷强度和极性，控制开关闭合，接通220V电源13，然后经逆变器14和变压器15的作用将220V电压变换成3万伏电压，并将3万伏电压传输到纳米陶瓷绝缘子9的线圈21上，纳米陶瓷绝缘子9在高电压的作用下击穿纳米陶瓷绝缘子9与金属外罩4之间的空气，即实现介质阻挡放电方式强电离空气产生高浓度非平衡低温等离子体，根据我国气体电子学和静电学著名专家邱军林、白希尧等测试，采用上述强电离空气方式可产生浓度为1014/m3—1016/m3的等离子体，同时启动风机12，在风机12的作用下，高浓度等离子依次经过放电通孔5和中空放电针6，并从中空放电针6上的开口7处流出释放到空气中，根据美国国家宇航局(NASA)为在佛罗里达航天基地进行火箭筒引雷方式防雷，对地面自然尖端物(草木尖端)在雷云电场作用下产生的离子沿空间高度分布所作的探空测试表明，离子可漂移至800m以上的高空，因此正离子能够漂浮至雷云中，与雷云中的负电荷中和，削弱雷云，实现有源驱雷，通过将有源驱雷与无源驱雷装置的有效结合，使整体结构更加紧凑，实现多级放电驱雷，驱雷效率更加的安全可靠，有效保护变电站1的安全。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (9)

1.一种变电站用驱雷装置，其特征在于：包括设置在变电站上的有源和无源驱雷器，所述有源和无源驱雷器包括机架，机架上端设有金属外罩，金属外罩上设有若干放电通孔，金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有电极，电极与机架内壁之间设有间隙，电极通过接地线与大地连接，电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接，电源通过导线分别与雷电预警系统和风机连接。

2.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述机架包括上安装座、下安装座和若干支撑杆，支撑杆一端与上安装座连接，另一端与下安装座连接，上安装座上端设有金属外罩，上安装座中部设有安装孔，安装孔内设有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有电极，上安装座与下安装座之间设有风机、变压器、逆变器和电源。

3.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述雷电预警系统包括雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器，雷电预警器、云层检测雷达、雷云电场强度测量仪和计数控制器分别通过导线与控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述电源与逆变器连接线路上设有控制开关，控制开关与雷电预警系统连接。

5.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述中空放电针末端设有若干一级放电针。

6.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述金属外罩为铝金属外罩，所述电极为铝电极。

7.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述接地线一端与电极连接，另一端与设置在地表下的电流收集装置连接。

8.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述纳米陶瓷绝缘子设计为长短伞裙间隔状。

9.根据权利要求1所述的一种变电站用驱雷装置，其特征在于：所述机架外部设有球形外壳，球形外壳采用钛合金或碳纤维轻质材料。