CN207199999U - 无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置 - Google Patents

Abstract

一种无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，包括高压气体(常压大气)雷云电荷聚消单元(2)、低压气体强电离放电单元(3)和接地导体(4)，该高压气体雷云电荷聚消单元(2)为消雷阵列,低压气体强电离放电单元(3)的两电极置于固定其放电间隙并保持有低压气体的绝缘体密封舱内而与外界环境条件无互扰。本装置由雷云电场(1)激励，高低压气体复合强电离放电可产生达百mC/s级的消散电荷(即百mA级消散电流)，高效中和雷云电荷聚消单元(2)及接地导体(4)引聚的云、地电荷±Q，有效抑制云‑地间等效电容C的电压V＝Q/C增高并抑制雷电先导的形成和发展而不会对地面放电击穿，本实用新型适用于各类固定和移动物体的直击雷防护。

Description

无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置

技术领域：

本实用新型涉及直击雷防护技术领域，特别是涉及一种在雷云电场激励下高效聚消云、地电荷而有效避免直击雷的无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置。

背景技术：

本实用新型申请人的中国实用新型专利201520423922.3“无源复合强电离放电等离子拒雷装置”(简称PCPLR或拒雷装置),具体地，该装置包括雷云电荷聚消单元、强电离放电单元和接地导体，该强电离放电单元的放电电极包含两电极，其中电极A与雷云电荷聚消单元组合为整体，电极B与接地导体连接，两电极之间以绝缘体隔开和固定放电间隙；该雷云电荷聚消单元为消雷导体阵列LEA。将LEA无源等离子体产生技术构成的雷云电荷聚消单元与采用新的“多细线效应”无源强电离放电等离子体产生技术构成的强电离放电单元复合,并与接地导体连接，由雷云电场激励，复合强电离放电产生数10mC/s消散电荷(即数10mA消散电流)，高效中和雷云电荷聚消单元及接地导体引聚的云、地电荷±Q，有效抑制雷云下部雷电先导的形成和发展而不会导致雷云电场对地面放电击穿,即雷云电场下的拒雷保护角为84°(也即保护半径为PCPLR安装高度的10倍)宽范围内的物体及PCPLR本体均免遭雷云电场放电击穿。

虽然已有实用新型PCPLR装置适用于各类固定和移动物体按84°保护角实现直击雷防护，而在气压(相应的海拔高度)、气流、大气介质等外界环境条件变化时将在一定程度上影响该本装置电离电流的发生，例如在海平面0m高程难电离时的发散电流仅有2000m海拔高程时的1/2，使拒雷可靠性和冗余度受到影响。另一方面，当拒雷装置运行现场有易燃易爆气体挥发而拒雷装置强电离放电单元放电产生的电弧距气体挥发点不够远时，存在明火引起气体燃爆的安全隐患；在化学气体、海洋盐雾等腐蚀性气体侵蚀和粉尘附着的环境中，暴露于大气中的强电离放电单元电极和绝缘体等部件将受到腐蚀和污染而需要增加维护，因此，开发密闭型低气压强电离放电单元组成的本新型拒雷装置在可靠性、经济性和实用性方面都是十分有益和必要的。

为此本实用新型装置需要解决的技术问题是，采用电气绝缘体密封舱内的低气压电极强电离放电单元，实现该单元不与运行外界条件互相干扰而获得更大的拒雷消散电流、运行安全性、可靠性、经济性和实用性。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于公开一种无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，本装置采用电气绝缘体密封舱内低压气体中的电极强电离放电单元更新原有的绝缘体和电极敞开于大气中的PCPLR强电离放电单元，从而不受气压、气流、大气介质等外界环境条件影响，在低压气体中强电离放电产生高达百mA级的拒雷消散电流，更高效地聚消云、地电荷,更可靠地抑制雷电先导的形成和发展，实现在宽保护范围内避免直击雷。同时，将强电离放电单元密封放电，可防止放电电弧在易燃易爆气氛中引起燃爆的危险，还可以避免污染环境气氛对放电器部件和功能的有害影响。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型采取如下技术方案：

一种无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，包括高压气体雷云电荷聚消单元、低压气体强电离放电单元和接地导体，其特征在于:该强电离放电单元的放电电极包含两电极 A和B，其中电极A与雷云电荷聚消单元连接，电极B与接地导体连接，该强电离放电单元具有保持有低压气体的绝缘体密封舱，该两电极置于该密封舱内，该密封舱能够固定两电极间的放电间隙；低压密封舱的外壁上构造有既增强电气绝缘又增强散热功能的多片体结构；该雷云电荷聚消单元为消雷导体阵列；该消雷导体阵列由针杆、链条、伞杆或丝簇串等形式的导体构成。

优选的，电极A的极板固定在低压密封舱内壁的上端，并以第一导线引出连接至雷云电荷聚消单元的圆弧罩形基座的内壁上；电极B的极板固定在低压密封舱内壁的下端并以第二导线引出连接至接地导体；低压密封舱的下端外壁构造有带导体法兰盘的底座并与引出导线连接；低压密封舱内的气体种类和气体压力，根据放电电压和电流的数值进行选择。

优选的，所述强电离放电单元的放电电极密闭在绝缘体构成的低压密封舱内,从而其放电电弧不会发散和影响到外界,同时还能够避免外界气流、气压、温度、湿度和/或介质的变化影响其放电性能。

优选的，雷云电荷聚消单元的消雷阵列包含有一圆弧罩形基座和数十至数百根阵列导体；该阵列导体安装在该基座的外壁上。

优选的，该基座为一空心圆弧形导体罩，所述的强电离放电单元安装在该导体罩内，该基座内壁连接强电离放电单元的放电电极A；该基座通过低压密封舱下端外壁配置的导体法兰盘底座固定安装，该法兰盘底座与接地导体连接；低压密封舱的外壁与雷云电荷聚消单元的导体罩的内壁间有通风散热气流通道。

优选的，所述高压气体为常压大气。

根据本实用新型的技术方案,产生的有益效果是:采用电气绝缘体密封舱内的低气压电极强电离放电单元更新原有的绝缘体和电极敞开于大气中的PCPLR强电离放电单元，从而不受气压、气流、介质等外界环境条件影响，在低压气体中强电离放电产生较PCPLR强电离放电单元增大约1个数量级的拒雷消散电流，更有效地聚消云、地电荷,更可靠地实现在宽保护范围内避免直接雷击。同时，将强电离放电单元密封，可防止放电电弧在易燃易爆气氛中引起燃爆的危险，还可以避免存在污染的环境气氛对放电器部件结构和功能的有害影响。

本装置具有结构简捷、可靠性、经济性和实用性高的优点，其系列化装置总重量约为8kg～ 20kg、可耐受18级台风，在海岛重盐污、化工重化学污染环境中应用时可对装置结构和材质进行优化而实现使用寿命大于30年。原有PCPLR产品已在较多重雷区的工程项目运行中成功拒雷数百万次无失效，本装置的更新改进将更有力地促进无源等离子拒雷装置成为非接闪式防雷机理的划时代直击雷防护装置。

本实用新型装置适用于以系列化型式安装在各类固定和移动目标的合适部位进行直击雷防护。

为了更好地理解和说明本实用新型的构思、工作原理和实用新型效果，下面结合附图，通过具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

附图说明：

图1为本实用新型拒雷装置的结构方框图；

图2为本实用新型拒雷装置的总体装置及安装结构示意图；

图3为本实用新型拒雷装置的结构示意图；

图4为本实用新型拒雷装置的低压气体强电离放电单元结构示意图。

附图中：

1、雷云电场； 2、雷云电荷聚消单元；

3、强电离放电单元； 31、低压密封舱；

32、电极A； 33、电极B；

34、第一导线； 35、第二导线；

36、绝缘及散热多片体结构。 4、接地导体；

具体实施方式

图1为本实用新型的结构方框图，如图1所示，一种无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，包括高压气体(常压大气)雷云电荷聚消单元2、低压气体强电离放电单元3 和接地导体4；该强电离放电单元3的放电电极包含两电极，其中电极A与雷云电荷聚消单元2连接，电极B与接地导体4连接，该两电极置于强电离放电单元3保持有低压气体的绝缘体密封仓内,该绝缘体密封舱固定两电极间放电间隙。该雷云电荷聚消单元2为消雷导体阵列；该消雷导体阵列可由针杆、链条、伞杆、丝簇串等形式的导体构成；该接地导体4连接到地面或浮空金属板构成的等效参考地面。

本实用新型的拒雷装置，以无需人工电源供电而以雷云电能供电的无源方式，利用雷云下部电场对高压气体(常压大气)中的雷云电荷聚消单元2的消雷导体阵列感生反电势，激励电离放电产生消散雷云下部电荷和地面感应电荷的等离子体，并进一步激励密封舱内低压气体中的强电离放电单元3以强电离对地刷状放电的方式中和雷云下部电场/电荷和地面感应电荷±Q，有效抑制雷电先导的形成和发展而不被雷云电场对地面放电击穿，进而实现在雷云电场下保护角大于84°(也即保护半径为装置安装高度的10倍)范围内的固定和移动目标免遭直击雷。

图2～图4为本实用新型的具体实施的结构图，在PCPLR基础上更新形成的无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，对敞开在大气中的强电离放电单元进行了更新。具体地，所述强电离放电单元3包括绝缘体构成的低压密封舱31；电极A的极板32固定在低压密封舱31内壁的上端，并以第一导线34引出接至雷云电荷聚消单元2圆弧罩形基座的内壁上；低压密封舱31的外壁上构造有既增强电气绝缘又增强散热功能的多片体结构36；电极B 的极板33固定在低压密封舱31内壁的下端并以第二导线35引出接至接地导体4；低压密封舱31的下端外壁配置带金属法兰盘的底座并与引出第二导线35连接；低压密封舱31内的气体种类和气体压力，根据放电电压和电流的数值进行优选。雷云电荷聚消单元的聚集电荷能力，也可以根据放电电压和电流的数值进行选择。

所述强电离放电单元3的放电电极A和电极B设置在低压密封舱31内，该低压密封舱 31是密闭的绝缘体结构，电极A和电极B在低压密封舱31内放电，所产生的电弧被限定在低压密封舱31内，不会发散和影响到外界；同时，该电极A和电极B还可避免外界气流、气压和介质等变化的影响，其放电性能不会受到外界因素的影响。

在低压密封舱31内，可采用适合的气体种类和气体压力。与较原有PCPLR采用在大气中敞开的强电离放电相比，低压密封舱31可获得单元时增大约1个数量级的拒雷消散电流，更有效地聚消云、地电荷,更可靠地实现在宽保护范围内避免直接雷击。

同时，将强电离放电单元密封，可防止放电电弧在易燃易爆气氛中引起燃爆的危险，还可以避免污染环境气氛对放电器部件结构和功能的有害影响，进一步保障装置在各种动态环境条件下安全、可靠和长效地实现装置的拒雷功能。

图3和图4所公开的强电离放电单元3为电极A和电极B轴线垂直结构的实施例。

在另一实施例中,强电离放电单元3的电极A和电极B轴线可以为水平设置的，水平设置的强电离放电单元3的结构，本技术领域的技术人员依据本实用新型的构思就能实现，因而在此不再详细描述。

在再一实施例中,强电离放电单元3的电极A和电极B相互之间可以垂直错位相对设置，或者可以水平错位相对设置。

在另一实施例中,该强电离放电单元(3)的电极A和电极B的轴线可以为任意方向设置的。

以上说明是依据本实用新型的构思和工作原理并实施该实用新型构思和工作原理的典型实施例。上述实施例不应理解为对本实用新型构思和工作原理的限定，依照本实用新型构思的其他实施例和实现方式，以及实施例和实现方式的组合均属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种无源高低压气体复合强电离放电等离子拒雷装置，包括高压气体雷云电荷聚消单元(2)、强电离放电单元(3)和接地导体(4)，其特征在于:该强电离放电单元(3)的放电电极包含两电极A和B，其中电极A与雷云电荷聚消单元(2)连接，电极B与接地导体(4)连接，该强电离放电单元(3)具有保持有低压气体的低压密封舱(31)，该两电极置于该低压密封舱(31)内，该低压密封舱(31)能够固定两电极间的放电间隙；该雷云电荷聚消单元(2)为消雷导体阵列；该消雷导体阵列由针杆、链条、伞杆或丝簇串形式的导体构成。

2.根据权利要求1所述的拒雷装置,其特征在于:电极A的极板(32)固定在低压密封舱(31)内壁的上端，并以第一导线(34)引出连接至雷云电荷聚消单元(2)的圆弧罩形基座的内壁上；低压密封舱(31)的外壁上构造为多片体结构(36)；电极B的极板(33)固定在低压密封舱(31)内壁的下端并以第二导线(35)引出连接至接地导体(4)；低压密封舱(31)的下端外壁构造有带导体法兰盘的底座并与引出第二导线(35)连接；低压密封舱内的气体种类和气体压力，根据放电电压和电流的数值进行选择。

3.根据权利要求2所述的拒雷装置,其特征在于:所述强电离放电单元(3)的放电电极密闭在绝缘体构成的低压密封舱(31)内,从而其放电电弧不会发散和影响到外界,同时还能够避免外界气流、气压、温度、湿度和/或介质的变化影响其放电性能。

4.根据权利要求3所述的拒雷装置,其特征在于:雷云电荷聚消单元(2)的消雷阵列包含有一圆弧罩形基座和数十至数百根阵列导体；该阵列导体安装在该基座的外壁上。

5.根据权利要求4所述的拒雷装置,其特征在于:该基座为一空心圆弧形导体罩，所述的强电离放电单元(3)安装在该导体罩内，该基座内壁连接强电离放电单元(3)的放电电极A；该基座通过低压密封舱(31)下端外壁配置的导体法兰盘底座固定安装，该法兰盘底座与接地导体(4)连接；低压密封舱(31)的外壁与雷云电荷聚消单元(2)的导体罩的内壁间有通风散热气流通道。

6.根据权利要求1所述的拒雷装置,其特征在于:该强电离放电单元(3)的电极A和电极B的轴线可以为任意方向设置的。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的拒雷装置,其特征在于:所述高压气体为常压大气。