CN210468381U - 一种可控回击放电直击雷防护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种可控回击放电直击雷防护装置，主要由球形大气感应电极、低通滤波器、高能电子开关、环形静电屏蔽电极、绝缘外套等组成。低通滤波器和上述开关并联由绝缘外套封装，球形大气感应电极通过低通滤波器与环形静电屏蔽电极连接并接地。当上述两个电极之间的电压差达到预设值时，上述开关快速变为短路状态，环形静电屏蔽电极迅速将正电荷充填至球形大气感应电极，以中和负电荷；当电压差消失时，上述开关和低通滤波器处于开路状态使迎面先导冲向梯级先导时与大地的导电通道不通，有效阻止被保护区域内的地闪回击放电，大幅度降低被保护区域内的地闪密度，减弱或消除了常规接闪装置频繁接闪产生的强大雷电流的破坏作用。

Description

一种可控回击放电直击雷防护装置

技术领域

本实用新型涉及避雷技术领域，具体而言，涉及一种可控回击放电直击雷防护装置。

背景技术

常规的直击雷防护方法是采用接闪装置吸引雷电，并通过引下线和接地装置将雷电流泄放入地。

但在这一过程中，雷电流依然存在安全隐患，例如，以热效应、冲击波、电动力、电磁感应、反击、高电压等形式造成的二次破坏，其仍然对人身、财产可能造成伤害和破坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可控回击放电直击雷防护装置，以实现提高避雷保护效果的功能。

本实用新型是这样实现的：

一种可控回击放电直击雷防护装置，包括：球形大气感应电极、低通滤波器、高能电子开关、环形静电屏蔽电极、绝缘外套和法兰支撑结构；

其中，所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极相对设置，所述低通滤波器和所述高能电子开关并联连接，并封装在所述绝缘外套内，且设置在所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极之间，所述球形大气感应电极通过所述低通滤波器与所述环形静电屏蔽电极连接并接地；

所述球形大气感应电极，用于在梯级先导作用下感应异性电荷，以减少所述球形大气感应电极的球形结构包围着的空间电荷，形成电荷释放通道；

所述低通滤波器，用于将所述球形大气感应电极通过所述低通滤波器与所述环形静电屏蔽电极连接并接地，当梯级先导未进入闪击距离时，所述低通滤波器处于短路状态；当梯级先导进入闪击距离时，所述低通滤波器由短路状态切换为开路状态；

所述高能电子开关，用于当所述高能电子开关由开路状态切换至短路状态时，通过所述环形静电屏蔽电极将被保护物和大地表面的感应正电荷充填至所述球形大气感应电极，并触发所述球形大气感应电极向上发出迎面先导。

可选地，当所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极之间的电压差小于预设值时，所述高能电子开关由短路状态切换至开路状态。

可选地，当所述高能电子开关由短路状态切换至开路状态时，所述低通滤波器处于开路状态。

可选地，所述法兰支撑结构设置于所述环形静电屏蔽电极的下端，所述法兰支撑结构与所述环形静电屏蔽电极电气连接。

可选地，所述法兰支撑结构为不锈钢材质；

所述法兰支撑结构通过引下线接地。

可选地，所述球形大气感应电极的下表面与所述环形静电屏蔽电极相对设置。

可选地，所述低通滤波器为无源低通滤波器。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种可控回击放电直击雷防护装置，通过将球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极相对设置，低通滤波器和高能电子开关并联连接，并封装在绝缘外套内，设置在球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间，法兰支撑结构与环形静电屏蔽电极固定连接，球形大气感应电极通过低通滤波器与环形静电屏蔽电极连接并接地，从而当梯级先导未进入闪击距离时，低通滤波器处于短路状态，使球形大气感应电极上表面电场相对平滑和电晕极小，不会抑制球形大气感应电极表面电场继续提高；当梯级先导进入闪击距离并逐渐接近本实用新型，低通滤波器由短路状态变为开路状态，不会抑制球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差的增大，不影响高能电子开关的开关动作。当球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差达到预设值时，高能电子开关快速由开路状态变为短路状态，环形静电屏蔽电极迅速将被保护物和大地表面的感应正电荷充填至球形大气感应电极，并触发球形大气感应电极向上发出迎面先导，去中和梯级先导的负电荷；迎面先导发出后，球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差消失，高能电子开关迅速由短路状态变为开路状态，同时由于梯级先导的作用，此时低通滤波器仍处于开路状态，使迎面先导冲向梯级先导时与大地的导电通道不通，有效阻止被保护区域内地闪回击放电的发生，大幅度降低被保护区域内的地闪密度，减弱或消除了常规接闪装置频繁接闪产生的强大雷电流的破坏作用。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型提供的一种可控回击放电直击雷防护装置的结构示意图；

图2为本实用新型提供的一种高能电子开关非线性伏安特性曲线图；

图3为本实用新型实施例提供的低通滤波器的幅频特性曲线图；

图4为本实用新型实施例提供的工作物理过程示意图。

图标：1—球形大气感应电极，2—低通滤波器，3—高能电子开关，4—环形静电屏蔽电极，5—法兰支撑结构，6—绝缘外套，7—球形大气感应电极上表面，8—球形大气感应电极下底面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

图1为本实用新型提供的一种可控回击放电直击雷防护装置的结构示意图，参见图1，该装置包括：

球形大气感应电极1、低通滤波器2、高能电子开关3、环形静电屏蔽电极4、法兰支撑结构5和绝缘外套6；

其中，球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4相对设置，低通滤波器2和高能电子开关3并联连接，并封装在绝缘外套6内，且设置在球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间，法兰支撑结构5与环形静电屏蔽电极4固定连接，球形大气感应电极1通过低通滤波器2与环形静电屏蔽电极4连接并接地；

球形大气感应电极1用于在梯级先导作用下感应异性电荷，进而球形大气感应电极1的球形结构能尽量减少包围着的空间电荷，以免影响雪崩启动时电场增长的延误，即向上迎面先导的发生时间，并为被保护物表面感应电荷提供一个向空中释放的电荷释放通道；

低通滤波器2，用于将使球形大气感应电极1通过低通滤波器2与环形静电屏蔽电极4连接并接地，其作用在于：当梯级先导未进入闪击距离时，低通滤波器2处于短路状态，使球形大气感应电极1上表面电场相对平滑和电晕极小，不会抑制球形大气感应电极1表面电场继续提高；当梯级先导进入闪击距离并逐渐接近本实用新型提供的可控回击放电直击雷防护装置时，低通滤波器2由短路状态变为开路状态，不会抑制球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差的增大，从而不影响高能电子开关3的开关动作。

高能电子开关3，用于在整个直击雷防护过程中作为大功率电子开关发挥作用，当高能电子开关由开路状态快速切换至短路状态时，通过所述环形静电屏蔽电极4将被保护物和大地表面的感应正电荷充填至球形大气感应电极1，并触发球形大气感应电极1向上发出迎面先导。

本实用新型实施例提供的可控回击放电直击雷防护装置，通过将球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极相对设置，进而低通滤波器和高能电子开关并联连接，并封装在绝缘外套内，设置在球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间，法兰支撑结构与环形静电屏蔽电极固定连接，球形大气感应电极通过低通滤波器与环形静电屏蔽电极连接并接地；

从而当梯级先导未进入闪击距离时，低通滤波器处于短路状态，使球形大气感应电极上表面电场相对平滑和电晕极小，不会抑制球形大气感应电极表面电场继续提高；当梯级先导进入闪击距离并逐渐接近本实用新型，低通滤波器由短路状态变为开路状态，不会抑制球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差的增大，从而不影响高能电子开关的开关动作。当球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差达到预设值时，高能电子开关快速由开路状态变为短路状态，环形静电屏蔽电极迅速将被保护物和大地表面的感应正电荷充填至球形大气感应电极，并触发球形大气感应电极向上发出迎面先导，去中和梯级先导的负电荷；迎面先导发出后，球形大气感应电极与环形静电屏蔽电极之间的电压差消失，高能电子开关迅速由短路状态变为开路状态，同时由于梯级先导的作用，此时低通滤波器仍处于开路状态，使迎面先导冲向梯级先导时与大地的导电通道不通，有效阻止被保护区域内地闪回击放电的发生，大幅度降低被保护区域内的地闪密度，减弱或消除了常规接闪装置频繁接闪产生的强大雷电流的破坏作用。

继续参见图1，法兰支撑结构5设置于环形静电屏蔽电极4的下端，法兰支撑结构5与环形静电屏蔽电极4电气连接，并且法兰支撑结构5通过引下线接地。

可选地，法兰支撑结构为不锈钢材质；

可选地，球形大气感应电极1安装在低通滤波器2和高能电子开关3的上方，低通滤波器2和高能电子开关3并联连接并封装在绝缘外套6内，环形静电屏蔽电极4安装在低通滤波器2和高能电子开关3的下方，法兰支撑结构5安装在环形静电屏蔽电极4下端，与环形静电屏蔽电极4牢固电气连接。

进一步地，当球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差小于预设值时，高能电子开关3由短路状态切换至开路状态。

可选地，球形大气感应电极1的下表面8与环形静电屏蔽电极4相对设置。并且，当高能电子开关3由短路状态切换至开路状态时，低通滤波器2处于开路状态；

具体的，球形大气感应电极1、低通滤波器2、高能电子开关3、环形静电屏蔽电极4、法兰支撑结构5之间采用焊接或螺杆、螺母等紧固件固定连接。

可选地，球形大气感应电极1：由不锈钢材料制成，主要是在积雨云梯级先导作用下感应异性电荷，球形结构能尽量减少包围着的空间电荷，以免影响雪崩启动时电场增长的延误，即向上迎面先导的发生时间，并为被保护物表面感应电荷提供一个向空中释放的通道。球形大气感应电极1是本实用新型防护范围直接相关的关键部件。

可选地，高能电子开关3：在整个直击雷防护过程中作为大功率电子开关发挥作用。

具体的，图2为本实用新型提供的一种高能电子开关非线性伏安特性曲线图，参见图2，高能电子开关是由多种金属氧化物按照一定的比例，经混合、成型、高温烧结、表面处理等特殊工艺过程制成的电压非线性半导体器件。当外加电压小于高能电子开关标称电压时，高能电子开关呈开路状态，流过高能电子开关的电流很小；当外加电压达到或超过标称电压时，高能电子开关呈短路导通状态，其工作电流会增加几个数量级，高能电子开关动作时间为纳秒级。

参见图2，其示出了高能电子开关的伏安特性曲线，它是一条电压非线性曲线，大致可划分为预击穿区、击穿区和上升区三个区间。

如图2中所示预击穿区：在此区间内，外加电压小于高能电子开关的标称电压，高能电子开关中的电流很小，只有微安级，可以看做开路状态，对应于一个小于2.0kV/cm的电场强度。

如图2中所示击穿区：外加电压大于高能电子开关的标称电压，电压微小的变化就能引起电流急剧变化，在5×10^-5～5×10³A/cm²的电流范围内电压曲线十分平坦，可以看做短路导通状态。

如图2中所示上升区：该区域的电压与电流基本呈线性关系，随着电流的继续增大，高能电子开关将失去吸收能量的能力。

可选地，低通滤波器2：球形大气感应电极1通过低通滤波器2与环形静电屏蔽电极4连接并接地，使球形大气感应电极1在静态(梯级先导未进入闪击距离)时上表面7电场相对平滑和电晕极小，不会抑制球形大气感应电极1上表面7电场继续提高；当梯级先导进入闪击距离并逐渐接近本实用新型，低通滤波器2由短路状态变为开路状态，不会抑制球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差的增大，从而不影响高能电子开关3的开关动作。

具体的，图3为本实用新型实施例提供的低通滤波器的幅频特性曲线图，参见图3，低通滤波器2为无源低通滤波器，无需电源供电，主要由电感器和电容器适当组合构成，容许频率低于转折频率ω_c的信号通过，阻止频率高于转折频率ω_c的信号通过。通过电感器和电容器适当组合，并恰当选择电感器和电容器的参数，合理确定转折频率ω_c的数值，可使梯级先导未进入闪击距离时，低通滤波器2处于短路状态，而一旦梯级先导进入闪击距离后，低通滤波器2处于开路状态。

可选地，环形静电屏蔽电极4：由不锈钢材料制成，主要有三个作用，一是当大气电场强度达到一定值时，环形静电屏蔽电极4与球形大气感应电极下底面8之间形成电压差，触发高能电子开关3的开关动作；二是随着梯级先导的建立与发展，球形大气感应电极1上感应产生大量的异性电荷，如果雷击发生在被保护区不远处，被保护区域内的感应电荷突然大量减少，球形大气感应电极1上感应的大量电荷就可能对近距离的被保护物发生闪击，环形静电屏蔽电极4在球形大气感应电极1和被保护物之间起屏蔽作用，可大大降低闪击的发生；三是当低通滤波器2和高能电子开关3失效时，可作为常规接闪装置进行直击雷防护。

可选地，绝缘外套6：可由橡胶、聚四氟乙烯等绝缘材料制成，主要起封装、固定和防雨防尘的作用。

具体的，图4为本实用新型实施例提供的工作物理过程示意图，参见图4，闪电通道的逐步形成主要靠电子、离子或光子的碰撞电力作用，首先是靠大气电场强度增大到10⁴V/cm以上，才可以使大气中的电子获得足够大的动能撞击空气分子，使之电离并产生新的电子参加撞击电离作用，因而出现雪崩似的现象，使空气成为良导电的通道。

90％左右的积雨云下部带负电荷，随着积雨云下端与大地之间电场强度的增大，总有某些区域的空气先击穿，出现向下发展的流柱，继续向下发展，形成一段导电通道，这就是梯级先导。梯级先导总是由一段一段方向极不确定的折线组成，且常伴有分叉，随机性很大，而绝不是循大气电场的方向垂直向下。梯级先导接近地面后开始受到地面的影响，其前端与地面突出物之间可形成很强的大气电场，地面周围的正电荷因静电感应而大量聚集到梯级先导下端较近的区域，特别是最高的尖端突出物，该尖端电场强度最大，首先发生电击穿，向上发出迎面先导，与梯级先导接近，大量地面正电荷迅速聚集到该击穿点，在强电场的作用下冲向梯级先导，再通过梯级先导导电通道迅速冲向积雨云完成一次回击放电，电流极大并产生很强的光和热，这一回击放电过程就是云地闪。本实用新型防雷技术是破坏云地闪回击放电通道形成的条件，在不断中和梯级先导并阻止其继续向地面发展的同时，阻断云地闪的主放电渠道，预防梯级先导演变成回击放电，使被保护区内不发生云地闪，而不是像常规接闪装置一样，是靠把梯级先导的负电荷吸引过来进行接闪，通过引下线和接地装置，把雷电流送入大地。本实用新型可安装在被保护区域的最高点，可有效降低被保护区域内的云地闪密度。

本实用新型工作的物理过程描述如下(如图4所示)：

可控回击放电直击雷防护装置安装在被保护区域的最高点，由于积雨云及梯级先导负电荷静电感应的作用，会使正电荷向球形大气感应电极上表面7聚集，负电荷向球形大气感应电极下底面8聚集，同时环形静电屏蔽电极4不断收集被保护物和大地表面感应的正电荷。当梯级先导未进入闪击距离时，低通滤波器2呈短路状态，而高能电子开关3呈开路状态，球形大气感应电极1通过低通滤波器2与环形静电屏蔽电极4连接并通过引下线接地，使球形大气感应电极1在静态时表面电场相对平滑和电晕极小，不会抑制球形大气感应电极1上表面7电场继续提高。

当梯级先导进入闪击距离后被球形大气感应电极1吸引到其上方时，由于频率极高(0.1～300MHz)，此时低通滤波器2呈开路状态，不会抑制球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差的增大，从而不影响高能电子开关3的开关动作，一旦球形大气感应电极下底面8与环形静电屏蔽电极4之间的电压差达到预设值时，高能电子开关3快速由开路状态变为短路状态，环形静电屏蔽电极4迅速将被保护物和大地表面的大量感应正电荷充填到球形大气感应电极1，使球形大气感应电极1的电场强度达到击穿空气的程度，并向上发出迎面先导，去中和梯级先导的负电荷；迎面先导发出后，球形大气感应电极下底面8与环形静电屏蔽电极4之间的电压差消失，高能电子开关3迅速由短路状态变为开路状态，同时由于梯级先导的作用，此时低通滤波器仍处于开路状态，使迎面先导冲向梯级先导时与大地的导电通道不通，不能形成回击放电，不会产生很强的雷电电流(峰值强度可达10⁴安培量级，可发出耀眼的光亮)，只有形成迎面先导的电流，一般不大于1000安培，该电流远远小于闪电回击放电电流，但可降低梯级先导与球形大气感应电极1之间的电场强度，有效阻止梯级先导的前进和发展，避免形成地闪回击放电。经过上述过程后，可控回击放电直击雷防护装置与梯级先导又回到初始状态，准备好对雷电的下一次干预。通过上述过程的不断循环，可控回击放电直击雷防护装置改变了云地闪的发展过程，有效抑制了地闪回击放电的发生，减弱或消除了雷电流的破坏作用。

本实用新型主要设备结构材料：

考虑防护装置的稳定性、牢固性、美观性等因素，本实用新型采用一体化紧凑型设计，减少了部件数量和设备重量，使设备小巧、易于安装。球形大气感应电极1安装在低通滤波器2和高能电子开关3的上方并可靠电气连接，低通滤波器2和高能电子开关3并联连接并封装在绝缘外套6内，环形静电屏蔽电极4安装在低通滤波器2和高能电子开关3的下方并可靠电气连接，法兰支撑结构5安装在环形静电屏蔽电极4下端，与环形静电屏蔽电极4牢固电气连接。

上述实施例工作原理：

不同结构外形的接闪装置加强其附近空间电场强度的能力也不同，根据国际电工委员会(IEC)防雷小组(TC-81)的研究资料和实验结果可知，平坦表面为1倍，针型结构为100～1000倍。但常规针型结构接闪装置存在以下问题：①包围尖端的电晕电荷会抑制该处的电场进一步提高；②在雷电电场强度达到约3.0kV/mm时，接地点产生每秒＞1亿个自由电子，接闪装置才能启动雪崩过程(产生最强的向上迎面先导与梯级先导通道汇合形成主放电。)；③为使向上迎面先导在启动后持续增长，接闪装置与梯级先导的空间电场强度必须＞0.2kV/mm。因此，最理想的接闪装置形状应是介于平面与尖针之间，加强附近空间电场强度能力约为15倍的近似球面，当空间电场强度达到0.2kV/mm时，球形接闪装置附近的电场强度约为3.0kV/mm。

本实用新型的球形大气感应电极1为近似球面体，在静态时，能尽量减少包围着球形大气感应电极1的空间电荷，使球形大气感应电极1表面电场相对平滑和电晕极小，以免影响雪崩启动时电场强度增长的延误，即向上迎面先导的发生时间；在动态时，电场强度被加强的能力约为15倍。

当梯级先导未进入闪击距离时，本实用新型的低通滤波器2为短路状态，高能电子开关3为开路状态，球形大气感应电极1通过低通滤波器2、环形静电屏蔽电极4、法兰支撑结构5及引下线与接地装置电气连通，尽量使球形大气感应电极1表面的电场强度平滑和电晕很小，不会抑制球形大气感应电极1上表面7电场继续提高。当梯级先导进入闪击距离并接近本实用新型时，由于梯级先导为交流且频率极高(最高可达300MHz)，低通滤波器2呈开路状态，不会抑制球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差的增大，从而不影响高能电子开关3的开关动作。随着大气电场继续增大，球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压达到预设值时，高能电子开关3动作(动作时间为几十纳秒)，变为导通状态，环形静电屏蔽电极4将被保护物和大地表面的大量感应正电荷通过高能电子开关3迅速充填到球形大气感应电极1并触发雪崩过程，形成向上的迎面先导，去中和梯级先导的负电荷，阻止梯级先导继续向下发展，此时，由于球形大气感应电极1与环形静电屏蔽电极4之间的电压差瞬间减小到预设值以下，高能电子开关3又变为开路状态，而此时低通滤波器由于梯级先导的作用仍处于开路状态，使迎面先导中和梯级先导时，雷电流入地的通道不通，有效阻止了地闪回击放电的发生。由于低通滤波器2、高能电子开关3参数的恰当选择和球形大气感应电极1的外形特点，使本实用新型可有效大幅度降低被保护区域内的地闪密度，同时可有效增大保护范围。

主要技术参数

①参考电压：2.0～2.4kV/cm；

高能电子开关的工作由大气电场启动，参考电压为高能电子开关由开路状态变为短路状态所需的电场强度。

②大电流冲击耐受能力：100kA；

高能电子开关允许通过的最大脉冲(峰值)电流值。

③能量吸收能力：≥10kJ/kV；

高能电子开关通过大电流时能够抵受的能力。

④绝缘电阻：≥10GΩ；

绝缘电阻是指高能电子开关引出端子与高能电子开关绝缘表面之间的电阻值。

⑤保护角：≥65°。

上述实施例的有益效果：本可控回击放电直击雷防护装置能有效阻止被保护区域内地闪回击放电的发生，大幅度降低被保护区域内的地闪密度，减弱或消除了常规接闪装置频繁接闪产生的强大雷电流在以下7个方面的破坏作用：

①雷电流热效应的破坏作用。由于雷电流很大，通过的时间极短，被雷击的物体瞬间将产生巨大量热，又来不及散发，以致物体内部的水分大量变成蒸汽，并迅速膨胀，产生巨大爆炸力，造成破坏。当雷电流流过金属体时，如果金属体的截面积不够大时，甚至可使其熔化。因为雷电流通道的温度可高达6000～10000℃，甚至更高，因此在雷电流通道上遇到易燃物质，可能引起火灾；

②雷电流冲击波的破坏作用。雷电通道的温度高达几千度至几万度，空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近的空气被强烈压缩，形成“激波”，这种“激波”在空气中传播，会使附近的建筑物、人、畜受到破坏和伤亡；

③雷电流电动力效应的破坏作用。雷击发生瞬间，会使平行导线上同时出现雷电流，平行导线都会受到电动力的作用，可能会使导线折断。同样，拐弯的导体或金属构件，在拐弯处也将受到电动力作用；

④雷电的电磁感应的破坏作用。由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围空间将产生变化的强大电磁场，处在此电磁场中的导体会感应出较大的电动势。如果在雷电流引下线附近有开口金属环，环上的感应电动势足以使开口气隙产生火花，这些火花可以引起易燃物品着火，或易燃气体爆炸。另外，感应电动势对微电子设备而言是致命的，特别是微电子设备相对集中的计算机系统、无线通信系统、卫星及微波通信系统、广播电视系统，电子导航系统、雷达系统等等，感应电动势对信息系统设备的安全构成极大的威胁；

⑤雷电反击的破坏作用。接闪装置接闪后，雷电流通过引下线、接地装置泄放入地时，雷电流通道上将产生很高的电压，这高电压会与其它金属物品发生闪击而造成雷击事故；

⑥引入高电压的破坏作用。直击雷或感应雷从输电线、通信电缆、天线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成雷击事故；

⑦常规接闪装置频繁接闪产生的接触电压、闪击或侧击、跨步电压会对附近的人或畜造成的严重伤害甚至危及生命。

Claims (7)

1.一种可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，包括：

球形大气感应电极、低通滤波器、高能电子开关、环形静电屏蔽电极、绝缘外套和法兰支撑结构；

其中，所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极相对设置，所述低通滤波器和所述高能电子开关并联连接，并封装在所述绝缘外套内，且设置在所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极之间，所述法兰支撑结构与所述环形静电屏蔽电极固定连接，所述球形大气感应电极通过所述低通滤波器与所述环形静电屏蔽电极连接并接地；

所述球形大气感应电极，用于在梯级先导作用下感应异性电荷，以减少所述球形大气感应电极的球形结构包围着的空间电荷，形成电荷释放通道；

所述低通滤波器，用于将所述球形大气感应电极通过所述低通滤波器与所述环形静电屏蔽电极连接并接地，当梯级先导未进入闪击距离时，所述低通滤波器处于短路状态；当梯级先导进入闪击距离时，所述低通滤波器由短路状态切换为开路状态；

所述高能电子开关，用于当所述高能电子开关由开路状态切换至短路状态时，通过所述环形静电屏蔽电极将被保护物和大地表面的感应正电荷充填至所述球形大气感应电极，并触发所述球形大气感应电极向上发出迎面先导。

2.根据权利要求1所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，当所述球形大气感应电极与所述环形静电屏蔽电极之间的电压差小于预设值时，所述高能电子开关由短路状态切换至开路状态。

3.根据权利要求2所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，当所述高能电子开关由短路状态切换至开路状态时，所述低通滤波器处于开路状态。

4.根据权利要求1所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，所述法兰支撑结构设置于所述环形静电屏蔽电极的下端，所述法兰支撑结构与所述环形静电屏蔽电极电气连接。

5.根据权利要求4所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，所述法兰支撑结构为不锈钢材质；

所述法兰支撑结构通过引下线接地。

6.根据权利要求1所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，所述球形大气感应电极的下表面与所述环形静电屏蔽电极相对设置。

7.根据权利要求1所述的可控回击放电直击雷防护装置，其特征在于，所述低通滤波器为无源低通滤波器。

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