CN212970220U - 一种新型避雷设备数学模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了雷电防御装置技术领域的一种新型避雷设备数学模型，包括高压云板、避雷设备、平板小车和接闪器，避雷设备位于所述高压云板内部，避雷设备固定于所述平板小车上，接闪器位于所述高压云板右侧内部边缘处，高压云板有两块，分别为云极板和地极板，云极板和地极板为上下正对，且相互横向平行安装，云极板和地极板为方形、等尺寸、等面积的两块。结构设计新颖，通过拟建模拟电场，在实现防雷目的的情况下，可分别对避雷设备电离空气时等离子电流、等离子体浓度以及避雷设备的拒雷角度进行测试。

Description

一种新型避雷设备数学模型

技术领域

本实用新型涉及雷电防御装置技术领域，具体为一种新型避雷设备数学模型。

背景技术

避雷设备是用于保护电气设备免受雷击时高瞬态过电压危害，并限制续流时间，也常限制续流幅值的一种电器，目前为了研究避雷设备的防雷效果，需要对避雷设备电离空气时等离子电流、等离子体浓度以及避雷设备的拒雷角度进行测试，需要拟建模拟电场，目前还没有能够测试上述因子的数学模型。

基于此，本实用新型设计了一种新型避雷设备数学模型，以解决上述提到的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型避雷设备数学模型，以解决上述提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种新型避雷设备数学模型，包括高压云板、避雷设备、平板小车和接闪器，所述避雷设备位于所述高压云板内部，所述避雷设备固定于所述平板小车上，所述接闪器位于所述高压云板右侧内部边缘处。

优选的，所述接闪器的底端焊接有方形底盘。

优选的，所述高压云板有两块，分别为云极板和地极板。

优选的，所述云极板和地极板为上下正对，且相互横向平行安装。

优选的，所述云极板和地极板为方形、等尺寸、等面积的两块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种新型避雷设备数学模型结构设计新颖，通过拟建模拟电场，在实现防雷目的的情况下，可分别对避雷设备电离空气时等离子电流、等离子体浓度以及避雷设备的拒雷角度进行测试。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、避雷设备；2、平板小车；3、云极板；4、接闪器；5、地极板。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：一种新型避雷设备数学模型，包括高压云板、避雷设备1、平板小车2和接闪器4，所述避雷设备1位于所述高压云板内部，所述避雷设备1固定于所述平板小车2上，所述接闪器4位于所述高压云板右侧内部边缘处。所述高压云板有两块，分别为云极板3和地极板5。所述云极板3和地极板5为上下正对，且相互横向平行安装。通过该数学模型实验可以得出一种新型避雷设备开始启动放电时的电压U和空气中的电场强度E，云极板3和地极板5之间的距离d，其架设高度H与被保护对象高度h之间的比例关系，从而推算出该避雷设备电离空气时等离子体向外飘逸的最大角度θ。

其中，所述接闪器4的底端焊接有方形底盘。

具体工作原理如下：

该种新型避雷设备数学模型通过拟建模拟电场，可分别对避雷设备电离空气时等离子电流、等离子体浓度以及避雷设备的拒雷角度进行测试，

1、对等离子电流进行测试，由于雷击之前就存在的自然波，对电晕和已存在的空间电荷的形成条件有影响。因此，有必要通过应用直流电进行模仿，直流电在模型板和地面之间产生的电场，该模拟场强为连续可调节。场强极板采用方形等尺寸、等形状、等面积的云极板3和地极板5，将试品置于场强中心均匀处。且满足云极板3和地极板5均为6*9m方型板，之间的可加压范围为U_ac＝50～200kv，之间的高度H＝2.21m，电场为匀强电场，且E＝22.62～90.49kv/m，避雷设备1距云极板3的距离为0.755m。实验开始逐级递增电场强度值，使测试试品处于预防电状态，使用0.5Ω无感取样电阻，观察试品放电情况，对试品接地端转移的等离子体进行取样测试。第一次取样结果：U_ac＝75kvE＝33.9kv/mu＝5.6mvI＝11.2mA；第二次取样结果：U_ac＝100kvE＝45.2kv/mu＝5.8mvI＝11.6mA；第三次取样结果：U_ac＝150kvE＝67.9kv/mu＝12.5mvI＝25mA；第四次取样结果：U_ac＝180kvE＝81.4kv/mu＝85mvI＝170mA；第五次取样结果：U_ac＝200kvE＝90.5kv/mu＝480mvI＝960mA。通过以上五次测试得出如下结论数据，该新型避雷设备等离子体电流为10mA～30mA；该新型避雷设备开始工作打火时的场强E＝84.4KV/m；该新型避雷设备开始工作打火时的电流≧170mA；且该设备连续运行24小时以上无过热、点击穿故障。

2、对等离子体浓度进行测试，使用负离子浓度计对试品顶部20cm位置进行离子浓度测试，分别施加0.00kv/m和30kv/m的模拟电场。两次测试结果如下：第一次测试结果：U_ac＝0kvE＝0kv/m等离子体浓度为0.01×10⁶ions/cm³；第二次测试结果：U_ac＝75kvE＝33.9kv/m等离子体浓度为6.12×10⁶ions/cm³，通过以上实验数据我们可以得出如下结论，该新型避雷设备释放等离子体后，离子浓度增加高达612倍。

3、测试本新型避雷设备的拒雷角度，由于雷击之前就存在的自然波，对电晕和已存在的空间电荷的形成条件有影响。因此，有必要通过应用直流电进行模仿，直流电在模型板和地面之间产生的电场，该模拟场强为连续可调节。场强极板我们采用方形等尺寸、等形状、等面积，将试品置于场强中心均匀处。且满足云极板3和地极板5均为2*2m方型板，之间的可加压范围为U_ac＝48～49.5kv，之间的高度H＝2.02m，电场为匀强电场，且E＝20.96～21.62kv/m。测试设备设备的尺寸要求如下：云极板3和地极板5之间的距离H大于2米，h/H的比例应在0.25至0.5之间。波形使用雷电波1.2/50μs，持续降低接闪器4高度，20mm步进，在出现接闪的高度，进行10次试验，在此10次试验中，接闪概率＝100％时，按此时接闪器4高度+10mm计算接闪角度。通过实验最终得出相关数据为，实验波形：1.2/50μs，接闪器高1.025m，新型避雷设备高1.115m，他们之间的距离L＝1m，从而推算出新型避雷设备等离子体的最大飘逸角度θ＝84.86°。

综上，通过该数学模型实验得出一种新型避雷设备开始启动放电时的电压U＝186.5KV，此时空气中的电场强度E＝84.4KV/m，云极板和地极板之间的距离2.21m，得出一种避雷设备在实现防雷目的的情况下，其架设高度H与被保护对象高度h之间的比例关系为1.115/1.025，从而推算出一种新型避雷设备电离空气时等离子体向外飘逸的最大角度θ＝84.86o。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种新型避雷设备数学模型，其特征在于：包括高压云板、避雷设备(1)、平板小车(2)和接闪器(4)，所述避雷设备(1)位于所述高压云板内部，所述避雷设备(1)固定于所述平板小车(2)上，所述接闪器(4)位于所述高压云板右侧内部边缘处。

2.根据权利要求1所述的一种新型避雷设备数学模型，其特征在于：所述接闪器(4)的底端焊接有方形底盘。

3.根据权利要求1所述的一种新型避雷设备数学模型，其特征在于：所述高压云板有两块，分别为云极板(3)和地极板(5)。

4.根据权利要求3所述的一种新型避雷设备数学模型，其特征在于：所述云极板(3)和地极板(5)为上下正对，且相互横向平行安装。

5.根据权利要求3所述的一种新型避雷设备数学模型，其特征在于：所述云极板(3)和地极板(5)为方形、等尺寸、等面积的两块。

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