KR101044688B1 - Lightning prevention apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다층으로 형성된 이온방사기를 통해 직격뢰가 유입되지 못하게 함으로써 낙뢰 유도시 발생하는 유도뢰에 의한 서지(Surge) 발생원인을 차단하여 전자통신장비를 구비한 시설물을 낙뢰로부터 보호할 수 있는 낙뢰방지장치에 관한 것으로, 적어도 두 개의 디스크 어레이가 결착되는 지지봉; 상기 지지봉에 결착되는 커플링 플레이트와, 상기 커플링 플레이트와 가지를 통해 일체로 결합된 제 1 프레임과, 상기 제 1 프레임에 수직방향으로 복수개 고정되어 전하를 포집 및 분산시키는 제 1 이온방사기를 구비하는 제 1 디스크 어레이 및 상기 제 1 디스크 어레이의 하부에 설치되며, 상기 지지봉에 결착되는 절연 플레이트와, 상기 절연 플레이트와 가지를 통해 일체로 결합된 제 2 프레임과, 상기 제 2 프레임에 수직방향으로 복수개 고정되어 전하를 포집 및 점방전시키는 제 2 이온방사기를 포함한다.The present invention is to prevent the lightning strike through the ion radiator formed in a multi-layer to prevent the occurrence of surge caused by the lightning strike induced by lightning strikes to protect the facilities equipped with electronic communication equipment from lightning strikes A prevention device, comprising: a support rod to which at least two disk arrays are bound; A coupling plate coupled to the support rod, a first frame integrally coupled through the coupling plate and a branch, and a plurality of first ion radiators fixed and plural in a vertical direction to the first frame to collect and disperse charges; A second disk which is installed at a lower portion of the first disk array and the first disk array, and is coupled to the supporting rod, integrally coupled to the support plate through a branch with the insulating plate, and perpendicular to the second frame. A plurality of fixed ionizers includes a second ion radiator to capture and point discharge electric charges.
Description
본 발명은 낙뢰방지장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다층으로 형성된 이온방사기를 통해 직격뢰가 유입되지 못하게 함으로써 직격뢰에 의한 피해는 물론 낙뢰 유도시 발생하는 유도뢰에 의한 서지(Surge) 발생원인을 차단하여 전자통신장비를 구비한 시설물을 낙뢰로부터 보호할 수 있는 낙뢰방지장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lightning protection device, and more particularly, to prevent direct lightning flow through a multi-layer ion radiator, as well as damage caused by direct lightning, as well as cause of surge caused by induced lightning generated during lightning induction. It relates to a lightning protection device that can protect the facility equipped with electronic communication equipment from lightning by blocking the.
최근, 지구의 온난화가 빠르게 진행됨에 따라 낙뢰의 횟수가 빈번히 발생되고 있으며 또한 낙뢰의 강도가 나날이 강해지고 있는데, 이로 인해 인명 및 통신시설에 대한 피해가 급격히 증가되고 있다.In recent years, as global warming progresses rapidly, the number of lightning strikes is frequently generated and the intensity of lightning strikes is increasing day by day, resulting in a sharp increase in damage to human life and communication facilities.
이에 따라, 모든 산업분야에 사용되고 있는 전자통신장비를 낙뢰로부터 보호하고자 하는 개발 및 연구가 활발히 진행되고 있다.Accordingly, the development and research to protect the electronic communication equipment used in all industrial fields from lightning strikes are actively underway.
낙뢰는 뇌운의 발달로 인하여 뇌운과 대지간의 전계강도가 일정치 이상 상승하면 과도적으로 뇌운과 대지 간에 방전경로가 형성되어 뇌원이 방전되는 현상으로서, 낙뢰로 인한 피해에는 직격뢰와 유도뢰에 의한 피해가 있다.Lightning strike is a phenomenon in which a lightning path is formed when the electric field strength between the thundercloud and the earth rises over a certain level due to the development of the thundercloud, and a discharge source is formed between the thundercloud and the earth. There is damage.
예를 들어, 종래에는 건물 또는 통신탑과 같은 고정구조물의 상단에 피뢰침을 설치하여, 상기 낙뢰중에서도 직격뢰에 대한 피해를 예방하고 있다.For example, in the related art, a lightning rod is installed on an upper end of a fixed structure such as a building or a communication tower to prevent damage to direct lightning during the lightning strike.
즉, 종래에는 직격뢰에 의한 충격전류를 대지로 안전하게 유도하여 낙뢰로 인해 발생되는 인명사고 및 건물의 전자통신기기의 파손을 방지하기 위해 피뢰침을 사용하고 있다.That is, in the related art, a lightning rod is used to safely induce an impact current caused by a direct lightning strike to the ground to prevent a human accident caused by a lightning strike and damage to an electronic communication device of a building.
그러나, 상기와 같은 피뢰침을 통해 낙뢰를 유도하는 경우에는 뇌격지점 주변의 2차 영향으로 인한 서지(Surge)가 발생하여 전자통신 기기를 파손시키는 문제점이 있다.However, in the case of inducing lightning through the lightning rod as described above, there is a problem in that a surge occurs due to the secondary effect around the lightning strike point and damages the electronic communication device.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 제 1 디스크 어레이와 제 3 디스크 어레이를 통해 전하를 대기 중으로 분산시키는 공간전하방전(Space Discharge) 현상과, 상기 제 1 디스크 어레이와 제 3 디스크 어레이 사이에 위치한 제 2 디스크 어레이와 점방전(Point Discharge) 현상을 발생하게 함으로써, 대지 및 구조물에 유도된 전하를 소멸시킴과 동시에 공간전하층(Space Charge Layer)을 형성하여 상향리더(Upward Leader)의 발생을 억제시켜 직격뢰와 유도뢰가 전자통신기기를 구비한 보호 시설물에 유입되지 못하게 하는 낙뢰방지장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object thereof is a space discharge phenomenon in which charges are distributed to the atmosphere through the first disk array and the third disk array, and the first disk array. Point discharge occurs between the second disk array and the third disk array, thereby dissipating charges induced on the earth and the structure, and simultaneously forming a space charge layer to form an upward leader. It is to provide a lightning protection device that suppresses the occurrence of (Upward Leader) to prevent direct lightning strikes and induced lightning strikes from entering protective facilities equipped with electronic communication devices.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 낙뢰방지장치는, 적어도 두 개의 디스크 어레이(110 및 210)가 결착되는 지지봉(100); 상기 지지봉(100)에 결착되는 커플링 플레이트(111)와, 상기 커플링 플레이트와 가지를 통해 일체로 결합된 제 1 프레임(112)과, 상기 제 1 프레임에 수직방향으로 복수개 고정되어 전하를 포집 및 분산시키는 제 1 이온방사기(113)를 구비하는 제 1 디스크 어레이(110); 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 하부에 설치되며, 상기 지지봉(100)에 결착되는 절연 플레이트(211)와, 상기 절연 플레이트와 가지를 통해 일체로 결합된 제 2 프레임(212)과, 상기 제 2 프레임에 수직방향으로 복수개 고정되어 전하를 포집 및 점방전시키는 제 2 이온방사기(213)를 구비하는 제 2 디스크 어레이(210)를 포함한다.Lightning protection device according to the present invention for achieving the above object, at least two disk array (110 and 210) is bound to the support rod (100); A
바람직하게, 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 하부에 설치되며, 상기 제 1 디스크 어레이(110)와 동일한 구성 및 직경을 갖는 제 3 디스크 어레이(310)를 더 포함한다.Preferably, the device further includes a
더 바람직하게, 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 제 2 이온방사기(213)는 대기중의 전하가 용이하게 충전되도록 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 제 1 이온방사기(113)에 비해 더 가늘고 짧으며 더 많은 갯수를 구비한다.More preferably, the
또한, 상기 제 2 디스크 어레이(210)는 상기 제 3 디스크 어레이(310)가 대기방전 기능을 수행하게 함과 동시에 상기 제 2 디스크 어레이(210)와 상호 작용에 의해 점방전 기능을 수행하도록 상기 제 3 디스크 어레이(310) 보다 직경이 더 작은 것을 바람직하다.In addition, the
또, 상기 제 1 이온방사기(113)는 상기 제 1 프레임(112)의 상방향과 하방향으로 연장되어 있고, 상기 제 2 이온방사기(213)는 상기 제 2 프레임(212)의 상방향과 하방향으로 연장되어 있는 것이 바람직하다.In addition, the
또, 상기 제 1 디스크 어레이(110) 및 제 2 디스크 어레이(210)는 상기 지지 봉(100)에 나사식으로 착탈가능하게 고정되는 것이 바람직하다.]In addition, the
또, 상기 지지봉(100)은 지면과 접지되는 도전체이며, 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 커플링 플레이트(111)는 접속 케이블(114)을 통해 상기 지지봉(100)과 접속되어 있다.The
본 발명에 따른 낙뢰보호장치에 따르면, 다층으로 형성된 이온방사기를 통해 충전전하를 대기중으로 분산시키는 대기방전기능과 다른 극성의 전하 상호간의 점방전 현상을 동시에 응용하여 대지 충전전하 밀도를 감소시킴으로써, 뇌운과 대지 사이의 정전계강도를 상향리더 또는 하향리더의 발생조건 이하로 억제시킴과 동시에 코로나에 의한 공간전하층을 형성하여 카운터 리더의 발생을 억제시킴으로써 낙뢰가 보호 시설물에 유입되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.According to the lightning protection device according to the present invention, by applying the air discharge function to disperse charge charges into the air through a multi-layer ion emitter and the point discharge phenomenon between charges of different polarity at the same time, by reducing the earth charge charge density, By suppressing the electrostatic field strength between the ground and the ground below the conditions under which the up- or down-leader is generated, and forming a space charge layer by the corona, suppressing the occurrence of counter readers, the lightning can be prevented from entering the protection facility at the source. have.
즉, 낙뢰를 방지하여 직격뢰에 의한 피해를 없앨 수 있을 뿐만 아니라, 상기 직격뢰에 의해 발생되는 서지 발생 원인을 제거함으로써, 유도뢰에 의한 보호 시설물의 전자통신 기기의 파손을 사전에 차단할 수 있다.In other words, it is possible to prevent lightning strikes to eliminate damages caused by direct lightning strikes, as well as to eliminate the causes of surges caused by the direct strikes, thereby preventing damage to electronic communication devices of protective facilities caused by induced lightning strikes. .
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예에 대한 상세한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and advantages of the present invention in addition to the above object will be apparent from the detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 낙뢰방지장치를 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a lightning protection device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 낙뢰방지장치의 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명을 통해 낙뢰를 방지하는 작동원리를 나타내는 도면이다.1 is a view showing the configuration of a lightning protection device according to the present invention, Figure 2 is a view showing the operating principle of preventing lightning through the present invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 낙뢰방지장치는, 대지와 접지된 지지봉(100), 상기 지지봉에 설치되는 제 1 디스크 어레이(110), 상기 제 1 디스크 어레이의 하부에 설치되는 제 2 디스크 어레이(210) 및 제 3 디스크 어레이(310)를 포함한다.As shown in Figure 1, the lightning protection device according to an embodiment of the present invention, the ground and
구체적으로, 상기 제 1 디스크 어레이(110)는 상기 지지봉(100)에 나사식으로 결합되는 커플링 플레이트(111)와, 상기 커플링 플레이트와 가지(branch)를 통해 일체로 결합되어 복수개의 원형으로 구성된 제 1 프레임(112)과, 상기 제 1 프레임에 수직방향 상하로 복수개 고정되어 전하의 포집 및 분산기능을 수행하는 제 1 이온방사기(113)와, 상기 커플링 플레이트에 연결되어 상기 지지봉과 접속된 접속 케이블(114)을 포함하며, 공간전하층의 효과를 최대화하기 위해 우산형으로 구성된다.Specifically, the
이때, 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 커플링 플레이트(111)의 하부에는 제 1 와셔(115) 및 제 1 너트(116)가 체결되어 지지봉(100)에 고정되고, 커플링 플레이트의 상부에는 제 2 와셔(117) 및 헤드 캡(118)이 체결됨으로써, 상기 제 1 디스크 어레이(110)는 지지봉(100)에 결합 및 착탈된다.At this time, the
그리고, 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 제 1 이온방사기(113)는 수뢰부로서 전기적 강도를 가져야 하고, 상기 제 1 디스크 어레이의 직경에 따라 제 1 프레임의 크기, 갯수 및 제 1 이온방사기의 수량이 달라진다.In addition, the
한편, 상기 제 2 디스크 어레이(210)는 상기 제 1 디스크 어레이(110)의 하 부에 설치되며, 상기 지지봉(100)에 결합되는 절연 플레이트(211)와, 상기 절연 플레이트와 가지를 통해 일체로 결합되어 복수개의 원형으로 구성된 제 2 프레임(212)과, 상기 제 2 프레임에 수직방향 상하로 복수개 고정되어 전하의 포집 및 점방전 기능을 수행하는 제 2 이온방사기(213)를 포함한다.On the other hand, the
이때, 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 절연 플레이트(211)의 하부에는 제 3 와셔(215) 및 제 2 너트(216)가 체결되어 고정되고, 절연 플레이트(211)의 상부에는 제 4 와셔(217) 및 제 3 너트(218)가 체결됨으로써, 상기 제 2 디스크 어레이(210)는 지지봉(100)에 전기적으로 절연되게 결합 및 착탈된다.At this time, the
그리고, 상기 제 2 디스크 어레이(210)는 상기 제 1 디스크 어레이(110) 및 제 3 디스크 어레이(310)에 비해 그 직경을 더 작게 구성하여, 상기 제 1 디스크 어레이 및 제 3 디스크 어레이의 이온방사기가 자체적인 공간전하방전과 상기 제 2 디스크 어레이(210)와의 점방전이 동시에 가능하도록 한다.In addition, the
또한, 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 제 2 이온방사기(213)는 대기중의 전하수집이 용이하고 상부 및 하부에 설치된 제 1 및 제 3 디스크 어레이(110 및 310)의 이온방사기들(113 및 313) 간의 점방전이 효과적으로 이루어지도록 상기 이온방사기들(113 및 313)에 비하여 가늘고 짧으며 훨씬 많은 갯수의 니들(Needle) 형태로 구성된다.In addition, the
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 하부에는 보호 시설물의 용도에 따라 제 3 디스크 어레이(310)를 추가적으로 설치하여 보호 범위 및 보호 등급을 향상시킬 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 1, the lower portion of the
이때, 상기 제 3 디스크 어레이(310)는 제 1 디스크 어레이(110)와 동일한 직경 및 구성요소로 되어 있으며, 단지 우산형상인 제 1 디스크 어레이에 비해 평판 구조로 되어 있는 것과 각 구성요소를 나타내는 참조부호만 상이하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.At this time, the
부언하면, 상기 제 3 디스크 어레이(310)의 제 3 이온방사기(313)는 상기 제 1 디스크 어레이(110)와 마찬가지로, 자체적으로 공간전하방전 기능을 수행함과 동시에 상부에 설치된 제 2 디스크 어레이의 제 2 이온방사기(213)와 점방전 기능을 수행하여 대지전하의 이송(Charge Transfer)에 의한 전계강도 억제 및 코로나에 의한 공간전하층을 형성하여 뇌운으로 부터의 하항 스트리머에 대한 카운터 리더(Counter leader)의 발생을 억제하여 본 발명에 따른 낙뢰방지장치의 기능을 더욱 향상시킨다.In other words, like the
또한, 보호 범위 및 보호 등급에 따라 제 2 디스크 어레이(210) 및 제 3 디스크 어레이(310)를 동일한 순서로 하부에 다층으로 추가하면, 뇌운에 의하여 대지 및 지상 구조물에 유도된 충전 전하 밀도를 보다 낮게 유지할 수 있게 하여 뇌운과 대지간의 전계강도(KV/m)를 아주 낮게 유지시킴으로써, 뇌운과 대지간의 방전경로의 형성을 원천적으로 불가능하게 하여 낙뢰를 방지할 수 있게 된다.In addition, if the
즉, 다층구조 디스크 어레이간의 공간전하방전 및 점방전에 의하여 형성된 충전전하층(Space Charge Layer)은 뇌운에 의하여 발생하는 하향리더(Downward leader)에 대한 카운터 리더(Counter leader)의 발생을 억제시켜 보호구역내의 낙뢰 종결을 불가능하도록 한다.That is, the space charge layer formed by the space charge discharge and the point discharge between the multi-layer disk arrays is protected by suppressing the generation of the counter leader against the down leader caused by the thundercloud. It is not possible to terminate lightning strikes in the area.
한편, 상기와 같이 구성된 본 발명의 낙뢰방지장치가 작동하는 원리를 설명한다.On the other hand, the principle of operation of the lightning protection device of the present invention configured as described above will be described.
도 2에 나타낸 바와 같이, 상공에 뇌운(Storm)이 발달하면, 일반적으로 대지에는 뇌운의 하단부 극성(음(-) 극성)과 반대되는 전하(양(+) 극성)로 충전되기 때문에, 뇌운과 대지 사이에는 정전계 강도가 발생하게 된다.As shown in FIG. 2, when a thunderstorm develops in the air, the earth is generally charged with a charge (positive polarity) opposite to the lower end polarity (negative polarity) of the thundercloud. Electrostatic strength is generated between the grounds.
그러면, 상기 정전계 강도에 비례하여 제 1 디스크 어레이(110)에서는 CTS(Charge Transfer System; 전하전송시스템) 원리에 의해 대지 중에 유도된 전하(양(+) 전하)를 대기중으로 방전시켜 공간전하층을 하게 된다.Then, in proportion to the electrostatic field strength, the
한편, 제 1 디스크 어레이(110)의 제 1 이온방사기(113)의 하부방향으로 향하고 있는 방사기와 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 제 2 이온방사기(213)의 상부방향으로 향하고 있는 방사기 사이에서는 점방전이 발생되어 더욱 활발한 방전이 일어난다.On the other hand, between the radiator facing downward of the
즉, 상기 제 1 디스크 어레이(110)를 통하여 전하를 공기중으로 분산시키는 대기방전과, 상기 제 1 디스크 어레이(110)와 제 2 디스크 어레이(210)의 사이 및 상기 제 2 디스크 어레이(210)와 제 3 디스크 어레이(310) 사이의 점방전을 통해 대지에 유도된 충전전하를 대기중으로 활발하게 분산시킨다.That is, an atmospheric discharge for distributing charge into the air through the
이때, 상기 제 2 디스크 어레이(210)와 제 3 디스크 어레이(310) 사이의 점방전은 상기 제 2 디스크 어레이(210)의 제 2 이온방사기(213)의 하부방향으로 향하고 있는 방사기와 상기 제 3 디스크 어레이(310)의 상부방향으로 향하고 있는 방사기 사이에서 발생된다.In this case, the point discharge between the
따라서, 강하게 형성된 공간전하층은 뇌운에 의하여 발생하는 하향리더(Downward leader)에 대한 카운터 리더(Counter leader)의 발생을 억제시켜 보호구역내의 낙뢰 종결을 불가능하도록 한다.Therefore, the strongly formed space charge layer suppresses the generation of a counter leader against a down leader generated by thunderclouds, thereby making it impossible to terminate lightning in the protected area.
이상에서는 본 발명의 일실시예에 따라 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 변경 및 변형한 것도 본 발명에 속함은 당연하다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 낙뢰방지장치가 고정구조물에 설치되는 것으로 설명하고 있지만, 이동통신차량, 방송국 중계차량, 특설 야외공연장 및 군사용 통신차량과 같은 이동식 설비에도 적용될 수 있음은 물론이다.That is, in one embodiment of the present invention, the lightning protection device is described as being installed in the fixed structure, but it can be applied to mobile facilities such as mobile communication vehicles, broadcasting station relay vehicles, special outdoor performance venues and military communication vehicles.
도 1은 본 발명에 따른 낙뢰방지장치의 구성을 나타내는 도면.1 is a view showing the configuration of a lightning protection device according to the present invention.
도 2는 본 발명을 통해 낙뢰를 방지하는 작동원리를 나타내는 도면.2 is a view showing the operating principle of preventing lightning through the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 피뢰봉 110 : 제 1 디스크 어레이100: lightning rod 110: first disk array
111 : 커플링 플레이트 112 : 제 1 프레임111: coupling plate 112: first frame
113 : 제 1 이온방사기 210 : 제 2 디스크 어레이113: first ion thrower 210: second disk array
211 : 절연 플레이트 212 : 제 2 프레임211: insulation plate 212: second frame
213 : 제 2 이온방사기 214 : 접속케이블213: second ion radiator 214: connecting cable
310 : 제 3 디스크 어레이 313 : 제 3 이온방사기310: third disk array 313: third ion thrower
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KR100787576B1 (en) | 2007-01-12 | 2007-12-21 | 정용기 | Lightning arrester |
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