KR20110128291A - Device for protecting against a physical phenomenon such as lightning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 번개와 같은, 물리 현상이 발생할 때 매체의 이온화를 유발할 수 있는 물리 현상의 전기 효과로부터 보호하기 위한 장치에 관련된 것이다. 이 장치는 물리 현상의 발생을 감지하기 위한 감지 수단(3, 4, 5); 물리 현상의 효과를 수집하기 위한 적어도 하나의 물리 현상 수집기(1, 2); 및 수집기에 의해 수집을 개시하고, 수집기로부터 이온화된 채널을 생성할 수 있으며, 상기 감지 수단에 의해 모니터링되는 개시 수단(7);을 포함한다. 감지 수단은 상기 수집기와 전기적으로 절연되고, 상기 수집기에 발생되는 코로나 효과를 직접 감지할 수 있는 코로나 효과 감지기를 포함한다. 그러므로 현상의 발생에 의해 유도되는 자연적 이온화 현상 또는 코로나 효과를 관찰하는 것에 의해, 동일한 것을 감지하는 것에 의해 정확한 순간에 수집기의 동작을 트리거할 수 있다. The present invention relates to an apparatus for protecting against the electrical effects of a physical phenomenon that can cause ionization of the medium when a physical phenomenon occurs, such as lightning. The apparatus comprises sensing means (3, 4, 5) for detecting the occurrence of a physical phenomenon; At least one physical phenomenon collector (1, 2) for collecting the effects of the physical phenomenon; And initiation means 7 which initiates the collection by the collector and can generate an ionized channel from the collector, which is monitored by the sensing means. The sensing means comprises a corona effect detector that is electrically insulated from the collector and capable of directly sensing the corona effect generated in the collector. Therefore, by observing the natural ionization phenomenon or corona effect induced by the occurrence of the phenomenon, it is possible to trigger the collector's operation at the correct moment by sensing the same.
Description
본 발명은 번개와 같이, 전기 전도체에 전기 전류를 발생시키는 물리 현상의 효과로부터의 보호를 위한 장치에 관련된 것이다. 이는 특히 피뢰침으로 불리는 장치에 적용가능하다. The present invention relates to a device for protection against the effects of physical phenomena such as lightning, which generate an electrical current in an electrical conductor. This is particularly applicable to devices called lightning rods.
번개는 기본적으로, 대형의 파괴적인 캐패시티로써 고강도로 방전되는 것이다. 이러한 자연적 현상은 오늘날에도 여전히 예측하기 어렵다. Lightning is basically a large, destructive capacity that is discharged at high intensity. This natural phenomenon is still difficult to predict today.
이러한 상황에 직면하여, 번개 보호 시스템으로 알려진 것은 산업 시설 및 거주지 허브에 대한 피해를 보호하기 위하여, 제어적인 방법에서 지면 쪽으로 그 방전을 유도하는 것을 찾는 것이다. In the face of such a situation, what is known as a lightning protection system is to seek to induce its discharge towards the ground in a controlled manner to protect the damage to industrial facilities and residential hubs.
피뢰침은 이러한 번개 보호 시스템에서 기본적인 요소 중에 하나이다. Lightning rods are one of the basic elements of this lightning protection system.
그러므로 피뢰침 형태의 장치는 예컨대, 번개를 포집하기 위한 목적으로, 어떤 빌딩의 지붕 상에 정렬되어 있으며, 그 번개를 지면으로 채널을 설정하고 유도하여 소개되도록 하여, 그러므로 어디든지 번개가 때릴 수 없도록 하는 것으로 알려져 있다. Therefore, a lightning rod-type device is arranged on the roof of a building, for example for the purpose of capturing lightning, which causes the lightning to be channeled and guided to the ground so that the lightning cannot strike anywhere. It is known.
기본적인 버전에서, 피뢰침은 폴(pole) 또는 금속 샤프트(metal shaft)로 만들어지며, 피뢰침의 끝은 테이퍼지거나(tapered, pointed) 또는 라운드질(rounded) 수 있으며, 그리고, 피뢰침은 높은 곳에 위치한다. 이러한 피뢰침의 샤프트는 전도성의 케이블에 의해 지면으로 유도된다. In the basic version, the lightning rods are made of poles or metal shafts, the ends of the lightning rods can be tapered, pointed or rounded, and the lightning rods are located high. The shaft of this lightning rod is guided to the ground by a conductive cable.
향상된 피뢰침의 다른 형태들은 증가된 효율로 개발되어진 것을 갖는다. Other types of improved lightning rods have been developed with increased efficiency.
이러한 피뢰침은 아래에서 설명되어질 자연 현상 즉, 번개를 더욱 민감하게 고려한 것이다. These lightning rods are more sensitive to the natural phenomena described below, namely lightning.
폭풍이 있는 동안, 구름은 전기적으로 충전된다. 이러한 시스템은 충전된 구름 및 지면에 의하여 형성되며, 수백 미터에서 수킬로미터에 걸쳐 대기의 층에 의하여 분할되고, 그 대기가 유전체와 같은 역할을 함으로써 막대한 캐패시터가 충전된다. During the storm, the clouds are electrically charged. These systems are formed by charged clouds and ground, divided by layers of atmosphere over hundreds of meters to kilometers, where the atmosphere acts like a dielectric, charging a huge capacitor.
상기 물리적 현상은 캐패시터의 방출(degradation) 방법과 완벽하게 유사한 점을 제공하는 번개와 관계된다. The physical phenomenon is related to lightning, which provides a completely similarity to the method of degradation of a capacitor.
그러므로 도 1a 및 도 1b를 살펴보면, 캐패시터는 완벽한 표면들(10, 11)에 의하여 형성된다. 전기장의 라인들(12)은 양으로 충전된 표면(10)에 직각으로 나와, 음으로 충전된 표면(11)에 직각으로 들어간다(도 1a를 보라). 1A and 1B, therefore, the capacitor is formed by
표면의 고르지 못함은 전기장의 라인(12)의 집중 효과를 가지게 한다(도 1b를 보라). 이러한 전기장의 지역 강화는 포인트 효과로 알려져 있다. Unevenness of the surface has the effect of concentrating the
지표의 불규칙한 부분(13) 근처의 전기장의 높은 경사도는 어떤 문턱값으로부터, 유전체에 분자의 이온화(전리, ionization)를 제공한다. The high gradient of the electric field near the
이온화 현상은 이러한 이온화 현상에 이어서, 코로나 효과 또는 코로나 빛으로 칭하는, 빛의 방출을 유발한다. 본 발명의 실시예에 나머지의 설명에서, 코로나 효과는 이온화 현상에 이어서 빛을 방출하는 것으로 설명되어질 것이다. 이는 포인트 효과에 이어서 발생된다. Ionization phenomena cause this ionization phenomenon, followed by the emission of light, called the corona effect or corona light. In the remainder of the description of the embodiments of the present invention, the corona effect will be described as emitting light following ionization. This occurs following the point effect.
이온화되는 동안 자유로워진 충전된 입자들은 전기장에 의해, 전기장의 라인을 따라, 그리고 다른 분자에 충돌하는 것에 의하여, 가속화되어진다. 이와 같은 영향은 새로운 이온화를 발생시키며, 이러한 새로 충전된 입자가 발생되는 동안, 동일한 가속화 및 영향이 발생한다. Charged particles freed during ionization are accelerated by the electric field, along the lines of the electric field, and by impacting other molecules. This effect leads to new ionization, while the same acceleration and effect occurs while these newly charged particles are generated.
이러한 결과를 전자사태(electron avalanche)라고 이르며, 이러한 전자사태는 그 자체로 캐패시터의 판 사이에 포함되는 공간을 통해 확산되는 전류로써 나타난다. This result is called an electron avalanche, which itself appears as a current that diffuses through the space contained between the plates of the capacitor.
이러한 전자사태는 전기장에 포함되는 에너지를 그 동력으로 한다. 이러한 현상은 방출(degradation)의 시작, 중지(breaking) 또는 전자사태가 발생한 지역에서 전도성이 되는 유전 물질의 프로세스로 여겨진다. This avalanche is powered by energy contained in the electric field. This phenomenon is thought to be a process of dielectric material that becomes conductive in the area where the beginning, breaking, or e-valley occurs.
유전 채널이 캐패시터의 두 개의 판을 연결되도록 형성된다면, 전자사태가 발생되는 것보다 그 전류가 강력해지며, 2개의 판의 충전 상태를 동일하게 되도록 한다. If the dielectric channel is formed to connect two plates of a capacitor, the current is stronger than the occurrence of an avalanche, allowing the two plates to have the same state of charge.
유사하게, 도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 대기 레벨에서, 번개는 폭풍 구름(15)으로부터 지면쪽으로 방전을 유도하는 전도성 채널(14)의 생성과 함께 이루어지는 유전체(공기의 층)의 악화에 의한 현상이다(도 2a, 2b, 2c를 보라). Similarly, referring to FIGS. 2A-2C, at the atmospheric level, lightning is caused by the deterioration of the dielectric (layer of air), which is accompanied by the creation of
번개의 가장 일반적인 형태는 구름에서 지면을 향하는 하향하는 방전(14a)과 함께 시작된다. 이는 일반적으로 하향하는 스트리머(descending streamer, 14a)로 불린다. The most common form of lightning begins with a
이러한 스트리머(14a)는 영향을 미치는 영역에 접근할 때, 전기장에서 급작스러운 증가를 유발한다. 이러한 증가는 불규칙한 지면에 접근함에 따라 코로나 효과를 유발한다. This
이에 따라, 상승하는 스트리머(14b)로 불리는, 다른 전자 사태 전류들이 생성된다(도 2b). 이러한 전류들은 하강하는 스트리머(14a)를 향하여 확산된다. 하강하는 스트리머(14a) 및 상승하는 스트리머(14b) 중 하나는 접촉을 유발하며, 도전성 채널(14)이 형성되고, 구름(15)이 지면을 향하여 방전되도록 한다(도 2c). 상승하는 스트리머(14b) 중 나머지는 일단 전기장의 강도가 떨어지면 고갈된다. This results in other avalanche currents, called rising
그러므로 피뢰침은 포인트 효과(point effect)의 원리에 기초한다. Therefore, the lightning rod is based on the principle of point effect.
실지로, 피뢰침은 하강하는 스트리머가 접근할 때, 상승하는 스트리머의 형상을 이루는 것이 바람직하다. Indeed, the lightning rod is preferably in the shape of a rising streamer as the descending streamer approaches.
게다가, 피뢰침으로부터 흘러나온 상승하는 스트리머가 낮은 불규칙성으로부터 초래하는 다른 상승 스트리머 이상의 이점을 가질 수 있도록 물체를 높은 곳에 위치시킨다. In addition, the object is placed high so that the rising streamer flowing from the lightning rod may have advantages over other rising streamers resulting from low irregularities.
피뢰침을 높은 곳에 위치시킴에 따라, 피뢰침으로부터 흘러나온 상승하는 스트리머가 하강하는 스트리머와 접촉하고 전도성 채널을 형성할 가능성을 최대화 한다. By placing the lightning rod high, the ascending streamer flowing from the lightning rod contacts the descending streamer and maximizes the possibility of forming a conductive channel.
일단 생성되면, 상기 채널은 번개의 방전이 피뢰침으로부터 전도성 케이블을 거쳐 지면으로 유도하는 것이 가능하다. Once created, the channel is capable of directing lightning discharge from the lightning rod through the conductive cable to the ground.
향상된 피뢰침의 다른 형태들은, 그리고 특히, ESE(early streamer emission)이라고 불리는 터미널은, 피뢰침의 샤프트(맨 위부분의 끝단)로부터 근처에 다른 물체가 위한 것에 의해 생성된 상승하는 스트리머 보다 큰 이득으로 상승하는 스트리머를 생성한 것에 의한 현상을 예측하기 위한 것을 찾는다. 예컨대, 피뢰침에서 생성되어질 전도성의 방전 채널이 근처에 위치한 물체가 아닌 피뢰침에서 전도성 방전 채널이 생성될 확률이 높다. Other types of improved lightning rods, and in particular, a terminal called early streamer emission (ESE), have a greater gain than the rising streamer generated by the presence of another object nearby from the shaft of the lightning rod (the top end). Look for one that predicts the phenomena caused by creating rising streamers. For example, there is a high probability that a conductive discharge channel is generated in the lightning rod rather than an object in which the conductive discharge channel to be generated in the lightning rod is located nearby.
이러한 향상된 피뢰침의 원리는 상승하는 스트리머를 생성하는 전자 사태의 생성에 유리하도록 구성된다(예, 전기 방전을 통해). The principle of this improved lightning rod is configured to favor the creation of an avalanche that produces a rising streamer (eg, via electrical discharge).
주변의 거친 환경에 의해 자연적으로 생성된 것 이상의 이득을 이 상승하는 스트리머에 제공하기 위하여, ESE는 하강하는 스트리머의 도착을 예측하기 위한 것을 허용하는 수단을 포함해야만 한다. In order to provide this ascending streamer with benefits beyond those naturally produced by the surrounding harsh environment, the ESE must include means to allow for predicting the arrival of the descending streamer.
장치는 번개가 도착하는 것의 예측을 가능하게 하는 것으로 알려져 있다. 이러한 장치는, 하강하는 스트리머의 도착을 감지했을 때, 전자 사태를 생성하기 위하여, 피뢰침의 위쪽 끝 부분의 근처에 방전을 생성한다. 그러므로 상승하는 스트리머는 하강하는 스트리머와 함께 번개의 전도성 방전 채널을 형성할 것이다. The device is known to enable prediction of lightning arrival. Such a device generates a discharge near the upper end of the lightning rod in order to generate an avalanche when it detects the arrival of the descending streamer. The rising streamer will therefore form a lightning discharge conductive discharge channel with the descending streamer.
이러한 장치는 예컨대, 문서 FR 2 590 737 또는 FR 2 750 806에 기술되어 있다. Such a device is described, for example, in
하지만, 이러한 장치에서 구현된 자유 전하들을 생성하기 위해 시스템은 전하들이 생성될 때의 순간을 실제로 제어할 수 없다. 하지만, 피뢰침 근처의 전하들의 축적은 부정적인 효과를 가질 수 있다. 왜냐하면, 그들은 지역적으로 전기장의 값을 감소시키는, 스크린 효과를 발생시키기 때문이다. However, to generate the free charges implemented in such a device, the system cannot actually control the moment when the charges are generated. However, the accumulation of charges near the lightning rod can have a negative effect. For they produce a screen effect, which locally reduces the value of the electric field.
이러한 문제를 해결하기 위하여, FR 2 590 737에 기술된 바와 같은, 장치들은 하강하는 스트리머의 접근을 예측을 가능하게 하는 측정 시스템을 채택하고, 필요할 때, 자유 전하들 생성하기 위한 시스템을 활성화시킨다. To solve this problem, the devices, as described in
특히, 전기장의 변화를 측정하는 것은 하강하는 스트리머가 내려오는 것을 감지하는 것을 가능하게 한다. 따라서 하강하는 스트리머의 존재와 관련된 전기장의 강한 변화가 감지되었을 때, 시스템은 피뢰침의 샤프트와 전극들의 시스템 사이에 높은 전압의 방전을 트리거한다. In particular, measuring the change in the electric field makes it possible to detect the descending streamer coming down. Thus, when a strong change in the electric field associated with the presence of the falling streamer is detected, the system triggers a high voltage discharge between the shaft of the lightning rod and the system of electrodes.
이러한 방전은 많은 수의 자유 전하들을 생성하고, 이어서, 전자 사태를 일으킨다. 이는, 이러한 장치에서, 상승하는 스트리머가 생성되어 하강하는 스트리머를 인터셉트하는 것의 기회를 최대화하는 동안, 자유 전하가 생성되어야만 하는 정확한 순간을 결정할 수 있도록 하기 위해 매우 중요하다. This discharge generates a large number of free charges, which in turn cause an avalanche. This is of great importance in such a device in order to be able to determine the exact moment at which free charge should be generated, while maximizing the chance of generating a rising streamer and intercepting a falling streamer.
그러므로 "정확한 순간(precise moment)"의 개념은 하강하는 스트리머가 그 순간에 제공되는 안정화된 장(field)으로 인하여 전하들이 스트리머의 형상으로 진전되도록 하는 환경적인 상태를 제공하기에 충분히 근접한 순간이다. Therefore, the concept of "precise moment" is a moment close enough to provide an environmental condition that allows the descending streamer to advance charges into the streamer's shape due to the stabilized field provided at that moment. .
전하 너무 일찍 생성된 어떤 전하는 예측되는 효과를 생성하지 못할 수도 있다. Any charge generated too early may not produce the expected effect.
다른 측면에서, 너무 늦게 생성된 자유 전하들은 주변 영역에서 자연적으로 생성된 스트리머에 관련된 어떤 이득도 없이 스트리머를 유발할 수 있다. In another aspect, free charges generated too late can cause the streamer without any benefit associated with the streamer naturally generated in the surrounding region.
이러한 두 번째의 경우, 다른 불규칙한 주변 지표로부터 유래한 상승하는 스트리머와 하강하는 스트리머 사이에 전도성 방전 채널이 형성될 수 있는 상당한 위험이 있다. 그러면, 피뢰침은 그 보호 역할을 효과적으로 수행할 수 없다. In this second case, there is a significant risk that a conductive discharge channel may be formed between the rising streamer and the descending streamer from other irregular ambient indicators. The lightning rod then cannot effectively play its protective role.
문제는 전기장의 값을 검지하는 것이 전기장이 전자 사태를 생성하는 자유 전하들을 유발하기에 충분하게 되는 순간을 결정하는 것을 가능하게 하지는 않는다는 것이다. The problem is that detecting the value of the electric field does not make it possible to determine the moment when the electric field becomes sufficient to cause free charges to create an avalanche.
게다가, 이 이온화를 유발하는 전기장의 값은 습도 레벨, 공기의 조성, 연무제의 존재, 바람의 강도 및 존재 등의 몇몇 파라미터들에 복합적인 의존도를 가진다. In addition, the value of the electric field causing this ionization has a complex dependence on several parameters such as humidity level, air composition, the presence of aerosols, the strength and presence of wind.
또한, 응용의 다른 장(field)에서, 보호를 원하는 물리 현상은 산업적인 설정에서 고전압 방전을 할 수 있다. 이러한 방전은 전력 스테이션 또는 분산 그리드에서의 사고로 인한 불능의 경우에 변압기와 고전압 선 사이의 연결 점에서 발생될 수 있다. In addition, in other fields of application, physical phenomena for which protection is desired may result in high voltage discharges in industrial settings. This discharge can occur at the connection point between the transformer and the high voltage line in the event of failure due to an accident at the power station or distributed grid.
그러므로 본 발명의 목적은 다른 것들 사이에서 전술한 문제점의 해결책을 제공함에 있다. It is therefore an object of the present invention to provide a solution to the above mentioned problems among others.
특히, 본 발명의 목적은 번개와 같은 물리 현상의 영향으로부터 보호할 수 있는 장치이되, 직접적, 수동적 및 효과적으로, 물리 현상의 접근을 감지할 수 있는 장치를 제공함에 있다. In particular, it is an object of the present invention to provide a device that can protect from the effects of physical phenomena, such as lightning, and can provide a device capable of directly, passively and effectively detecting the approach of a physical phenomenon.
본 발명의 실시예에 따르면, 번개로부터의 보호를 위해, 본 발명의 장치는 수집기에서 전자 사태가 반드시 트리거되야 하는 정확한 순간을 감지하는 데에 그 목적이 있으며, 상승하는 스트리머의 생성은 하강하는 스트리머와 함께 번개의 방전 채널을 형성하기 위한 것이다. According to an embodiment of the present invention, for protection from lightning, the device of the present invention aims to detect the exact moment at which the avalanche must be triggered at the collector, and the creation of the rising streamer is lowered. To form a discharge channel of lightning with the streamer.
그러므로 본 발명은 번개와 같은, 물리 현상이 발생했을 때, 매체의 이온화 현상이 발생할 수 있는 그 물리 현상의 전기 효과에 대한 보호를 위한 장치에 관련된 것이다. The present invention therefore relates to a device for protection against the electrical effects of a physical phenomenon, such as lightning, in which an ionization phenomenon of the medium may occur when a physical phenomenon occurs.
본 발명의 실시예에 따른 장치는 물리 현상의 발생을 감지하기 위한 감지 수단과, 물리 현상의 전기 효과를 수집하기 위한 적어도 하나의 물리 현상의 수집기와, 수집기에 의해 수집된 물리 현상에 따라 수집기가 이온화된 채널을 생성하도록 하는 개시 수단을 포함한다. An apparatus according to an embodiment of the present invention comprises a sensing means for detecting the occurrence of a physical phenomenon, at least one physical phenomenon collector for collecting the electrical effect of the physical phenomenon, the collector according to the physical phenomenon collected by the collector Initiation means for generating an ionized channel.
개시 수단은 감지 수단에 의하여 모니터링된다. The initiating means is monitored by the sensing means.
감지 수단은 수집기로부터 전기적으로 절연되며, 수집기에 발생하는 코로나 효과를 직접 감지하는 코로나 효과 감지기를 포함한다. The sensing means is electrically insulated from the collector and includes a corona effect detector that directly detects the corona effect occurring in the collector.
그러므로, 그 현상이 발생함에 의해 유도되는 코로나 효과, 즉, 이온화를 동반한 자연적 빛 현상의 관찰에 의하여, 그리고, 동일한 것의 감지에 의하여, 정확한 순간에 수집기의 동작을 트리거할 수 있다. Therefore, by the corona effect induced by the occurrence of the phenomenon, that is, by observation of the natural light phenomenon with ionization, and by the detection of the same, it is possible to trigger the collector's operation at the right moment.
번개로부터의 보호를 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 정확한 순간에 하강하는 스트리머의 접근을 감지하고, 수집기의 맨 위 끝부분에 형성되는 상승하는 스트리머를 형성하는 전자 사태를 트리거하는 것이 가능하다. 그리고 상승하는 스트리머와 하강하는 스트리머가 전도성의 방전 채널을 형성하는 것의 가능성을 증가시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention for protection from lightning, it is possible to sense the approach of the streamer descending at the right moment and to trigger an avalanche that forms a rising streamer formed at the top end of the collector. Do. And the rising streamer and the descending streamer can increase the likelihood of forming conductive discharge channels.
또한, 고전압 방전의 형성을 감지할 수 있다. 예컨대, 사고 전류에 의한 고장의 경우에, 전력 스테이션(electricity stations) 또는 분산형 그리드(distribution grids)에서 고전압선과 변압기 사이의 연결 지점에서, 상승하는 스트리머를 생성하여, 생성된 상승하는 스트리머는 사고 전류의 방전과 합쳐져서, 지면으로 소개할 수 있는 채널을 형성하는 것이 가능하다. It is also possible to detect the formation of high voltage discharges. For example, in the event of a fault due to an accidental current, at the connection point between the high voltage line and the transformer in power stations or distribution grids, a rising streamer is produced, so that the rising streamer Combined with the discharge of the fault current, it is possible to form a channel that can be introduced into the ground.
전파 메커니즘 및 고전압 방전과 같은 효과는 자연적인 번개의 효과와 실제로, 동일(자주 그 강도가 매우 줄어들지라도)하다. Effects such as propagation mechanisms and high voltage discharges are, in fact, identical to the effects of natural lightning (although their intensity is greatly reduced).
본 발명의 실시예에 따른 장치는, 번개 또는 고전압 방전과 같은 물리 현상의 효과를 채널로 형성하는 것이 가능하다. The apparatus according to the embodiment of the present invention can form the effect of a physical phenomenon such as lightning or high voltage discharge into a channel.
감지기(감지 수단)와 수집기의 전기적 절연은 번개와 같은, 전기 효과를 동반하는 현상의 경우에서, 수집기의 전기적 방전 전류에 의해 유도되는 손상 효과를 줄이는 것이 가능하다. Electrical insulation of the detector (detection means) and the collector can reduce the damaging effects induced by the electrical discharge current of the collector, in the case of phenomena with electrical effects, such as lightning.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수집기는, 제1 단부 및 제2 단부를 가지며, 제2 단부에 의해 전기적 콘덕터를 통해 접지되는 금속의 샤프트를 포함한다. According to another embodiment of the invention, the collector comprises a shaft of metal having a first end and a second end, which is grounded through the electrical conductor by the second end.
이 구성은 특히, 번개에 대한 보호 및 번개의 흐름을 지면으로 유도하는 것에 적용된다. This configuration applies in particular to protection against lightning and to directing the flow of lightning to the ground.
이러한 경우, 코로나 효과 감지기는 적어도 그 일부가 금속 샤프트에 정렬되며, 바람직하게, 그 금속 샤프트의 끝에 정렬된다. In this case, the corona effect detector is at least partly aligned with the metal shaft, preferably at the end of the metal shaft.
실제로, 첫 번째 코로나 효과는 샤프트의 끝의 근처에서 발생한다. 그러므로 샤프트의 끝 근처에 감지기가 위치하는 것은 감지의 정확도를 높일 수 있도록 한다. In fact, the first corona effect occurs near the end of the shaft. Therefore, the position of the detector near the end of the shaft will increase the accuracy of the detection.
또 다른 실시예에 따르면, 상술한 장치의 구성 요소들 중 적어도 하나에 포함될 수 있는 것으로, 개시 수단은 자유 전하를 생성하기 위한 수단을 포함한다. 개시 수단은 바람직하게, 고전압 방전을 생성하거나, 레이저와 같은 빛의 소스를 이온화한다. According to yet another embodiment, which may be included in at least one of the components of the apparatus described above, the initiating means comprises means for generating free charge. The initiating means preferably produces a high voltage discharge or ionizes a source of light, such as a laser.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 구성 요소 중 적어도 하나에 포함될 수 있는 것으로, 코로나 효과 감지기는 코로나 효과를 감지한 것에 대한 신호를 전송한다. According to another embodiment of the present invention, which may be included in at least one of the above-described components, the corona effect detector transmits a signal for detecting the corona effect.
감지 수단은 코로나 효과를 감지한 감지 신호를 수신하고, 이를 인식하여, 개시 수단을 활성화시키는 전자 제어 수단을 포함한다. The sensing means comprises electronic control means for receiving a sensing signal that detects a corona effect, recognizing it, and activating the initiation means.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 구성 요소 중 적어도 하나에 포함될 수 있는 것으로, 코로나 효과 감지기는 코로나 효과를 감지하기 위한 광학 센서 모듈을 포함한다. According to another embodiment of the present invention, which may be included in at least one of the above-described components, the corona effect detector includes an optical sensor module for detecting the corona effect.
코로나 효과 감지기는 광학 센서 모듈로 코로나 효과의 발생된 것을 전달할 수 있는 광학 섬유와 같은 하나 이상의 광학 가이드를 포함한다. The corona effect detector includes one or more optical guides, such as optical fibers, that can convey the generation of the corona effect to the optical sensor module.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상술한 구성 요소 중 적어도 하나에 포함될 수 있는 것으로, 장치는 감지 수단 및/또는 개시 수단에 동력을 제공하는 에너지 소스를 포함한다. According to another embodiment of the invention, which may be included in at least one of the above components, the device comprises an energy source for powering the sensing means and / or the initiating means.
이 에너지 소스는 광발전(photovoltaic) 및/또는 풍력(wind-powered) 시스템을 이용하여 수집된 에너지를 통해 또는 물리 현상에 의하여 유도된 전기장의 변화를 통해 충전되는 전기 에너지 스토리지 셀, 하나 이상의 배터리, 하나 이상의 캐패시터 또는 하나 이상의 슈퍼-캐패시터가 됨이 바람직하다. The energy source is an electrical energy storage cell, one or more batteries, charged via energy collected using photovoltaic and / or wind-powered systems or through changes in the electric field induced by physical phenomena. It is preferred to be one or more capacitors or one or more super-capacitors.
본 발명의 다른 구성 및 이득은 이하의 본 발명의 실시예에서 더욱 명확하고 완전하게 나타날 것이다. 이는 첨부된 도면의 참조 번호 및 제한 없는 예들로 제공되어 진다. Other configurations and benefits of the present invention will appear more clearly and completely in the following embodiments of the present invention. This is provided by reference numerals and unlimited examples of the accompanying drawings.
현상의 발생에 의해 유도되는 자연적 이온화 현상 또는 코로나 효과를 관찰하는 것에 의해, 동일한 것을 감지하는 것에 의해 정확한 순간에 수집기의 동작을 트리거할 수 있다. By observing the natural ionization phenomenon or corona effect induced by the occurrence of the phenomenon, sensing the same can trigger the collector's operation at the correct moment.
또한, 고전압 방전의 형성을 감지할 수 있다. 예컨대, 사고 전류에 의한 고장의 경우에, 전력 스테이션(electricity stations) 또는 분산형 그리드(distribution grids)에서 고전압선과 변압기 사이의 연결 지점에서, 상승하는 스트리머를 생성하여, 생성된 상승하는 스트리머는 사고 전류의 방전과 합쳐져서, 지면으로 소개할 수 있는 채널을 형성하는 것이 가능하다. It is also possible to detect the formation of high voltage discharges. For example, in the event of a fault due to an accidental current, at the connection point between the high voltage line and the transformer in power stations or distribution grids, a rising streamer is produced, so that the rising streamer Combined with the discharge of the fault current, it is possible to form a channel that can be introduced into the ground.
도 1a 및 도 1b는 캐패시터에서 포인트 효과 현상을 도시한 도면.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 번개 형성 절차를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 장치의 예를 도시한 도면. 1A and 1B illustrate a point effect phenomenon in a capacitor.
2A, 2B and 2C illustrate a lightning formation procedure.
3 shows an example of a device according to the invention.
여기에서, 번개로부터 보호를 위한 예들의 관점에서 본 발명의 실시예를 기술한다. Here, an embodiment of the present invention is described in terms of examples for protection from lightning.
도 1a 및 도 1b, 도 2a 내지 도 2c는 포인트 효과 및 번개 보호를 위한 이의 응용에 관련되어 기술되었다. 1A and 1B and 2A to 2C have been described in relation to their effects for point effects and lightning protection.
도 3 및 도 4에 각각 대응하는 두 개의 실시예에서, 장치는 수집기(1, 2)를 포함한다. In two embodiments corresponding respectively to FIGS. 3 and 4, the apparatus comprises
상기 수집기(1, 2)는 금속 샤프트(1)를 포함하며, 금속 샤프트(1)의 제1 단부(1a)는 그 형상이 포인트(point, 끝이 뾰족한) 형상으로 가정할 수 있다. 그리고 금속 샤프트(1)의 제2 단부(2a)는 전기적 콘덕터(2)에 의하여 접지된다(grounded). The
제1 단부(1a)는 또한 그 끝이 테퍼지는(tapered) 것과는 달리 예컨대, 그 끝이 라운드진(rounded) 프로파일을 가질 수 있다. The
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 그 목적은 스트리머가 상승하는 바로 그 순간에 트리거링하는 데에 있다. 이는 하강하는 스트리머와 함께, 대기에 의해 형성된 유전체가 깨짐에 의하여 전도성 채널을 형성할 수 있도록 할 수 있다. As described above, the object of the present invention is to trigger at the very moment when the streamer rises. This, together with the descending streamer, may allow the dielectric formed by the atmosphere to form conductive channels by breaking.
이러한 도전성 채널은 번개의 흐름이 수집기의 샤프트(1)로 방전되도록 하며, 그리고, 콘덕터(2)를 통해 지면으로 흐를 수 있도록 한다. 따라서, 수집기(1, 2)는, 구름과 지면 사이의 대기의 층에 걸쳐 생성된 도전성 채널을 따라 이루어지는 이러한 방전이, 제어된 방식에 따라 지면으로 유도함에 의해, 주변의 피해 없이, 예컨대, 전기 또는 전자의 방전과 같은 번개 효과를 흡수한다. This conductive channel allows the flow of lightning to discharge to the collector's
상승하는 스트리머를 발생시키기 위해, 개시 수단(7)을 사용한다. 상기 개시 수단(7)은 자유 전하 형태의 것(8)을 생성한다. 예컨대, 개시 수단(7)은 고전압 방전 발생기 또는 이온화 빛 소스(레이저 또는 다른 것).이 될 수 있다. In order to generate the rising streamer, the starting means 7 is used. The initiating means 7 produce one 8 in the form of free charge. For example, the starting means 7 can be a high voltage discharge generator or an ionizing light source (laser or the like).
본 발명의 실시예에 따른 장치는 코로나 효과를 감지하는 수단을 포함한다. An apparatus according to an embodiment of the invention comprises means for detecting a corona effect.
도 3에 그 예를 보인바와 같이, 코로나 효과를 감지하는 감지 수단(3, 4, 5)은 하나 이상의 광학 센서들을 가지는 광학 센서 모듈을 포함한다. 광학 센서는 코로나 효과로부터 발산되는 빛을 감지할 수 있다. As shown by way of example in FIG. 3, the sensing means 3, 4, 5 for detecting the corona effect comprise an optical sensor module having one or more optical sensors. The optical sensor can detect light emitted from the corona effect.
이 광학 센서 모듈은 더 정확한 감지를 위하여 수집기(1, 2)의 샤프트(1)의 제1 단부(1a) 근처에 위치함이 바람직하다. This optical sensor module is preferably located near the
대안적 실시예인 도 3에서, 광학 섬유 타입의 광학 가이드(4)는 광학 센서 모듈(3)과 샤프트(1) 사이에, 개재되어 있는 것을 보이며, 광학 가이드(4)는 샤프트(1)의 제1 단부(1a)로부터의 코로나 효과에 의해 방사된 빛을 광학적 센서 모듈(3)로 유도하고 전송하기 위한 것이다. In an alternative embodiment of FIG. 3, an optical guide 4 of the optical fiber type is shown interposed between the
이러한 대안 실시예는 광학 센서 모듈(3)이 수집기(1, 2)로부터 이격되는 것이 가능하도록 하는 이점을 가지며, 그러므로, 특히, 번개와 연결된 방전으로부터 광학 센서 모듈(3)을 보호하기 위한 것이다. This alternative embodiment has the advantage of enabling the
코로나 효과를 감지하기 위한 수단은 예컨대, 코로나 효과를 나타내는, 전기 신호와 같은 신호를 생성하고 발산할 수 있다. Means for sensing the corona effect may generate and emit a signal, such as an electrical signal, for example, representing the corona effect.
전자 제어 수단(5)은 코로나를 나타내는 상기 신호 처리하고 인식하며, 개시 수단(7)을 트리거하기 위하여 제공된다. Electronic control means 5 are provided for processing and recognizing the signal representing the corona and for triggering the initiation means 7.
특히, 전자 제어 수단(5)은 개시 수단(7)이 트리거되야 하는지를 판단하기 위하여, 코로나 효과의 표시와 수신된 신호를 비교한다. In particular, the electronic control means 5 compares the indication of the corona effect with the received signal to determine if the initiation means 7 should be triggered.
또한, 에너지 소스(6)가 제공된다. 이는 감지 수단(3, 4, 5) 및/또는 아마도 개시 수단(7)이 존재할 때, 이들(3, 4, 5, 7)에게 동력(에너지)을 공급할 수 있도록 한다. In addition, an
이 에너지 소스(6)는 전기 에너지 스토리지 배터리(6)가 될 수 있다. 예컨대, 전기 에너지 스토리지 배터리(6)는 폭풍의 접근(또는 풍력(wind-powered) 및/또는 광발전 시스템)을 이용하여 수집된 에너지를 통하여)에 의하여 유도된 전기장의 변화에 의해 충전될 수 있다. This
따라서, 번개 보호를 위한 본 발명의 예시에서, 진보적인 장치의 운영은 다음과 같다. Thus, in the example of the present invention for lightning protection, the operation of the progressive device is as follows.
하강하는 스트리머가 장치의 부근에 접근 할 때, 전기장의 강력한 증가는, 포인트 효과에 의한 증폭이 이루어지며, 수집기(1, 2)의 샤프트(1)의 제1 단부(1a) 주변의 대기의 이온화가 발생된다. As the descending streamer approaches the vicinity of the device, a strong increase in the electric field is amplified by the point effect, and ionization of the atmosphere around the
도 3의 실시예에 따르면, 이 이온화는 광학 센서 모듈(3)에 의해 감지된 빛의 발산에 의해 동반된다. 또는, 이 이온화는 광학 가이드(4)에 의해 포획되고, 광학 센서 모듈(3)로 전송된다. According to the embodiment of FIG. 3, this ionization is accompanied by the divergence of light sensed by the
광학 센서 모듈(3)은 광학 신호를 전기 신호로 변환한다. 변환된 신호는 전자 제어 수단(5)로 전송되어진다. The
전자 제어 수단(5)은 하강하는 스트리머의 코로나 효과의 표시에 대응하는 신호인지 여부를 판단한다. 만약, 그렇다면, 전자 제어 수단(5)은 바로 그 순간에 자유 전하(8)를 생성시키기 위하여 개시 수단(7)을 활성화시킨다. The electronic control means 5 determines whether the signal corresponds to an indication of the corona effect of the descending streamer. If so, the electronic control means 5 activates the initiation means 7 to generate
이러한 자유 전하(8)는 하강하는 스트리머에 의해 생성된 전기장에 기인하여 가속화되고, 전자 사태를 일으킨다. 이 전자 사태는 상승하는 스트리머를 형성하는 시작 단계를 구성한다. 만약, 이 상승하는 스트리머가 하강하는 스트리머를 인터셉트(intercept)한다면, 이는 구름이 샤프트(1) 및 콘덕터(2)를 통해 지면으로 방전하도록 하는 전도성 채널을 형성한다. This
상세한 설명에서 실시예로써 제공되었으며, 그러므로, 이는 본 발명을 제한하는 것이 아니다. It is provided as an example in the detailed description, and therefore, it is not intended to limit the invention.
특히, 본 발명은 번개 보호가 아닌 다른 분야에서도 응용이 가능하며, 특히, 이 물리 현상이 발생되는 것에서, 이온화에 의해 발생되는 물리 현상에 의한 효과로부터 문제가 있는 어떤 분야에라도 적용 가능하다. In particular, the present invention can be applied to other fields other than lightning protection, and in particular, this physical phenomenon can be applied to any field where there is a problem from the effect due to the physical phenomenon generated by ionization.
이는 또한 고전압 선 및 변압기 사이의 연결 지점에서 고전압의 방출로부터의 보에 적용되는 예로써 본 발명이 쓰일 수 있다. 특히, 사고에 의한 고장(사고 전류에 의한 고장)이 발생할 수 있는 전기 스테이션(electricity stations) 또는 분산 그리드(distribution grids)가 그러하다. This can also be used as an example where the beam is applied from the emission of high voltage at the connection point between the high voltage line and the transformer. In particular, such as electrical stations or distribution grids in which an accidental failure (failure due to an accidental current) may occur.
1: 샤프트 1a: 제1 단부
1b: 제2 단부 2: 콘덕터
3: 광학 센서 모듈 4: 광학 가이드
5: 전자 제어 수단 6: 에너지 소스
7: 개시 수단 8: 전하1:
1b: second end 2: conductor
3: optical sensor module 4: optical guide
5: electronic control means 6: energy source
7: initiation means 8: charge
Claims (9)
물리 현상의 발생을 감지하기 위한 감지 수단(3, 4, 5);
물리 현상의 전기 효과를 수집하기 위한 적어도 하나의 물리 현상의 수집기(1, 2); 및
상기 감지 수단(3, 4, 5)에 의해 제어되며, 수집기(1, 2)에 의해 수집된 물리 현상에 따라 수집기(1, 2)가 이온화된 채널을 생성하도록 하는 개시 수단(7)으로서, 상기 감지 수단(3, 4, 5)은 상기 수집기(1, 2)로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는, 상기 개시 수단(7);을 포함하며,
상기 감지 수단(3, 4, 5)은 상기 수집기(1, 2)에 발생하는 코로나 효과를 직접 감지하는 코로나 효과 감지기(3, 4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. As a protection against the electrical effects of physics, which can cause the ionization of media when a physics such as lightning occurs,
Sensing means (3, 4, 5) for sensing the occurrence of a physical phenomenon;
At least one collector of physical phenomena for collecting the electrical effects of the physical phenomenon (1, 2); And
Initiating means (7) controlled by the sensing means (3, 4, 5), which causes the collector (1, 2) to produce ionized channels in accordance with the physical phenomena collected by the collector (1, 2), The initiating means (7), characterized in that the sensing means (3, 4, 5) are electrically insulated from the collectors (1, 2),
Said sensing means (3, 4, 5) comprise a corona effect detector (3, 4) which directly detects the corona effect occurring in said collector (1, 2).
상기 수집기(1, 2)는, 제1 단부(1a)를 가지며, 제2 단부(1b)에 의해 전기적 콘덕터(2)를 통해 접지되는 금속의 샤프트(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. The method of claim 1,
The collector 1, 2 comprises a shaft 1 of metal, which has a first end 1a and is grounded through the electrical conductor 2 by the second end 1b. Device.
상기 코로나 효과 감지기(3, 4)는 적어도 일부가
금속 샤프트(1)에 정렬되며, 바람직하게는 상기 샤프트(1)의 상기 제1 단부(1a)에 정렬되는 것을 특징으로 하는 보호 장치. The method of claim 2,
The corona effect detectors 3 and 4 are at least partially
Protective device, characterized in that it is aligned to the metal shaft (1), preferably to the first end (1a) of the shaft (1).
자유 전하(8)를 생성하기 위한 수단(7)을 포함하며, 고전압 방전 발생기 또는 레이저와 같은 이온화 빛의 소스인 것을 특징으로 하는 보호 장치. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the initiation means (7)
Means (7) for generating free charge (8), characterized in that it is a source of ionized light, such as a high voltage discharge generator or a laser.
상기 코로나 효과 감지기(3, 4)는 코로나 효과를 감지한 신호를 발산하며,
상기 감지 수단(3, 4, 5)은 상기 개시 수단(7)을 활성화시키기 위하여 상기 감지한 신호를 수신하고 인식하는 전자 제어 수단(5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. 5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The corona effect detectors 3 and 4 emit signals that detect the corona effect,
Said sensing means (3, 4, 5) comprise electronic control means (5) for receiving and recognizing said sensed signal for activating said initiating means (7).
코로나 효과 감지기(3, 4)는
코로나 효과를 감지하는 광학 센서 모듈(3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. The method according to any one of claims 1 to 5,
Corona Effect Detectors (3, 4)
A protective device, characterized in that it comprises an optical sensor module (3) for detecting the corona effect.
코로나 효과를 상기 광학 센서 모듈(3)로 전달할 수 있는 광학 섬유와 같은, 광학 가이드(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. 7. The corona effect detectors 3, 4 according to claim 6,
Protective device, characterized in that it comprises an optical guide (4), such as optical fiber capable of transmitting a corona effect to the optical sensor module (3).
감지 수단(3, 4, 5) 및/또는 개시 수단(7)에 에너지를 제공하는 에너지 소스(6)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보호 장치. The method according to any one of claims 1 to 7,
Protective device, characterized in that it further comprises an energy source (6) for providing energy to the sensing means (3, 4, 5) and / or the initiating means (7).
상기 에너지 소스(6)는 전기 에너지 스토리지 셀(6)이며, 상기 물리 현상에 의해 유도되는 전기장의 변화를 통해 충전되는 것을 특징으로 하는 보호 장치.
The method of claim 8,
The energy source (6) is an electrical energy storage cell (6), characterized in that it is charged through a change in the electric field induced by the physical phenomenon.
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