[发明专利]一种能产生模拟上行先导的高压电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种能产生模拟上行先导的高压电极，属于雷电防护研究技术领域。

背景技术

在科研人员研究雷击地面物体的过程中，常需要进行模拟实验，实验中高压电极会被施加极高的电压来模拟雷电，场强极大。但传统实验采用的高压电极却因为电极几何形状的原因，在低压侧物体上感应的表面场强非常弱，达不到产生模拟上行先导的目的。因此需要一种电极能够模拟雷电情况下在低压侧物体表面的强电场，从而产生模拟上行先导。

传统的绕击模拟实验领域，一般采用棒电极作为高压电极。这种棒电极的几何形状使这种电极具有以下几个缺点。1、棒电极棒身是裸露的，在施加负极性高压时，放电路径很可能从棒身起始，使放电路径的起始位置不确定，难以观测；2、由于棒电极自身的几何形状，纵使在电极施加极高的电压，但空间的强电场区域仍基本集中在高压棒电极的头部周围，低压侧物体的表面场强却非常小，使上行先导的起始条件难以满足；3、传统棒电极直径一般均在1m以下，难以模拟自然雷半径达4m的电晕鞘。以前研究者常用的一种绕击模拟实验的高压电极为棒电极。电压通过冲击发生器产生后，经高压引线，施加到棒电极上。

综上所述，现有的高压电极形状不能满足绕击模拟实验的需求。在雷电防护领域，迫切需要一种可以模拟雷电情况下上行先导起始及其发展特性的电极装置。

发明内容

本发明的目的是提出一种能产生模拟上行先导的高压电极，采用电磁场模拟技术进行参数优化设计，同时考虑自然雷电的物理特性参数，使之能够模拟雷电下行先导对低压侧物体的影响，用于在模拟雷电实验中，在低压侧物体感应足够强的电场，从而产生上行先导。

本发明提出的能产生模拟上行先导的高压电极，包括均压环、均压网、平板状支撑架和电极棒，所述的均压网平铺在平板状支撑架的下表面，电极棒位于所述的平板状支撑架的上表面，并固定在平板状支撑架的中心固定板上，电极棒垂直于平板状支撑架；所述的平板状支撑架由中心固定板、多个径向支撑杆、多个支撑环和多个均压环支撑板组成，所述的均压环位于均压网的外圆周边上，均压环由多个均压管组成，多个均压管通过所述的均压环支撑板固定成一个圆环状的均压环；所述的径向支撑杆的一端与中心固定板相对固定，径向支撑杆的另一端与均压环支撑板相对固定；所述的支撑环固定在多个径向支撑杆上。

本发明提出的能产生模拟上行先导的高压电极，可以满足模拟自然雷中，下行先导对低压侧物体的影响，具有以下特点和优点：

1、本发明优化设计的高压电极，能够在冲击电压下在低压侧导体表面产生类似自然雷击情况下的电场，从而产生有效的上行先导。

2、本发明的高压电极因为板电极部分采用均压网的网格结构，高压电极的总重量轻，方便悬挂，同时避免自重令电极板部分自身弯曲，从而延长了设备的所用寿命。

3、本发明的高压电极中板部分采用了仿蜘蛛网设计，骨架的整体为放射状，节省骨架的重量和材料的用量，同时具有较好的抗变形能力，因而降低了设备的成本。

4、本发明的高压电极中板部分的边沿采用均压环，可以避免高压电极对导线放电时，放电路径从均压网的边沿起始。均压环因为不属骨架部分，不用支撑均压网和中心骨架的重量，所以由中空的钢管弯曲而成，因此减轻了整体设备的重量。

5、本发明的高压电极中的电极棒在实用时可以用绝缘胶带包裹，只露出头部，避免了放电时，放电路径从棒身起始而造成的观测上的困难。

6、本发明的高压电极采用不锈钢制成，以保证长期户外使用而不被锈蚀。

附图说明

图1是本发明提出的能产生模拟上行先导的高压电极的立体图(其中未示出均压网)。

图2是本发明高压电极中的平板状支撑架的结构示意图。

图3是图2的A-A示意图。

图4是使用本发明的高压电极对低压侧导线表面场强影响的效果比较图。

图5使用本发明的高压电极进行绕击模拟试验的设备安置示意图。

图1～图5中，1是均压管，2是均压环支撑板，3是径向支撑杆，4是支撑环，5是电极棒，6是中心固定板，7是均压网，8是导线，9是冲击发生器，型号为HRHG-SGSC-7200kV，10是同轴分流器，11是地表。d₁是本发明高压电极板状部分的直径，d₂是均压管的直径，d₃是均压环的直径，其比例是：d₁∶d₂∶d₃＝(300～500)∶(5～30)∶1。

具体实施方式