[发明专利]一种能产生模拟上行先导的弧形高压电极

说明书

技术领域

本发明涉及一种能产生模拟上行先导的弧形高压电极，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；而经改良的平板高压电极(一种能产生模拟上行先导的高压电极,申请号201110304013.4)，虽然能使在低压侧物体上感应的表面场强达到研究要求，但随着高压侧和低压侧距离的增大，所需使用的平板电极自身尺寸也要相对增大，难以使用均压环消除高压电极自身的”边沿效应”，令放电常发生在平板电极的边沿。另外，由于放电路径在板电极上位置的不确定性，以致于不利于观测，所以必须在中间安装棒电极，使放电路径固定在棒电极的头部，但这种做法会使负极性流注较易发展起来，不利于上行先导的发展。因此需要一种高压电极，能够拥有平板高压电极的优点，同时又能解决平板高压电极的缺点，用以模拟雷电下上行先导的发展。

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、棒电极棒身是祼露的，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。

随后为了解决棒电极自身的缺点，平板高压电极(申请号201110304013.4)被作为高压电极使用，这种电极的几何形状虽然轻便以及能在低压侧物体表面产生较大的场强，但这种电极具有以下几个技术缺点。

1、该专利在高压侧与低压侧的距离较大时，所需使用的板电极尺寸较大，使用传统的均压方式(如均压环、抛光等)难以消除其自身的边沿效应，使放电常发生在板的边沿。

2、该专利较大的板电极虽使用蛛网形结构较为轻便和方便悬挂，但在长期使用后，板结构仍容易变形弯曲，而巨大的平板在加工时也较为困难。

3、平板电极放电位置的不确定性，使得观测较为困难，虽然该专利在平板电极上安装棒电极来解决这一问题，但棒电极的存在，使负极性流注的发展条件变得充分，从而使空间场强发生畸变，不利于上行先导的发展。

综上所述，现有的高压电极形状虽能满足绕击模拟实验在某些方面的需求，但仍有着较大的改良空间。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弧形高压电极，该电极结合传统棒电极以及板电极的优点，并对板高压电极(申请号201110304013.4)的缺点进行改进，使之能够模拟雷电下行先导对低压侧物体的影响，用于模拟雷电实验中，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弧形高压电极，包括均压环、平面均压网、弧形均压网、多个径向支撑杆、多个径向弧形支撐杆、支撑环、中心支撑棒、中心固定板和球电极；所述的中心固定板固定在中心支撑棒的一端，中心支撑棒垂直于中心固定板，所述的球电极固定在中心支撑棒的另一端；所述的多个径向支撑杆的一端分别固定在中心固定板上，多个径向支撑杆之间通过多个成同心圆设置的支撑环相对固定，多个径向支撑杆和多个成同心圆设置的支撑环组成平板状支撑架；所述的多个径向弧形支撐杆的一端与成同心圆设置的支撑环中直径最大的支撑环相对固定；所述的均压环由多个均压管和多个均压环支撑板组成，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，均压环通过均压环支撑板固定在所述的多个弧形支撐杆的另一端；所述的平面均压网平铺在平板状支撑架的下表面；所述的弧形均压网平铺在径向弧形支撐杆的下表面。

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

1、本发明的弧形高压电极中板部分的边沿采用了圆弧设计，并安装均压环，相对已有技术，在避免高压电极边沿对导线放电时更具有优势，使放电路径不能从均压网的边沿起始，从而解决技术缺点1。均压环由中空的钢管弯曲而成，因此减轻了整体设备的重量。