[发明专利]一种基于均匀电场理论野外孤立带电装备对雷电隐身的防雷技术

说明书

本发明公开了一种基于均匀电场理论野外孤立带电装备对雷电隐身的防雷技术，包括对野外孤立带电装备所需要保护半径和保护高度进行分析；及对野外孤立带电装备保护半径和保护高度进行防雷操作；通过把极不均匀电场改变为相对均匀电场环境，使被保护的装备不受雷击或少受雷击，避免了带电装备使用传统避雷针时，雷电流通过地线产生的感应电压而损坏电子元件或破坏电器设备的绝缘；以及通过电荷的形式解决均匀电场的问题，使水泥杆塔等即可导通电荷而在水泥杆塔上安装不用改造接地网；该技术对于自然界孤立带电装备的防雷保护有着明显的效果；该技术的防雷原理补充完善了现代带电装备的防雷难题，对于现代化设备安全及军队野战装备有着重要意义。

技术领域

本发明具体涉及一种基于均匀电场理论野外孤立带电装备对雷电隐身的防雷技术。

背景技术

目前防雷电灾害的标准是围绕1749年美国科学家本杰明•富兰克林发明避雷针的工作基本原理是通过引雷于自身释放雷电能量，该技术适用保护房屋建筑物。现代工业的发展，使用避雷针原理已不能适合雷电对带电运行以及更严格的防雷物体保护要求，这样情况下通过地线释放电流时回路产生的瞬间脉冲感应电压对电子元件产生的损坏非常严重，不规则形状物体、特殊形状物体也存在难以克服保护的问题，如高大的风电机组、长距离输电线路保护都存在明显无法克服直击、反击、绕击雷问题。电网故障分类统计表明，在输、配电线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引起的跳闸次数约占总跳闸次数70％--80％。雷击灾害已成为与自然灾害、外力破坏并列的严重影响电网运行安全的三大因素之一。运行在野外的带电装备很容易遭受雷击，它具备”棒—板”产生极不均匀的场环境形成容易放电的条件，输电线路上的避雷线是按照传统房屋预防雷电的理论以泄放雷电能量防护线路。由雷电引起的雷电过电压造成线路等装备故障问题十分突出，亟待开展全面深入研究加以解决。自然界孤立带电装备是指陆地及海上风电机组、输电线路（风场称集电线路）、海上工作平台、通讯铁塔、在开阔地带的移动装备等都是雷易击目标。在雷电环境下避雷针或避雷线造成极不均匀的空间电场环境，避雷针工作原理的目的就是造成极易遭受雷击的目标，这就像撕扯一张纸一样，当一张纸有豁口时应力将会集中在豁口处，雷电环境下的避雷针就是雷云放电应力的聚集点。解决风电机组、输电线路等装备雷电灾害，是世界范围的问题，也是世界性难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种通过将极不均匀电场改变为相对均匀电场环境，来改变先导放电的轨迹方向，使得被保护的装备不受雷击或少受雷击，来对自然界孤立带电装备进行防雷保护的防雷技术。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种基于均匀电场理论野外孤立带电装备对雷电隐身的防雷技术，包括对野外孤立带电装备所需要保护半径和保护高度进行分析，及对野外孤立带电装备保护半径和保护高度进行防雷操作；所述对野外孤立带电装备所需要保护半径和保护高度进行分析为根据不同的装备防雷保护需要有不同的侧重，比如输电线路的减少雷击需要提高保护半径，风电机组的防雷保护的最大难度是高度，而且风电机组桨叶是旋转的动态过程，这样不但需要有保护半径还需要适应高度及在动态条件下的防护雷击的性能；所述对野外孤立带电装备保护半径和保护高度进行防雷操作为根据集电线路需要提高保护半径，所以针分为三层，而风电机组对保护半径要求不高，对垂直向上要求高，所述在每个桨叶的正反两面上角度与垂直在45°以内安装有针和机舱上安装有针。

进一步的，所述第一层的针为垂直方向，第二层的针与垂直方向形成的角大于45°，第三层的针与垂直方向形成的角大于70°。

进一步的，所述输电线路杆塔10.5kV塔距为50m，35kV为100m-200m，220kV为200m-300m，所以不同电压等级的保护半径在50m-150m不同，所以针的数量我们取第一层取1根，第二层取7根,第三层取7根。

进一步的，所述风电机组的每个桨叶的正反两面上角度与垂直在45°以内分布3根，3个桨叶18根加上机舱上7根共25只针，当其为动态时向上的针小于25根。