[实用新型]一种具有消灭雷电闪击的设备

说明书

本实用新型涉及一种具有消灭雷电闪击的设备。

传统防雷的方法是使用避雷针、避雷器、避雷网等，这些防雷方式是吸引雷电闪击其本身，代替被保护物遭受雷击。七十年代末以来，世界各地包括我国很多地方都研究了怎样消除雷电荷、防止雷电对地闪击的消雷器。这些消雷器的代表有：美国消雷器公司（LEA公司）的“消散阵列感应电离消雷装置”；武汉水电学院的“半导体少长针消雷装置”；能源部武汉高压研究所的“导体伞板型消雷器”；保定供电局的塔型消雷器；法国的“放散性避雷针”等。这些消雷器能消除部分雷电荷，但仍有25％左右的雷电闪击消雷器。究其原因是上述消雷器未能有效地抑制突变的先导通道，在雷电急速发展时消雷器来不及消减雷云电场强度，则消雷器就可能受雷击。

本发明人已申请的“一种具有消雷和收贮雷电能的设备”（申请号：91108036.8），所述的消雷器通过对以往消雷器所作的对比试验中，因加装了限流滤波元件，消雷效果比以往所有消雷器效果提高30％左右，但仍未能完全消除雷击的发生。

本实用新型的目的是提供一种能抑制突变的先导通道，将半径几百米以内的雷云电场强度方向吸引过来，并对其中的雷电荷逐渐进行消散，对急速发展的雷云电场或强雷云电场，可以做到以5安培以下的消散电流将雷云中的电荷消除掉，而避免了几百千安培的闪击雷电发生。

本实用新型以下面方式实现：设计一个由金属架和消雷针组成的雷电感应器，其上部及四周设置有高电阻（如1兆欧姆或其它电阻值）放电针，连接在由电阻或电感及电容组成的滤波器电路上，雷电感应器和高电阻放电针一起通过金属盒及引下线连接在消闪器上接入大地，整个设备安装在主支撑杆上，消闪器可安装在铁塔或建筑物上。

以下结合附图说明本实用新型的原理及实施结构。

附图中，金属架5和19上分布着多支消雷针4组成雷电感应器，总体固定连接在金属盒15上，通过引下线16连接在消闪器18的一端（17为消闪器绝缘外盒），消闪器18的另一端接入大地12。

雷云电荷在消雷针4上感应出异性电荷，该异性电荷可逸出针尖表面中和部分雷云电荷，电荷的流动可达毫安级以上电流。该流动着的与雷云电荷相反的电荷足以使雷云电场强度方向指向消雷针4，使得该方向上的电荷密度达到最大。消闪器18是一组电感线圈，它的作用是阻断突变的先导通道。当雷云电场强度达到450千伏／米的闪击电场强度时，对于以往任何一种消雷器和避雷针而言，此时雷云电场将对消雷器和避雷针闪击。而雷电感应器通过引下线16所接的消闪器18可使原来450千伏／米的闪击电场强度提高到700千伏／米，且不会发生闪击。在这种超高压不闪击的状态下，消雷针4上可产生大于50毫安的消散中和电流。

附图中的高电阻放电针3有若干根（最少在3根以上），一般根数越多，就可以使高电阻放电针做得短些，太多则使成本高，支撑杆受力大。要求指向空中各个方向的高电阻放电针3的高度和空间宽度必须大于金属架5、19和消雷针4。每根高电阻放电针的顶部镶入金属针尖以利放电。将各高电阻放电针尖用金属线1并联起来。这样在放电时，每根高电阻放电针能同时放电，就避免了单针放电易受损坏针体的缺点。高电阻放电针3的底部用金属环20和电缆8并联，接于电阻或电感14与电容7构成的滤波器一端，另一端接到金属盒15上。当强雷云电场急速向高电阻放电针3靠近，这时高电阻放电针3将阻止闪击发生，可产生5安培以下的放电电流将雷云电荷迅速消除掉。

本实用新型为什么在极端情况下也能消灭雷电闪击呢？其机理如下：

金属架5、19和消雷针4所组成的雷电感应器与消闪器18配合，其消雷功能是显著的。但对以每秒几十米向其移动的雷云电场来说，则来不及消除雷云电荷，由于它处于高电阻放电针的保护之下，雷电场不可能对该雷电感应器发生闪击，只能对高电阻放电针进行放电。该放电电流通过电阻或电感14及电容7组成的滤波器时，电阻或电感14两端的电压迫使电容7的极板两端欲将闪击，此时，消闪器18将阻止电容7的极板两端的电压突变，并迅速将电压加到消闪器18上，导入大地12。这样就使得高电阻放电针3上的放电电流比较平稳。此外，假设雷云一次闪击所释放的电荷Q＝15库仑，对接地电阻为10欧姆的避雷针闪击，取闪击时间t＝40微秒，则得闪击雷电流

i＝ (Q)/(t) (15库仑)/(40×10^－8秒) ＝375千安

该雷电流足以使被保护的设备遭受反击和感应损坏。

设高电阻放电针3的电阻为R＝1兆欧姆＝1×10⁶欧姆

雷云对地的电容量为

C＝4×10^－6法拉

雷云对地的电位差