[实用新型]可控放电避雷针

说明书

本实用新型涉及一种用于电力系统及各种建筑物的防雷装置。

已经沿用了200多年的富兰克林避雷针存在着固有的缺点，它的保护作用的发挥依靠它的头部在雷云电场感应下积聚的电荷对雷电放电先导的吸引作用。这样，有两种情况可能发生保护失误：一是当雷击电流比较小时，无头上感应电荷不多，吸引作用不够强烈，雷就可能不击在避雷针上而击在被保护物上，另一是避雷针比较高的情况，此时雷云电场比较低，还没有达到发展雷电先导的程度，避雷针顶部已出现电晕放电。这种过早出现的电晕在针尖附近残留了大量的与针尖积聚的同性电荷，其结果是排挤了针尖的电荷积聚，减弱了它对雷电先导的吸引作用，妨碍了避雷针的保护作用发挥，增加了失误的机会。富兰克林避雷针在起保护作用时是将雷击引向自身。向下发展的雷电放电先导直接与接地良好的金属构造物接触，正负电荷在这里开始猛烈的中和并迅速地向上发展，从宏观上呈现出有强大的雷击电流通过针头及引下线入地，雷电流经过的路经电位升的很高，使附近产生严重的电磁场干扰，损坏建筑物内的电子电器设备。

消雷器是最近十年出现的一种新的防直击雷装置，该装置希望利用雷云电场作用下产生的电晕电流来慢慢中和雷云中的电荷。众所周知，向下的雷电放电先导一旦发生，便迅速向地面发展。从先导发生到击中地面物体整个过程极短，只需数十至数百毫秒，在这么短的时间内，中和作用是微乎其微的，所以中和作用主要是在先导发展以前。据现场实测记载，消雷器的电晕电流为微安级，而雷云电荷为上百库仑，雷云起电时间甚短，只不过数分钟至十数分钟。因此，由电晕电荷中和雷云电荷在数量上是很有限的，至今消雷器常常遭到雷击，达不到消雷的目的。国内外还流行一些其它的防直击雷装置，大体上都是它们的变种。

本实用新型的目的，是提供一种可根据雷云电场的强弱，具有动态保护特性，并能减少通过的雷电流，以降低对周围物体产生电磁干扰的防雷装置。

本实用新型是以如下方式实现的，由涂有半导体漆的绝缘支架3支撑的金属圆环2和位于圆环中心轴向的针体1构成针头部分和放电间隙4，支柱5、接地体6组成可控放电避雷针。放电间隙隔离针头与支柱。针体顶部为半球形。放电间隙的两个极板相对处为半圆弧形。

附图1，本实用新型结构图。

附图2，本实用新型针头部分俯视图。

附图3，本实用新型放电间隙结构图。

结合附图对本实用新型的工作原理做详细说明。当雷云电场较弱时，放电间隙起到隔离针头和支柱的作用，使针头对地电位浮动，降低了针头与周围空间的电位差。金属圆环与针体配置组合的针头，又均衡了针体顶部的电场。因而，这种装置在雷云电场较弱时，具有很好的抑制电晕的作用，可避免过早出现电晕。当雷云电场达到一定数值以后，即接近雷击发生前的水平时，间隙放电，针体瞬时取得地电位。此时，由于绝缘支架3上涂的半导体漆的电阻作用，环的电位将暂不变，因而达到了畸变针体附近电场的作用，有利于从针体顶部发展向上的放电。在间隙击穿后从针体顶部立即有一个向上放电的火花产生，引发向地面发展的雷电先导向针体放电。如果引发不成功，间隙放电立即停止，针体恢复到浮动状态，雷电先导通过与针头间的电容对间隙充电，直到间隙第二次击穿，重复上述过程。只要间隙和针头尺寸的选取适当，引发就能成功。

本实用新型的优点为，由具有特殊构造的针头和控制动态特性的放电间隙组成避雷针。在雷云电场较弱时，利用其结构可使针头顶部电场均匀，抑制早期的电晕放电。在雷云电场接近雷击放电水平时，利用其结构，引发的雷击是由针头向上发展的先导所吸引，正负电荷的中和作用发生在空间某处，减轻了雷电先导对地面物体的静电感应。由于上行先导的电阻远比金属构造物大，中和反应大大减缓，即大大减少了雷击电流的上升陡度和幅值，降低了雷击电流通过时造成的极大电位升高和对周围物体产生的电磁干扰。由于这种装置在雷击将要发生时才起作用，所以不会导致增加雷击的次数，从而大大的增加了被保护物的安全性，还扩大了保护范围。

本实用新型的实施例如下，针体1长约1米，可选用不锈钢材料或其它金属材料制成，顶部为半球形。金属圆环2用铝合金制成，环周长约3米。绝缘支架3为环氧玻璃管，长约1.8米，外表面涂有半导体漆，其阻值为200～2000千欧，支撑金属圆环。放电间隙4的两个极板7由不锈钢板模压，使两极板相对处成半圆弧形，成为稍不均匀电场。极板间用有机绝缘材料8隔离，外部有裙，以取得较大的表面电阻。放电间隙的一个极板和针体相连，另一极板和支柱相连。支柱可采用圆钢管或角钢制成。接地体经支柱接地。本实用新型可装于工业、民用及军事建筑物，特别是高层建筑物或装有微电子设备的建筑物，其安装方式与现广泛使用的避雷针相同。