[发明专利]优化避雷针

说明书

本发明涉及一种避雷针。

自1749年富兰克林发明避雷针后，经过了两个多世纪的发展，避雷针得到了广泛的应用，并确实起到了一定的避雷作用。但大量的实践和进一步的研究证明，避雷针不仅有较大的局限性，而且有惊人的副作用，那就是避雷针在引导雷电流入地过程中产生的二次雷击效应，此效应(即感应雷)致使处于感应的磁场中的电子设备遭到雷电损坏。

近年来，已有很多国家和地区采用避雷线、避雷带、法拉第网、法拉第笼、动力球针、放射性针、高脉冲针、多短针消散阵列等等来取代避雷针，它们的保护原理与避雷针一样，都是利用高耸接地金属的“引雷”效应避雷。但是，它们都未能摆脱导体引雷的弱点，因而终究不能克服和避雷针一样的问题。

国外从五十年代开始，国内自七十年代以来，各种消雷器开始问世。消雷器和避雷针都应同时具有“消雷”和“引雷”两方面的作用，只是在不同条件下矛盾双方哪方面的作用较为突出而已。多年来的实践表明，各种消雷器仍然会遭受直击雷击。因此，在对电子设备和易燃易爆物的防雷工程中，应当立足于研究当消雷器遭受直击雷击时尽可能减少感应雷击的有效方法。

基于上述原因，本发明的目的是设计一种性能优良的避雷针，既有避雷针的避雷作用，又有避雷针的疏导作用，使避雷针本身能够对雷电流起到强大的衰减和缓变作用，最大限度地减小针体引下线四周的感应雷击效应和雷电流入地时地电位反击效应，从而使其既能起防雷避雷作用，又能克服传统避雷针的各种局限性和弊端。

本发明以其独特的结构达到了上述设计目的，它由基座、轴、阻抗链、上支座、接闪器、防闪罩、安装板、避雷单元、辐射振子和下支座构成，阻抗链至少有三节，每节由非金属外壳、衬套、阻抗体构成，阻抗体又由管，上、下端盖和阻抗液构成，阻抗液装于管内，管的上下端盖有连接件，使阻抗液与外界电导通，防闪罩为非金属的锥台形空心罩，安装在阻抗链之间，上部由法兰盘和螺栓将罩与阻抗链外壳紧固，下部与安装板紧固在一起，各阻抗链以此结构彼此相连，避雷针最上面一个防闪罩顶部安装上支座，接闪器垂直安装在上支座中，避雷单元位于最下面一个防闪罩中，其内安装了削波器和电子避雷器，该防闪罩下部的安装板下面有下支座紧固在轴上，辐射振子安装在下支座的螺纹孔中，整个避雷针的安装应保持接闪器通过连接件和各阻抗链中的阻抗体、避雷器、轴和基座电导通。

优化避雷针是在接闪器和大地之间人为设置了一个防雷阻抗，该阻抗网络为互易网络，对自上而下或自下而上两个相反方向的电流的衰减系数相等，为一常数。

统计表明，高层铁塔、高耸古塔、高层建筑、高山上的建筑物等，自下而上向上发展的上行雷电所占雷电总数的百分比较高，一般为70～80％，本优化避雷针对上行先导电流有明显的抑制作用，因此，能极大地减少高层铁塔、高耸古塔、高层建筑和高山建筑上的落雷总数。自上而下的直击雷击于山岩、石林、沙土或沙漠时，往往会显著减少主放电的次数和强度，这是由于山岩等和大地之间的大电阻的存在，难以在极短的时间内供给中和下行先导电荷所必须的主放电电流，因而只能出现缓慢的放电过程。本优化避雷器即根据这一原理，在接闪器和大地之间设置一防雷阻抗，即使发生了主放电而使优化避雷针遭受雷击时，其主放电通道中的防雷阻抗能够使主放电电流得到很大的衰减，使主放电时间从微秒级延长至毫秒级，有效地降低主放电的幅值和陡度。

由上述可知，由于本优化避雷针科学的设计和新颖的结构，使其能够对下行直击雷电流具有很大的衰减作用，以及对上行感应雷电流有极大的抑制作用，从而有效地保护高耸建筑物和极易为感应雷电过电压损坏的电子计算机、程控电话机、无线载波机等最为娇嫩的电子设置不为雷电所毁坏。

下面结合附图进一步说明本发明。

图1  优化避雷针示意图。

图2  优化避雷针顶部装配结构图

本优化避雷针由基座(1)、轴(2)、阻抗链(5)、(6)、(7)、上支座(8)、接闪器(9)、防闪罩(10)、安装板(11)、避雷单元(3)、辐射振子(14)和下支座(15)构成，阻抗链由玻璃钢外壳(16)、衬套(17)和阻抗体(4)构成，阻抗体(4)又由管(18)，上端盖(19)，下端盖(20)和装于管中的阻抗液(21)构成，管的端盖上有连接件(22)，使阻抗液与外界电导通，防闪罩(10)为锥台形空心罩，安装在阻抗链之间，通过外壳上的法兰盘(23)，由螺栓将外壳、防闪罩和安装板(11)联结在一起，安装板为环状，内直径与阻抗体外壳直径一致，卡在外壳上，阻抗体之间由上下端盖上的连接件(22)及螺栓(24)接通。各阻抗链和防闪罩即以此种方式彼此相连。上支座(8)位于最上面一个防闪罩顶部，与该防闪罩一起，由法兰盘和紧固件固定在阻抗链外壳上，接闪器(9)为针状金属杆，垂直固定在上支座的螺纹孔中，避雷单元(3)位于最下面一个防闪罩中，其内安装了削波器(12)、电子避雷器(13)、雷电记录器和雷电报警器。削波器为一密绕在磁环上的开路线圈，套在伸入避雷单元内的轴上，雷电记录器的传感器为一闭环线圈，报警器与记录器并联连接。避雷单元所在的防闪罩下部的安装板下有下支座(15)固定在轴(12)上，辐射振子(14)为四根，均安装在下支座的螺纹孔中。整个优化避雷针的安装应保证接闪器(9)通过各阻抗链中的阻抗体(4)和连接件(22)、螺栓(24)与避雷器、轴和基座电导通。接闪器和辐射振子带螺纹部分均应涂一层厌氧胶，再调整旋紧。裸露在外的螺栓及金属部分应涂一层工业凡士林，以防生锈。