本實(shí)用新型涉及高鐵驅(qū)雷設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高鐵用驅(qū)雷裝置。

背景技術(shù)：
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高鐵已經(jīng)成為現(xiàn)代主流交通工具，高鐵的運(yùn)行安全直接關(guān)系人們的生命安全，目前影響高鐵運(yùn)行安全的主要因素有人為因素和不可控因素，其中不可控因素主要是指雷電天氣，雷電天氣容易造成高鐵雷擊，嚴(yán)重影響高鐵中電氣化設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生失靈，為了降低雷電天氣對(duì)高鐵的影響，通常在高鐵上安裝避雷針或者在高鐵軌道上安裝避雷線，在高鐵變電站上安裝避雷針，避雷針是富蘭克林實(shí)用新型的，它的主要原理是吸引雷云電場集中于其金屬針而增大針端電場強(qiáng)度，使雷云電場擊穿金屬針而將強(qiáng)大的雷電流經(jīng)其接地體泄放入地，但避雷針防雷通常帶來反擊、跨步電壓、接觸電壓和對(duì)強(qiáng)弱電系統(tǒng)的電磁脈沖感應(yīng)過電壓損壞等負(fù)面危害，避雷針防雷效果不佳，難以保證變電站免遭雷擊，而避雷線安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，造價(jià)成本高，而且在雷擊時(shí)避雷線上會(huì)有較大電流，形成磁場對(duì)運(yùn)行中高鐵的電氣設(shè)備產(chǎn)生影響，難以有效消雷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本實(shí)用新型的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高鐵用驅(qū)雷裝置，它具有安裝簡單、成本低、驅(qū)雷可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高鐵用驅(qū)雷裝置，包括沿高鐵軌道間隔設(shè)置的若干無源驅(qū)雷器，高鐵軌道上間隔設(shè)有若干高鐵變電站，高鐵變電站上設(shè)有有源和無源驅(qū)雷器，有源和無源驅(qū)雷器連接有雷電預(yù)警系統(tǒng)。

所述高鐵軌道一側(cè)設(shè)有安裝架，安裝架上設(shè)有無源驅(qū)雷器。

所述相鄰兩無源驅(qū)雷器之間間距為1-2km。

所述有源和無源驅(qū)雷器包括機(jī)架，機(jī)架上端設(shè)有第一金屬外罩，第一金屬外罩上設(shè)有若干放電通孔，第一金屬外罩外壁上對(duì)應(yīng)放電通孔的位置設(shè)有中空放電針，中空放電針側(cè)壁上設(shè)有若干開口，機(jī)架上端中部設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)安裝有納米陶瓷絕緣子，納米陶瓷絕緣子底部設(shè)有第一電極，第一電極與機(jī)架內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，第一電極通過接地線與大地連接，第一電極下方的機(jī)架上設(shè)有風(fēng)機(jī)，機(jī)架上還設(shè)有電源、逆變器和變壓器，電源通過導(dǎo)線依次與逆變器和變壓器連接，變壓器通過導(dǎo)線與納米陶瓷絕緣子連接，電源通過導(dǎo)線分別與風(fēng)機(jī)和雷電預(yù)警系統(tǒng)連接。

所述中空放電針末端設(shè)有若干一級(jí)放電針。

所述機(jī)架外部設(shè)有球形外殼。

所述第一金屬外罩為鋁金屬外罩，所述第一電極為鋁電極。

所述納米陶瓷絕緣子設(shè)計(jì)為長短傘裙間隔狀。

所述球形外殼采用鈦合金或碳纖維輕質(zhì)材料。

所述雷電預(yù)警系統(tǒng)包括雷電預(yù)警器、雷云電場強(qiáng)度測量儀、云層檢測雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器，雷電預(yù)警器、雷云電場強(qiáng)度測量儀和計(jì)數(shù)控制器分別通過導(dǎo)線與控制器連接。

所述電源與逆變器之間連接有控制開關(guān)，控制開關(guān)與雷電預(yù)警系統(tǒng)連接。

所述無源驅(qū)雷器包括第二金屬外罩，第二金屬外罩外壁上均勻設(shè)有若干放電針，第二金屬外罩開口端內(nèi)壁安裝有絕緣子，絕緣子底部設(shè)有第二電極，第二電極與第二金屬外罩內(nèi)壁之間間隔設(shè)置，第二電極通過接地線與大地連接。

所述第二金屬外罩為鋁金屬外罩，所述第二電極為高導(dǎo)或超導(dǎo)金屬電極。

所述放電針末端設(shè)有若干一級(jí)放電針。

所述第二金屬外罩內(nèi)部設(shè)有單個(gè)或多個(gè)等離子發(fā)生倉。

所述等離子發(fā)生倉包括內(nèi)金屬罩，內(nèi)金屬罩開口端內(nèi)壁安裝有內(nèi)絕緣子，內(nèi)絕緣子底部設(shè)有內(nèi)電極，內(nèi)電極與內(nèi)金屬罩內(nèi)壁之間間隔設(shè)置，內(nèi)電極通過接地線與大地連接。

本實(shí)用新型采用上述方案，針對(duì)現(xiàn)有高鐵防雷存在的技術(shù)問題，設(shè)計(jì)了一種高鐵用驅(qū)雷裝置，通過高鐵軌道一側(cè)間隔設(shè)有若干無源驅(qū)雷器，有效對(duì)高鐵軌道上附近的雷云進(jìn)行消除，確保高鐵運(yùn)行安全；通過在高鐵變電站上安裝有源和無源驅(qū)雷器，有效保護(hù)高鐵變電站的正常工作，確保為高鐵進(jìn)行供電。

附圖說明：

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型有源和無源驅(qū)雷器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型無源驅(qū)雷器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型等離子發(fā)生倉結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、高鐵軌道，2、無源驅(qū)雷器，201、第二金屬外罩，202、放電針，203、絕緣子，204、第二電極，205、等離子發(fā)生倉，206、內(nèi)金屬罩，207、內(nèi)絕緣子，208、內(nèi)電極，3、高鐵變電站，4、有源和無源驅(qū)雷器，401、機(jī)架，402、第一金屬外罩，403、放電通孔，404、中空放電針，405、開口，406、安裝孔，407、納米陶瓷絕緣子，408、第一電極，409、風(fēng)機(jī)，410、電源，411、逆變器，412、變壓器，413、一級(jí)放電針，414、球形殼體，415、控制開關(guān)，5、雷電預(yù)警系統(tǒng)，6、安裝架，7、接地線，8、高鐵。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明：

如圖1-4所示，一種高鐵用驅(qū)雷裝置，包括沿高鐵軌道1間隔設(shè)置的若干無源驅(qū)雷器2，高鐵軌道1上間隔設(shè)有若干高鐵變電站3，高鐵變電站3上設(shè)有有源和無源驅(qū)雷器4，有源和無源驅(qū)雷器4連接有雷電預(yù)警系統(tǒng)5，充分利用高鐵變電站3可供電特性實(shí)現(xiàn)有源和無源共同驅(qū)雷，針對(duì)高鐵軌道1長且無法提供電源的特點(diǎn)在高鐵軌道1上間隔設(shè)置若干無源驅(qū)雷器2，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的對(duì)高鐵變電站3和高鐵軌道1進(jìn)行驅(qū)雷，有效保護(hù)高鐵軌道1上高鐵運(yùn)行安全和高鐵變電站3的安全。

高鐵軌道1一側(cè)設(shè)有安裝架6，安裝架6上設(shè)有無源驅(qū)雷器2。

相鄰兩無源驅(qū)雷器2之間間距為1-2km。

有源和無源驅(qū)雷器4包括機(jī)架401，機(jī)架401上端設(shè)有第一金屬外罩402，第一金屬外罩402上設(shè)有若干放電通孔403，第一金屬外罩402外壁上對(duì)應(yīng)放電通孔403的位置設(shè)有中空放電針404，中空放電針404側(cè)壁上設(shè)有若干開口405，機(jī)架401上端中部設(shè)有安裝孔406，安裝孔406內(nèi)安裝有納米陶瓷絕緣子407，納米陶瓷絕緣子407底部設(shè)有第一電極408，第一電極408與機(jī)架401內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，第一電極408通過接地線7與大地連接，第一電極408下方的機(jī)架401上設(shè)有風(fēng)機(jī)409，機(jī)架401上還設(shè)有電源410、逆變器411和變壓器412，電源410通過導(dǎo)線依次與逆變器411和變壓器412連接，變壓器412通過導(dǎo)線與納米陶瓷絕緣子407連接，電源410通過導(dǎo)線分別與風(fēng)機(jī)409和雷電預(yù)警系統(tǒng)5連接，實(shí)現(xiàn)有源和無源共同進(jìn)行驅(qū)雷，有效保護(hù)高鐵變電站的安全

中空放電針404末端設(shè)有若干一級(jí)放電針413，實(shí)現(xiàn)微安級(jí)放電。

機(jī)架401外部設(shè)有球形外殼414，有效保護(hù)機(jī)架401內(nèi)的設(shè)備。

第一金屬外罩402為鋁金屬外罩，第一電極408為鋁電極，性價(jià)比高。

納米陶瓷絕緣子407設(shè)計(jì)為長短傘裙間隔狀。

球形外殼414采用鈦合金或碳纖維輕質(zhì)材料。

雷電預(yù)警系統(tǒng)5包括雷電預(yù)警器、雷云電場強(qiáng)度測量儀、云層檢測雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器，雷電預(yù)警器、雷云電場強(qiáng)度測量儀和計(jì)數(shù)控制器分別通過導(dǎo)線與控制器連接，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測雷云和驅(qū)雷。

電源410與逆變器411之間連接有控制開關(guān)415，控制開關(guān)415與雷電預(yù)警系統(tǒng)5連接。

無源驅(qū)雷器2包括第二金屬外罩201，第二金屬外罩201外壁上均勻設(shè)有若干放電針202，第二金屬外罩201開口端內(nèi)壁安裝有絕緣子203，絕緣子203底部設(shè)有第二電極204，第二電極204與第二金屬外罩201內(nèi)壁之間間隔設(shè)置，第二電極204通過接地線7與大地連接，實(shí)現(xiàn)無需電源進(jìn)行驅(qū)雷，有效保護(hù)高鐵軌道1上高鐵8的運(yùn)行安全。

第二金屬外罩201為鋁金屬外罩，第二電極204為高導(dǎo)或超導(dǎo)金屬電極。

放電針202末端設(shè)有若干一級(jí)放電針413。

第二金屬外罩201內(nèi)部設(shè)有單個(gè)或多個(gè)等離子發(fā)生倉205，提高等離子產(chǎn)生數(shù)量，確保驅(qū)雷效果。

等離子發(fā)生倉205包括內(nèi)金屬罩206，內(nèi)金屬罩206開口端內(nèi)壁安裝有內(nèi)絕緣子207，內(nèi)絕緣子207底部設(shè)有內(nèi)電極208，內(nèi)電極208與內(nèi)金屬罩206內(nèi)壁之間間隔設(shè)置，內(nèi)電極208通過接地線7與大地連接。

本實(shí)用新型的工作過程：

當(dāng)高鐵變電站附近有雷云時(shí)，雷云中的電荷不斷聚集，有源和無源消雷器4開始工作，通常雷云帶負(fù)電荷，雷云中的負(fù)電荷不斷聚集，根據(jù)庫倫定律可知，同時(shí)大地上聚集大量正電荷，在異性電荷相吸的作用下，雷云中的負(fù)電荷不斷呈漏斗狀下降，當(dāng)負(fù)電荷聚集到一定數(shù)量后，雷云中的負(fù)電荷與第一金屬外罩402上的一級(jí)放電針413之間形成微安級(jí)放電，即產(chǎn)生一級(jí)放電，雷云電荷擊穿外界空氣與一級(jí)放電針413連通后，大量負(fù)電荷聚集在第一金屬外罩402上，此時(shí)大地上聚集的正電荷通過接地線10聚集到第一電極408上，第一電極408上的大量正電荷與第一金屬402外罩上的大量負(fù)電荷不斷聚集，產(chǎn)生電壓差，當(dāng)電壓差增大到一定程度時(shí)就會(huì)擊穿第一金屬外罩402與第一電極408之間的空氣，產(chǎn)生毫安級(jí)放電，即二級(jí)放電，從而電離出大量的等離子體，在雷云電場激勵(lì)下可產(chǎn)生大于30mC/s消散電荷(即大于30mA消散電流)，等離子體中的正離子不斷向上擴(kuò)散，離子擴(kuò)散高度通常達(dá)800m以上，與雷云中的負(fù)電荷中和，削弱雷云，產(chǎn)生的負(fù)離子經(jīng)接地線流入大地中，從而實(shí)現(xiàn)無源驅(qū)雷，在無源驅(qū)雷工作的同時(shí)，接通220V電源12，然后經(jīng)逆變器13和變壓器14的作用將220V電壓變換成3萬伏電壓，并將3萬伏電壓傳輸?shù)郊{米陶瓷絕緣子407的線圈上，納米陶瓷絕緣子407在高電壓的作用下?lián)舸┘{米陶瓷絕緣子407與第一金屬外罩402之間的空氣，即實(shí)現(xiàn)介質(zhì)阻擋放電方式強(qiáng)電離空氣產(chǎn)生高濃度非平衡低溫等離子體，根據(jù)我國氣體電子學(xué)和靜電學(xué)著名專家邱軍林、白希堯等測試，采用上述強(qiáng)電離空氣方式可產(chǎn)生濃度為1014/m3—1016/m3的等離子體，同時(shí)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)409，在風(fēng)機(jī)409的作用下，高濃度等離子依次經(jīng)過放電通孔403和中空放電針404，并從中空放電針404上的開口405處流出釋放到空氣中，根據(jù)美國國家宇航局(NASA)為在佛羅里達(dá)航天基地進(jìn)行火箭筒引雷方式防雷，對(duì)地面自然尖端物(草木尖端)在雷云電場作用下產(chǎn)生的離子沿空間高度分布所作的探空測試表明，離子可漂移至800m以上的高空，因此正離子能夠漂浮至雷云中，與雷云中的負(fù)電荷中和，削弱雷云，實(shí)現(xiàn)有源驅(qū)雷，同時(shí)本申請的驅(qū)雷裝置還可以與雷電預(yù)警器、雷云電場強(qiáng)度測量儀、云層檢測雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器輔助電子設(shè)備配合使用，實(shí)現(xiàn)智能化檢測雷云和控制驅(qū)雷，通過將有源驅(qū)雷與無源驅(qū)雷裝置的有效結(jié)合，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)實(shí)現(xiàn)多級(jí)放電驅(qū)雷和驅(qū)雷更加的安全可靠。

當(dāng)高鐵軌道1附近出現(xiàn)雷云時(shí)，無源驅(qū)雷器開始工作，通常雷云帶負(fù)電荷，根據(jù)庫倫定律，大地上聚集大量的正電荷，正電荷通過接地線聚集到第二電極204上，隨著雷云中的負(fù)電荷不斷聚集，在第二電極204上的正電荷與雷云負(fù)電荷相吸的作用下，雷云中的負(fù)電荷成漏斗狀向下移動(dòng)，當(dāng)負(fù)電荷與一級(jí)放電針413之間的間距和電壓差達(dá)到一定數(shù)值時(shí)就會(huì)擊穿外界空氣，從而形成一級(jí)放電，電離空氣產(chǎn)生等離子體，一級(jí)放電針413與雷云中的電荷導(dǎo)通后，大量的負(fù)電荷聚集在第二金屬外罩201上，第二金屬外罩201上的負(fù)電荷與第二電極204上的正電荷再次形成電壓差，隨著負(fù)電荷和正電荷的不斷聚集，電壓差不斷增大，當(dāng)電壓差到達(dá)一定數(shù)值后，擊穿第二電極204與第二金屬外罩201之間的空氣，電離產(chǎn)生高密度的等離子體，即在雷云電場激勵(lì)下通常產(chǎn)生大于30mC/s消散等離子體(即大于30mA消散電流)，有效中和引聚正負(fù)電荷，在5分鐘內(nèi)可中和10C以上的雷云與大地之間的電荷，正離子向空氣中擴(kuò)散與雷云中的負(fù)電荷中和，離子通常漂浮距離在800m以上，削弱雷云，負(fù)電荷經(jīng)接地線7導(dǎo)入大地，從而達(dá)到穩(wěn)定驅(qū)雷的目的，有效保護(hù)高鐵軌道1上運(yùn)行的高鐵8。

上述具體實(shí)施方式不能作為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式所做出的任何替代改進(jìn)或變換均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。