專利名稱：可控放電避雷針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于電力系統(tǒng)及各種建筑物的防雷裝置。
已經(jīng)沿用了200多年的富蘭克林避雷針存在著固有的缺點(diǎn)，它的保護(hù)作用的發(fā)揮依靠它的頭部在雷云電場感應(yīng)下積聚的電荷對雷電放電先導(dǎo)的吸引作用。這樣，有兩種情況可能發(fā)生保護(hù)失誤一是當(dāng)雷擊電流比較小時(shí)，無頭上感應(yīng)電荷不多，吸引作用不夠強(qiáng)烈，雷就可能不擊在避雷針上而擊在被保護(hù)物上，另一是避雷針比較高的情況，此時(shí)雷云電場比較低，還沒有達(dá)到發(fā)展雷電先導(dǎo)的程度，避雷針頂部已出現(xiàn)電暈放電。這種過早出現(xiàn)的電暈在針尖附近殘留了大量的與針尖積聚的同性電荷，其結(jié)果是排擠了針尖的電荷積聚，減弱了它對雷電先導(dǎo)的吸引作用，妨礙了避雷針的保護(hù)作用發(fā)揮，增加了失誤的機(jī)會(huì)。富蘭克林避雷針在起保護(hù)作用時(shí)是將雷擊引向自身。向下發(fā)展的雷電放電先導(dǎo)直接與接地良好的金屬構(gòu)造物接觸，正負(fù)電荷在這里開始猛烈的中和并迅速地向上發(fā)展，從宏觀上呈現(xiàn)出有強(qiáng)大的雷擊電流通過針頭及引下線入地，雷電流經(jīng)過的路經(jīng)電位升的很高，使附近產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁場干擾，損壞建筑物內(nèi)的電子電器設(shè)備。
消雷器是最近十年出現(xiàn)的一種新的防直擊雷裝置，該裝置希望利用雷云電場作用下產(chǎn)生的電暈電流來慢慢中和雷云中的電荷。眾所周知，向下的雷電放電先導(dǎo)一旦發(fā)生，便迅速向地面發(fā)展。從先導(dǎo)發(fā)生到擊中地面物體整個(gè)過程極短，只需數(shù)十至數(shù)百毫秒，在這么短的時(shí)間內(nèi)，中和作用是微乎其微的，所以中和作用主要是在先導(dǎo)發(fā)展以前。據(jù)現(xiàn)場實(shí)測記載，消雷器的電暈電流為微安級，而雷云電荷為上百庫侖，雷云起電時(shí)間甚短，只不過數(shù)分鐘至十?dāng)?shù)分鐘。因此，由電暈電荷中和雷云電荷在數(shù)量上是很有限的，至今消雷器常常遭到雷擊，達(dá)不到消雷的目的。國內(nèi)外還流行一些其它的防直擊雷裝置，大體上都是它們的變種。
本實(shí)用新型的目的，是提供一種可根據(jù)雷云電場的強(qiáng)弱，具有動(dòng)態(tài)保護(hù)特性，并能減少通過的雷電流，以降低對周圍物體產(chǎn)生電磁干擾的防雷裝置。
本實(shí)用新型是以如下方式實(shí)現(xiàn)的，由涂有半導(dǎo)體漆的絕緣支架3支撐的金屬圓環(huán)2和位于圓環(huán)中心軸向的針體1構(gòu)成針頭部分和放電間隙4，支柱5、接地體6組成可控放電避雷針。放電間隙隔離針頭與支柱。針體頂部為半球形。放電間隙的兩個(gè)極板相對處為半圓弧形。
附

圖1，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)圖。
附圖2，本實(shí)用新型針頭部分俯視圖。
附圖3，本實(shí)用新型放電間隙結(jié)構(gòu)圖。
結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的工作原理做詳細(xì)說明。當(dāng)雷云電場較弱時(shí)，放電間隙起到隔離針頭和支柱的作用，使針頭對地電位浮動(dòng)，降低了針頭與周圍空間的電位差。金屬圓環(huán)與針體配置組合的針頭，又均衡了針體頂部的電場。因而，這種裝置在雷云電場較弱時(shí)，具有很好的抑制電暈的作用，可避免過早出現(xiàn)電暈。當(dāng)雷云電場達(dá)到一定數(shù)值以后，即接近雷擊發(fā)生前的水平時(shí)，間隙放電，針體瞬時(shí)取得地電位。此時(shí)，由于絕緣支架3上涂的半導(dǎo)體漆的電阻作用，環(huán)的電位將暫不變，因而達(dá)到了畸變針體附近電場的作用，有利于從針體頂部發(fā)展向上的放電。在間隙擊穿后從針體頂部立即有一個(gè)向上放電的火花產(chǎn)生，引發(fā)向地面發(fā)展的雷電先導(dǎo)向針體放電。如果引發(fā)不成功，間隙放電立即停止，針體恢復(fù)到浮動(dòng)狀態(tài)，雷電先導(dǎo)通過與針頭間的電容對間隙充電，直到間隙第二次擊穿，重復(fù)上述過程。只要間隙和針頭尺寸的選取適當(dāng)，引發(fā)就能成功。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)為，由具有特殊構(gòu)造的針頭和控制動(dòng)態(tài)特性的放電間隙組成避雷針。在雷云電場較弱時(shí)，利用其結(jié)構(gòu)可使針頭頂部電場均勻，抑制早期的電暈放電。在雷云電場接近雷擊放電水平時(shí)，利用其結(jié)構(gòu)，引發(fā)的雷擊是由針頭向上發(fā)展的先導(dǎo)所吸引，正負(fù)電荷的中和作用發(fā)生在空間某處，減輕了雷電先導(dǎo)對地面物體的靜電感應(yīng)。由于上行先導(dǎo)的電阻遠(yuǎn)比金屬構(gòu)造物大，中和反應(yīng)大大減緩，即大大減少了雷擊電流的上升陡度和幅值，降低了雷擊電流通過時(shí)造成的極大電位升高和對周圍物體產(chǎn)生的電磁干擾。由于這種裝置在雷擊將要發(fā)生時(shí)才起作用，所以不會(huì)導(dǎo)致增加雷擊的次數(shù)，從而大大的增加了被保護(hù)物的安全性，還擴(kuò)大了保護(hù)范圍。
本實(shí)用新型的實(shí)施例如下，針體1長約1米，可選用不銹鋼材料或其它金屬材料制成，頂部為半球形。金屬圓環(huán)2用鋁合金制成，環(huán)周長約3米。絕緣支架3為環(huán)氧玻璃管，長約1.8米，外表面涂有半導(dǎo)體漆，其阻值為200～2000千歐，支撐金屬圓環(huán)。放電間隙4的兩個(gè)極板7由不銹鋼板模壓，使兩極板相對處成半圓弧形，成為稍不均勻電場。極板間用有機(jī)絕緣材料8隔離，外部有裙，以取得較大的表面電阻。放電間隙的一個(gè)極板和針體相連，另一極板和支柱相連。支柱可采用圓鋼管或角鋼制成。接地體經(jīng)支柱接地。本實(shí)用新型可裝于工業(yè)、民用及軍事建筑物，特別是高層建筑物或裝有微電子設(shè)備的建筑物，其安裝方式與現(xiàn)廣泛使用的避雷針相同。
權(quán)利要求1.一種可控放電避雷針，其特征是由外表面敷著半導(dǎo)體漆的絕緣支架支撐的金屬圓環(huán)和位于圓環(huán)中心軸向的針體構(gòu)成針頭部份和放電間隙、支柱、接地體組成。
2.如權(quán)利要求1所述的可控放電避雷針，其特征是放電間隙隔離針頭與支柱。
3.如權(quán)利要求1所述的可控放電避雷針，其特征是針體頂部為半球形。
4.如權(quán)利要求1所述的可控放電避雷針，其特征是放電間隙的兩個(gè)極板相對處為半圓弧形。
專利摘要可控放電避雷針是一種用于電力系統(tǒng)及各種建筑物的防雷裝置。由外表面敷著半導(dǎo)體漆的絕緣支架支撐的金屬圓環(huán)和位于圓環(huán)中心軸向的針體構(gòu)成針頭部分及放電間隙、支柱、接地體組成?？煽胤烹姳芾揍樋筛鶕?jù)雷云電場的強(qiáng)弱，具有動(dòng)態(tài)保護(hù)特性，并能減少通過的雷電流，以降低對周圍物體產(chǎn)生電磁干擾。從而提高了被保護(hù)物的安全性。
文檔編號H01T19/00GK2164602SQ9321140
公開日1994年5月11日 申請日期1993年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
發(fā)明者曾楚英, 周惠娟, 董正言, 余亞桐, 牧原, 蔣虹 申請人:能源部武漢高壓研究所