一種主動(dòng)避雷器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種避雷器，具體涉及一種主動(dòng)避雷器，該主動(dòng)避雷器用于主動(dòng)快速地接收閃電，并且能安全地將雷雨云的電荷釋放至地面，由此降低受保護(hù)對(duì)象遭遇雷電的頻率。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，避雷器設(shè)置在建筑物的頂部，在雷雨云和地面之間形成放電路徑，從而將雷雨云中積累的電荷安全地釋放至地面。
[0003]天氣晴好時(shí)，地面電場(chǎng)一般為大約100伏/米。然而，當(dāng)雷雨云靠近時(shí)，地面電場(chǎng)為大約10000伏/米，并且雷雨云與地面之間的電勢(shì)差可達(dá)到一億伏。
[0004]然而，如果雷雨云中的電荷等于或少于預(yù)定數(shù)量，或者地面和雷雨云之間保持預(yù)定距離，大氣層中的空氣可充當(dāng)很好的絕緣體，這樣不會(huì)發(fā)生介質(zhì)擊穿，也就是說(shuō)，地面和雷雨云之間不會(huì)產(chǎn)生閃電。但是，一旦滿足地面和雷雨云之間的放電條件，例如距離、濕度以及類似的因素等，雷雨云中達(dá)到或多于預(yù)定數(shù)量的電荷可擊穿大氣層的絕緣層，而使雷雨云中的電荷釋放至地面，因此，發(fā)生閃電的危險(xiǎn)始終存在。
[0005]進(jìn)一步，由于近年來(lái)建筑物朝著超高層和高密度發(fā)展的趨勢(shì)，雷雨云和閃電到要保護(hù)的建筑物之間的距離減小。因此，正如在美國(guó)專利6943285及韓國(guó)公告專利申請(qǐng)2004-0040512和韓國(guó)專利0440616中所公開(kāi)，當(dāng)今的發(fā)明人已經(jīng)研制出并建議通過(guò)將閃電引導(dǎo)至避雷器的石針部件來(lái)保護(hù)建筑物。但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)通過(guò)將閃電引導(dǎo)至避雷器的石針部件來(lái)保護(hù)建筑物時(shí)，在某些情況下，閃電能按照預(yù)定方案進(jìn)行引導(dǎo)。然而，取決于自然條件，受保護(hù)建筑物與雷雨云及閃電之間的充電電壓低于雷雨云與受保護(hù)建筑物的避雷器石針部件之間的絕緣擊穿電壓，因此，雷雨云的電荷可通過(guò)任何其他固定在受保護(hù)建筑物的頂端部分的導(dǎo)體釋放，而不是通過(guò)避雷器釋放。因此，閃電很可能擊中結(jié)構(gòu)體而不是被引導(dǎo)至避雷器。
[0006]進(jìn)一步，現(xiàn)有技術(shù)還有一個(gè)缺點(diǎn)，由于除了絕緣體以外的部件由金屬材料，例如銅、鋼鐵及類似的物質(zhì)制成，鐵銹的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致避雷器的電性能惡化。另外，在例如工業(yè)中心、沿海地帶或類似區(qū)域，能導(dǎo)致金屬腐蝕的鹽、硫酸及類似物的濃度相當(dāng)高，可導(dǎo)致對(duì)金屬的腐蝕速度相當(dāng)快，從而降低機(jī)械強(qiáng)度，并且最終導(dǎo)致例如由強(qiáng)風(fēng)、震動(dòng)等外力造成的損害。
[0007]此外，由于避雷器主要由金屬材料制成，其主體非常重，重達(dá)幾千克至幾十千克，從運(yùn)輸、安裝和其他方面來(lái)看，這是現(xiàn)有技術(shù)的另一個(gè)缺點(diǎn)。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:美國(guó)專利號(hào)US 5638248(1997年6月10日)
[0011]專利文獻(xiàn)2:韓國(guó)公告專利申請(qǐng)、公開(kāi)號(hào)為2004-0040512(2004年5月13日)
[0012]專利文獻(xiàn)3:韓國(guó)專利號(hào)KR 0440616(2004年7月6日)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]相應(yīng)地，為解決現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問(wèn)題做出本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種主動(dòng)避雷器，其中在雷雨云與地表之間形成放電路徑，以主動(dòng)地、更有效安全地將雷雨云中的電荷釋放至地面，由此保護(hù)保護(hù)對(duì)象免受雷電擊中。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主動(dòng)避雷器包括:固定板，其安置于保護(hù)對(duì)象的頂端部并連接至接地裝置；桿組件，其一端縱向連接至接地裝置并充有地面電荷；若干個(gè)絕緣體，絕緣體沿桿組件的縱向安置，并且彼此隔開(kāi)；充電盤(pán)，安置于相鄰的絕緣體之間，與桿組件分隔開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)電絕緣，并充有與地面電荷極性相反的電荷；充電管，安置于充電盤(pán)與絕緣體之間，電連接至充電盤(pán)，并充有與地面電荷極性相反的電荷；針電極組件，安置于桿組件的上端，并具有針形部件；以及放電感應(yīng)導(dǎo)體電極，電連接至充電盤(pán)且位于絕緣體和充電盤(pán)之間，以引導(dǎo)針電極組件和放電感應(yīng)導(dǎo)體電極之間的放電，并通過(guò)向大氣放電來(lái)釋放離子電荷，由此在雷雨云和針電極之間形成放電路徑。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，桿組件、充電盤(pán)、充電管、針電極組件和放電感應(yīng)導(dǎo)體電極的材料可為碳或石墨，或者上述組件中的任意一個(gè)的材料可為碳或石墨。
[0016]放電感應(yīng)導(dǎo)體電極分為兩部分，其中一部分為向上伸出的第一放電感應(yīng)導(dǎo)體電極，另一部分為向下折疊的第二放電感應(yīng)導(dǎo)體電極，該第二放電感應(yīng)導(dǎo)體電極位于接近于針電極組件的針形部件端部的位置。
[0017]針電極組件的端部與第二放電感應(yīng)導(dǎo)體電極的端部之間的間隙在9_13mm的范圍內(nèi)。
[0018]絕緣體包括上部絕緣體和具有絕緣凸起的下部絕緣體，其中上部絕緣體位于充電管上部，以與針電極組件保持一段絕緣距離，下部絕緣體位于充電管的下部，以與固定板之間保持一段絕緣距離，絕緣凸起形成于下部絕緣體的上端部，以插入充電管中。
[0019]該絕緣凸起具有這樣的結(jié)構(gòu)，即由若干個(gè)上窄下寬的錐形組件連成一列。
[0020]根據(jù)上述本發(fā)明，隨著很可能產(chǎn)生閃電的雷雨云的接近，在雷雨云和地面之間快速主動(dòng)地形成放電路徑，以更有效更安全地將雷雨云中的電荷釋放至地面，由此對(duì)保護(hù)對(duì)象進(jìn)行安全地保護(hù)。
[0021]特別地，根據(jù)電偶極子原則，絕緣帽收集的上部電荷能夠利用最上端的避雷器軸實(shí)現(xiàn)誘導(dǎo)放電，以使閃電的主放電能被快速主動(dòng)地被引導(dǎo)至閃電桿，并且防止閃電傳導(dǎo)至任何其他結(jié)構(gòu)體，由此將對(duì)保護(hù)對(duì)象的損害降到最低，并且能夠防止由于腐蝕和重量減輕造成的損害。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的主動(dòng)避雷器的透視圖。
[0023]圖2示出了圖1所示的主動(dòng)避雷器的剖面圖。
[0024]圖3示出了通過(guò)使用本發(fā)明的測(cè)試裝置得到的主動(dòng)避雷器的電暈放電電流和電壓之間的關(guān)系圖。以及
[0025]圖4示出了通過(guò)使用現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試裝置得到的避雷器的電暈放電電流和電壓之間的關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例將會(huì)參照附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]參見(jiàn)圖1至圖3，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的主動(dòng)避雷器包括固定板100，其安置于保護(hù)對(duì)象的頂端部并連接至接地裝置；桿組件200，其一端連接至固定板100并充有地面電荷；至少兩個(gè)或多個(gè)絕緣體300(用于電絕緣，稱為瓷絕緣體、聚合物絕緣體和根據(jù)其主要材料命名的類似物，下文中統(tǒng)稱為“聚合物絕緣體”)，沿桿組件200的縱向安置，并且彼此隔開(kāi)；若干個(gè)充電盤(pán)400，安置于相鄰的聚合物絕緣體300之間，并與桿組件200分隔開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)電絕緣，并充有與地面電荷極性相反的電荷；充電管500，安置于充電盤(pán)400和聚合物絕緣體300之間并充有與地面電荷極性相反的電荷，其中聚合物絕緣體300下側(cè)毗鄰固定板100 ;針電極組件600，其連接至桿組件200的上端并誘導(dǎo)閃電；以及放電感應(yīng)導(dǎo)體電極700，其電連接至充電盤(pán)400和充電管500，面對(duì)針狀電極組件600并與其具有預(yù)定的間隙。
[0028]首先，固定板100安置于頂層的戶外位置，并連接至接地裝置，并有助于穩(wěn)定地固定桿組件200。
[0029]該固定板100是具有預(yù)定厚度的平板型組件，其包括若干個(gè)連接孔110和連接件120，其中連接孔110形成于固定板100表面，以通過(guò)螺釘連接穩(wěn)固地固定在地表或者作為保護(hù)對(duì)象的建筑結(jié)構(gòu)上，連接件120從固定板100伸出，用于與桿組件200進(jìn)行螺釘連接。
[0030]桿組件200為組合部件，其一端縱向連接至固定板100的連接件120并相對(duì)于地表垂直樹(shù)立，以由地面電荷進(jìn)行充電。
[0031]進(jìn)一步地，聚合物絕緣件300分別安置在桿組件200的上部和下部以彼此間隔開(kāi)，并且由陶瓷或合成樹(shù)脂材料制成，以使桿組件200以及下面提到的充電盤(pán)400和充電管500彼此絕緣。
[0032]此處，聚合物絕緣體300包括上部絕緣體310和下部絕緣體320，其中上部絕緣體310位于充電管500的上部，以與針電極組件600保持一段絕緣距離，下部絕緣體320位于充電管500的下部，以與固定板100之間保持一段絕緣距離。此時(shí)，上部絕緣體310在其上部具有絕緣管330，以讓桿組件200從中穿過(guò)，下部絕緣體320具有在其上部的絕緣凸起340，以插入充電管500中。
[0033]此時(shí)，絕緣管330可成型并整合進(jìn)上部聚合物絕緣體310的下端部，或者與其間隔開(kāi)。
[0034]上部聚合物絕緣體310具有若干個(gè)向外伸出的延長(zhǎng)板311、312，這些延長(zhǎng)板以預(yù)定的距離彼此隔開(kāi)，從而保證與針電極組件600之間的絕緣距離。同時(shí)，下部聚合物絕緣體320具有若干個(gè)向外伸出的延長(zhǎng)板321、322、323，這些延長(zhǎng)板以預(yù)定的距離彼此隔開(kāi)，從而保證與上部聚合物絕緣體310及固定板100之間的絕緣距離。
[0035]特別地，安置于下部聚合物絕緣體320上的絕緣凸起340具有預(yù)定的長(zhǎng)度，使得絕緣凸起340引導(dǎo)流入的雨水，使其快速地流至桿組件200的外部，同時(shí)當(dāng)雨水由于風(fēng)的影響流入充電管500時(shí)，充分地保證充電管500和桿組件200之間的絕緣距離。
[0036]為此，絕緣凸起340具有這樣的結(jié)構(gòu)，即由若干個(gè)上窄下寬的錐形組件連成一列。
[0037]此外，充電盤(pán)400安置于上聚合物絕緣體310和下聚合物絕緣體320之間，以在充電盤(pán)400電連接至充電管500時(shí)，保持其與桿組件200之間的電絕緣狀態(tài)。充電盤(pán)400為組合元件，當(dāng)充電盤(pán)電連接至充電管500并由與地面電荷極性相反的電荷進(jìn)行充電時(shí)，充電盤(pán)保持與桿組件200電絕緣的狀態(tài)，其中充電盤(pán)400包括一系列的、第一至第三充電盤(pán)410、420、430。
[0038]此外，該第一至第三充電盤(pán)410、420、430具有波紋411，這些波紋沿著圓周邊緣重復(fù)形成。
[0039]這樣安置波紋411的目的在于，誘導(dǎo)出均一分布的放電，并且保證在第一至第三充電盤(pán)410、420、430的圓周方向有足夠的充電區(qū)域。
[0040]當(dāng)雷雨云靠近時(shí)，第一至第三充電盤(pán)410、420、430由雷雨云進(jìn)行充電，并且將充入的電荷提供給電連接至第一至第三充電盤(pán)410、420、430的充電管500和放電感應(yīng)導(dǎo)