專利名稱：雙極優(yōu)化避雷針的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于避雷針，特別是一種兼具電暈放電功能和引雷入地功能的避雷針。
技術(shù)背景避雷針是一種歷史悠久的避雷裝置，為了克服傳統(tǒng)避雷針存在的不足(二次雷擊和 地電位反擊)，人們提出了不少改進(jìn)的方案。中國專利ZL200420105299.9公開了一種雙 極性空間電荷放電分散型避雷針，此種避雷針包括與基座連接的電位緩解裝置支撐部件 及設(shè)置在電位緩解裝置支撐部件上的電位緩解裝置。所述電位緩解裝置支撐部件包括支 撐件和放電刷子，放電刷子安裝在支撐件的外圓周面垂直方向上；所述電位緩解裝置由 聚合物絕緣體、連接件和雙極性靜電誘導(dǎo)體組成，聚合物絕緣體、雙極性靜電誘導(dǎo)體均 連接在支撐件上；支撐件的上部設(shè)置有吸收件。當(dāng)雷云接近建筑物時，雙極性靜電誘導(dǎo) 體與放電刷子之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，把電荷分散到大氣中，避免雷擊的發(fā)生；當(dāng)雷云特別 集中、發(fā)生截閃現(xiàn)象(直擊雷擊)時，吸收件、支撐件、引下線和接地電極形成放電通 路，將雷電流引下入地。此種避雷針存在的問題是當(dāng)出現(xiàn)不可避免的雷擊時，入地雷 電流的波頭di/dt大，在吸收件和引下線四周會產(chǎn)生強(qiáng)大的二次雷擊(雷電感應(yīng))和地 電位反擊效應(yīng)，而不能有效起到對建筑物內(nèi)外的電子、電器設(shè)備、設(shè)施的保護(hù)作用。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種性能優(yōu)^的避雷針，此種避 雷針不僅能通過提前產(chǎn)生和增強(qiáng)電暈放電，抑制和減弱上行先導(dǎo)的上迎，從而大大減少 雷擊產(chǎn)生，而且在出現(xiàn)直擊雷擊時，能明顯降低雷電流的波頭di/dt的幅度，延長放電 時間，減小雷電感應(yīng)效應(yīng)和雷電流入地時的地電位反擊效應(yīng)。本實用新型的技術(shù)方案對ZL200420105299.9專利進(jìn)行改進(jìn)，在其引雷入地通路 中增加感性阻抗器，以降低雷電流波頭di/dt的幅度，改變雷電流的泄放過程，延長放 電時間。本實用新型所述雙極優(yōu)化避雷針，包括引雷入地裝置和電暈放電裝置。引雷入地裝 置包括導(dǎo)電支撐體、固連在導(dǎo)電支撐體頂部的針頂、與導(dǎo)電支撐體電連接的感性阻抗器; 在出現(xiàn)直擊雷擊時，針頂、導(dǎo)電支撐體、感性阻抗器、引下線和接地電極形成放電通路; 感性阻抗器至少為一只電感線圏，導(dǎo)電支撐體直接與電感線圏連接或通過導(dǎo)電連接件與 電感線圈連接；感性阻抗器至少為兩只電感線圈，導(dǎo)電支撐體至少直接與其中一只電感
線圈連接或通過導(dǎo)電連接件與該電感線圈連接，導(dǎo)電支撐體與其余的電感線圈之間設(shè)置 有放電器件，在放電器件之間有放電氣隙。電暈放電裝置包括安裝在導(dǎo)電支撐體上的絕 緣襯套，套裝在絕緣襯套上的放電盤，位于放電盤之下且沿導(dǎo)電支撐體外周安裝的放電 刷；當(dāng)雷云出現(xiàn)時，放電盤上、下兩個面分別帶正電荷和負(fù)電荷，放電刷帶正電荷，能 提前產(chǎn)生和增強(qiáng)電暈放電。上述雙極優(yōu)化避雷針中，放電器件為球形或圓柱形或棱柱形，放電器件之間的放電 氣隙的寬度S為04《1000mm。導(dǎo)電支撐體上固定有導(dǎo)電支撐板，導(dǎo)電支撐板上安裝 有用于固定放電器件的導(dǎo)電螺柱。上述雙極優(yōu)化避雷針中，電感線圈呈螺旋狀繞在絕緣骨架上。上述雙極優(yōu)化避雷針中，還包括一個基座、 一個絕緣外殼、 一個防閃罩，導(dǎo)電支撐 體通過緊固件固定在絕緣外殼上，感性阻抗器安裝在絕緣外殼內(nèi)并與基座連接，防閃罩 通過緊固件固定在絕緣外殼的上端，絕緣外殼下端固定在基座上。防閃罩的外形呈球狀 或凸臺狀或圓錐與圓臺的組合體狀。本實用新型安裝在建筑物和構(gòu)筑物上，實驗研究統(tǒng)計表明高層建筑、高山上的建 筑等，自下而上向上發(fā)展的上行雷電占雷電總數(shù)的70-80%，本實用新型所述雙極優(yōu)化 避雷針對上行先導(dǎo)電流有明顯的抑制作用，通過其電暈放電裝置持續(xù)大量的電暈放電緩 解了雙極優(yōu)化避雷針和建筑物、構(gòu)筑物上的電荷集中，使建筑物和構(gòu)筑物得到保護(hù)。電 暈放電裝置的工作原理當(dāng)常帶負(fù)電荷的雷云接近建筑物或構(gòu)筑物時，靜電感應(yīng)使針頂、 導(dǎo)電支撐體、放電刷及建筑物或構(gòu)筑物帶正電荷，在放電刷的頂端電場強(qiáng)度最高；同時 靜電感應(yīng)使與導(dǎo)電支撐體絕緣的放電盤上、下兩個面分別帶正電荷一負(fù)電荷，向下的面 所帶的負(fù)電荷對放電刷的電暈放電起提前和增強(qiáng)作用，持續(xù)大量的電暈放電緩解了雙極 優(yōu)化避雷針上的電荷集中，使整個建筑物或構(gòu)筑物上帶的正電荷分散到周圍大氣中，積 雨云和大地將形成平板對平板的電容，而非平板對尖端，因而大大降低了構(gòu)筑物周圍的 電場強(qiáng)度，從而抑制和減弱上行先導(dǎo)的上迎，大大減少雷擊的產(chǎn)生。在雷云特別集中的情況下，若發(fā)生截閃現(xiàn)象(直擊雷擊)，通過針頂、導(dǎo)電支撐體、 感性阻抗器、引下線和接地電極形成的放電通路引雷入地，感性阻抗器使雷電流入地的 過程發(fā)生很大的變化，明顯降低雷電流波頭di/dt的幅度，使雷電流放電時間從微秒級 延長至毫秒級，有效地削弱和抑制地電位反擊及二次雷擊效應(yīng)所造成的危害。本實用新型具有以下有益效果-1、在引雷入地裝置中設(shè)置了感性阻抗器，在出現(xiàn)截閃現(xiàn)象(直擊雷擊)時能改變 雷電流的泄放過程，大大降低雷電流波頭di/dt的幅度，延長放電時間，使雷電感應(yīng)減
小，削弱和抑制地電位反擊及二次雷擊效應(yīng)所造成的危害。2、 當(dāng)電感線圈為多只時，放電氣隙可以將電感線圈上的電壓鉗制在其發(fā)生沿面閃 絡(luò)所需的電壓之下，且所產(chǎn)生的火花放電，具有對雷電能量的消耗和分散作用。3、 放電器件形狀及放電器件之間放電氣隙寬度的合理選擇，有利于提高避雷針的 性能和安全性。4、 電暈放電裝置提高了大地電荷的放電分散效果，抑制和減弱上行先導(dǎo)的上迎， 除雷云特別集中的情況外，能消除雷擊出現(xiàn)的基本條件，防止被保護(hù)物遭受雷擊。5、 電感線圏與絕緣骨架的組合方式，可穩(wěn)定地衰減雷電流波頭di/dt的幅度，延長 放電時間，不受雷電流大小的影響。6、 感性阻抗器安裝在絕緣外殼內(nèi)，可減少對避雷針周圍設(shè)施的側(cè)擊現(xiàn)象。7、 防閃軍的設(shè)置，有利于減少側(cè)擊現(xiàn)象，保護(hù)感性阻抗器和放電器件。8、 外殼為一個，將多只電感線圈集中裝于一個外殼內(nèi)，不僅簡化了結(jié)構(gòu)，而且便 于安裝。


圖1是本實用新型所述雙極優(yōu)化避雷針的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型所述雙極優(yōu)化避雷針的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型所述雙極優(yōu)化避雷針的第三種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實用新型所述雙極優(yōu)化避雷針的第四種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的A-A剖視圖；圖6是兩只電感線圈之間連接關(guān)系的電原理圖；圖7是多只電感線圈之間連接關(guān)系的電原理圖；圖8是多只電感線圈及放電器件之間連接關(guān)系的電原理圖。圖中，l一基座、2—線圈、3—骨架、4—外殼、5—防閃罩、6—支柱、7—連接件、 8—放電刷、9一支撐桿、10~放電盤、11—襯套、12—針頂、13—放電器件、14一導(dǎo)電支撐板、15—絕緣套、16—導(dǎo)電螺柱i、 n—導(dǎo)電螺柱n。
具體實施方式
實施例l本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的結(jié)構(gòu)如圖l所示，包括基座l、引雷入地裝置、電 暈放電裝置、絕緣外殼4和防閃罩5。引雷入地裝置包括由支柱6、連接件7和支律桿9 組合成的導(dǎo)電支撐體(連接件的兩端分別與支柱、支撐桿螺紋連接)，針頂12和感性阻 抗器；支撐桿9由耐腐蝕性很強(qiáng)的不銹鋼制成，能夠承受不大于40m/s風(fēng)速的影響，針 頂12固定在支撐桿9的頂端；感性阻抗器為一只電感線圈2，呈螺旋狀繞在絕緣骨架3 上，線圉形成的阻抗網(wǎng)絡(luò)為互易網(wǎng)絡(luò)，對自上而下或自下而上兩個相反方向的電流衰減 系數(shù)相等，為一常數(shù)，電感線圈2采用銅芯或同等載流量的鋁芯線制作，其表層絕緣層 為耐壓髙的材料(例如橡膠)，骨架3采用絕緣強(qiáng)度高、強(qiáng)度和塑性好的環(huán)氧層壓玻璃 布制作；電感線圈2的上端引出線直接與組成導(dǎo)電支撐體的支柱6連接，其下端引出線 通過緊固件固定在基座1上(如圖1所示)，并與連接在基座1上的接地引下線和接地 電極接通；支柱6通過緊固件固定在絕緣外殼4上，電感線圏2安裝在絕緣外殼4內(nèi)， 防閃罩5的外形呈球狀，通過緊固件固定在絕緣外殼4的上端(如圖1所示)。電暈放 電裝置包括絕緣襯套11、放電盤IO和放電刷8;襯套11采用適合安裝在室外的、耐久 性和耐熱性好的聚合物如聚四氟乙烯或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂)或硅橡膠等制 作，放電盤10采用導(dǎo)電性好的兩組紫銅板或不銹鋼板制作成斗笠形狀，放電刷8由耐 腐蝕性很強(qiáng)的不銹鋼板夾鋼絲擰成螺旋形，襯套11安裝在支撐桿9上且位于針頂12之 下，放電盤10套裝在襯套11上，為了防止游動，放電盤10上部和下部設(shè)置有固定板， 放電刷8為數(shù)百個，各放電刷均位于放電盤10之下且沿支撐桿9外周的垂直方向安裝 并固定在支撐桿9上。當(dāng)雷云出現(xiàn)時，放電盤10上、下兩個面分別帶正電荷和負(fù)電荷，放電刷8帶正電 荷，提前產(chǎn)生和增強(qiáng)電暈放電。在發(fā)生截閃現(xiàn)象(直擊雷擊)時，針頂12、導(dǎo)電支撐體 (支撐桿9、連接套7和支柱6)、電感線圈2、基座l、引下線和接地電極形成放電通 路引雷入地。實施例2本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的結(jié)構(gòu)如圖2所示，與實施例1不同之處是防閃罩5 的外形呈圓錐與圓臺的組合體狀。 實施例3本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的結(jié)構(gòu)如圖3所示，與實施例l不同之處是1、導(dǎo)電支撐體僅由支撐桿9組成。2、支撐桿9通過防閃罩與電感線圈2上端的引出線連接； 3、防閃罩5的外形呈凸臺狀。 實施例4本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的結(jié)構(gòu)如圖4、圖5、圖6所示，與實施例1不同之 處是:1、感性阻抗器為兩只電感線圈；組成導(dǎo)電支撐體的支柱6與其中一只電感線圈 U的上端引出線Lz.,連接；組成導(dǎo)電支撐體的支柱6上焊接有導(dǎo)電支撐板14 ,圓柱狀 放電器件13-1安裝在固定于導(dǎo)電支撐板14的導(dǎo)電螺柱I 16頂部,圓柱狀放電器件13-2、
13-3分別安裝在兩根結(jié)構(gòu)相同的導(dǎo)電螺柱ni7頂部，兩螺柱n分別通過兩個絕緣套15固定在導(dǎo)電支撐板14上，三個圓柱狀放電器件13-1、 13-2、 13-3之間的放電氣隙寬度 S為0<S《1000mm,根據(jù)需要選定；圓柱狀放電器件13-2通過其安裝螺柱I117與電感 線圈Lf的上端引出線Lw連接；電感線圈Lz、電感線圈Lf的下端引出線Lz-2、 Lf-2與基 座1連接。針頂ll、導(dǎo)電支撐體(支撐桿9、連接件7和支柱6)、電感線圏U、基座l、 引下線和接地電極形成主放電通路；針頂ll、導(dǎo)電支撐體(支撐桿9、連接件7和支柱 6)、導(dǎo)電支撐板14、導(dǎo)電螺柱I 16、放電器件13-1、 13-3、 13-2、放電器件13-2的安 裝螺柱II、電感線圈Lf、基座1、引下線和接地電極形成分流放電通路。2、兩只電感 線圈Lz、 Lf裝在同一絕緣外殼4內(nèi)。 實施例5本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的外形如圖1或圖2或圖3所示，引雷入地裝置的結(jié) 構(gòu)與實施例4不同之處是感性阻抗器為兩只以上電感線圈，各電感線圈之間連接關(guān)系如 圖7所示，各電感線圈Lz,、 U2、……L^上端的引出線與導(dǎo)電支撐體連接，各電感線圏Lzl、 Lz2、……Lzn下端的引出線與基座l連接，形成多條主放電通路。實施例6本實施例中的雙極優(yōu)化避雷針的外形如圖1或圖2或圖3所示，引雷入地裝置的結(jié) 構(gòu)與實施例4不同之處是感性阻抗器為兩只以上電感線圈，各電感線圈及放電器件之間 連接關(guān)系如圖8所示。因此可形成多條主放電通路、多條分流放電通路。
權(quán)利要求1、一種雙極優(yōu)化避雷針，包括引雷入地裝置和電暈放電裝置，引雷入地裝置包括導(dǎo)電支撐體和固連在導(dǎo)電支撐體頂部的針頂(12)，電暈放電裝置包括安裝在導(dǎo)電支撐體上的絕緣襯套(11)，套裝在絕緣襯套上的放電盤(10)，位于放電盤(10)之下且沿導(dǎo)電支撐體外周安裝的放電刷(8)，其特征在于引雷入地裝置還包括感性阻抗器，導(dǎo)電支撐體與感性阻抗器電連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于感性阻抗器至少為一只電 感線圈，導(dǎo)電支撐體直接與電感線圈連接或通過導(dǎo)電連接件與電感線圏連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于感性阻抗器至少為兩只電 感線圈，導(dǎo)電支撐體至少直接與其中一只電感線圈連接或通過導(dǎo)電連接件與該電感線圈 連接，導(dǎo)電支撐體與其余的電感線圈之間設(shè)置有放電器件，在放電器件之間有放電氣隙。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于放電器件為球形或圓柱形 或棱柱形，放電器件之間的放電氣隙寬度S為0〈S《1000mm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于所述的電感線圈 (2)呈螺旋狀繞在絕緣骨架(3)上，電感線圈形成的阻抗網(wǎng)絡(luò)對自上而下或自下而上兩個相反方向的電流衰減系數(shù)相等。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于導(dǎo)電支撐體上固定有 導(dǎo)電支撐板(14)，導(dǎo)電支撐板上安裝有用于固定放電器件的導(dǎo)電螺柱。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特'征在于還包括一個 基座(1)、 一個絕緣外殼(4)、 一個防閃罩(5)，導(dǎo)電支撐體通過緊固件固定在絕緣外 殼(4)上，感性阻抗器安裝在絕緣外殼(4)內(nèi)并與基座連接，防閃罩(5)通過緊固 件固定在絕緣外殼(4)的上端，絕緣外殼(4)下端固定在基座(1)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于還包括一個基座(1)、 一 個絕緣外殼(4)、 一個防閃罩(5),導(dǎo)電支撐體通過緊固件固定在絕緣外殼(4)上， 感性阻抗器安裝在絕緣外殼(4)內(nèi)并與基座連接，防閃罩(5)通過緊固件固定在絕緣 外殼(4)的上端，絕緣外殼(4)下端固定在基座(1)上。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于防閃罩(5)的外形呈球狀 或凸臺狀或圓錐與圓臺的組合體狀。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙極優(yōu)化避雷針，其特征在于防閃罩(5)的外形呈球 狀或凸臺狀或圓錐與圓臺的組合體狀。
專利摘要雙極優(yōu)化避雷針，包括引雷入地裝置和電暈放電裝置。引雷入地裝置包括導(dǎo)電支撐體、固連在導(dǎo)電支撐體頂部的針頂、與導(dǎo)電支撐體電連接的感性阻抗器；在出現(xiàn)直擊雷擊時，針頂、導(dǎo)電支撐體、感性阻抗器、引下線和接地電極形成放電通路。電暈放電裝置包括安裝在導(dǎo)電支撐體上的絕緣襯套，套裝在襯套上的放電盤，位于放電盤之下且沿導(dǎo)電支撐體外周安裝的放電刷。此種避雷針當(dāng)有雷云出現(xiàn)時，通過放電盤、放電刷提前產(chǎn)生和增強(qiáng)電暈放電，能抑制和減弱上行先導(dǎo)的上迎，從而大大減少雷擊產(chǎn)生，即使在出現(xiàn)不可避免的雷擊時，也能明顯降低雷電流的波頭di/dt幅度，延長放電時間，減小雷電感應(yīng)效應(yīng)和雷電流入地時的地電位反擊效應(yīng)。
文檔編號H01T19/00GK201044329SQ20072007980
公開日2008年4月2日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者王德言 申請人:四川中光防雷科技有限責(zé)任公司