自动控制放电避雷装置的制作方法

本实用新型涉及防雷技术领域，具体而言，涉及一种自动控制放电避雷装置。

背景技术：

雷电因其强大的电流、炙热的高温、强烈的电磁辐射以及猛烈的冲击波等物理效应能够在瞬间产生巨大的破坏作用，造成严重的灾害。雷电灾害是联合国公布的最严重的十种自然灾害之一。据有关数据统计，每秒钟地球造就1800次雷雨，伴随600次闪电，其中有100个炸雷击落地面，破坏建筑物和发电、通讯、影视设备，毙伤人、畜，引发火灾，每年导致全球经济损失约10亿美元，死亡人数在3000以上。

现有的直击雷防护装置主要有：富兰克林传统避雷针，它由美国科学家富兰克林于200多年前发明后沿用至今，对建筑物等设施起到一定的保护作用，本质上富兰克林传统避雷针是一种利用自身的高度，在雷电云的强电场作用下产生尖端放电，形成向上先导，进而与引导雷电云的下行先导回合形成雷电通路，引导雷电进入大地来达到避雷功效的避雷装置。主动式提前预放电避雷针，它是近些年新发展出来的避雷装置，与富兰克林传统避雷针相比，它更容易在雷云状态下产生尖端放电，并率先在上方产生一个雷电上行先导，有更大的几率将可能出现在附近的雷电提前吸引过来，通过避雷针的良好接地泄放到大地。

上述两种避雷针本质上都是主动引雷泄放装置，虽然可以减少雷电对人、畜、物的直接伤害和破坏，但是随着近些年微电子通信技术的快速发展，主动引雷泄放装置在实际应用中也显露出了它的一些局限性。例如，主动引雷泄放装置频繁引雷入地，会产生感应雷击和地电位反击，进而损坏设备内部的集成电路和电子元器件等，造成严重的经济财产损失。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能降低接闪概率且与被保护设施绝缘安装的自动控制放电避雷装置，以减少保护区内人和设备遭受直击雷、感应雷和地电位反击的伤害。

本实用新型提供一种自动控制放电避雷装置，包括雷电感应电极，与所述雷电感应电极电性连接的高速大电流半导体开关，与所述高速大电流半导体开关电性连接的静电感应电极，与所述静电感应电极电性连接的金属安装装置，以及与所述金属安装装置连接的绝缘安装装置和接地引下线，所述接地引下线一端与所述金属安装装置相连、另一端与大地相连。

所述金属安装装置位于所述绝缘安装装置的上方，所述静电感应电极位于所述金属安装装置的上方，所述高速大电流半导体开关位于所述静电感应电极的上方，所述雷电感应电极位于所述高速大电流半导体开关的上方。

进一步地，所述金属安装装置与所述绝缘安装装置通过法兰盘连接。

进一步地，所述金属安装装置的下端设置外螺纹，所述绝缘安装装置的上端设置有套筒，所述套筒中设有与所述金属安装装置的外螺纹相匹配的内螺纹，所述金属安装装置的下端与所述套筒螺纹连接。

进一步地，所述静电感应电极呈圆台形。

进一步地，所述静电感应电极的表面设置有铬镀层，所述铬镀层的厚度不小于100μm。

进一步地，所述雷电感应电极呈蘑菇形。

进一步地，所述雷电感应电极的表面设置有铬镀层，所述铬镀层的厚度不小于100μm。

进一步地，所述雷电感应电极为空心电极或实心电极。

进一步地，所述高速大电流半导体开关的外部设置有绝缘防雨护套。

进一步地，所述绝缘防雨护套包括空心圆柱和设置于所述空心圆柱外表面的多层向下倾斜的防雨裙边。

本实用新型提供的自动控制放电避雷装置，通过对雷电感应电极、高速大电流半导体开关、静电感应电极、金属安装装置、绝缘安装装置和接地引下线等的集成与设计，使得在实施时可以将被保护设备与绝缘安装装置相连，使雷电流通过金属安装装置和接地引下线泄放到大地，而不是通过被保护设备泄流到地，从而减少了被保护设备遭受直击雷、感应雷和地电位反击的伤害。

进一步地，本实用新型提供的自动控制放电避雷装置，在雷云电场的作用下，静电感应电极感应与雷电感应电极相反的电荷，当雷电感应电极与静电感应电极之间形成的电压差小于高速大电流半导体开关的设定电压值时，高速大电流半导体开关关断，自动控制放电避雷装置不放电，从而降低自动控制放电避雷装置的接闪概率，进而避免了频繁引雷入地，从而减少了周围其它设备遭受感应雷和地电位反击的伤害。

进一步地，本实用新型提供的自动控制放电避雷装置，雷电感应电极呈比传统避雷针针尖曲率半径大的蘑菇形，从而也降低了接闪概率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种自动控制放电避雷装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的另一种自动控制放电避雷装置的结构示意图。

各附图标记对应的名称如下所示：

100-自动控制放电避雷装置；

110-雷电感应电极，120-高速大电流半导体开关，130-静电感应电极，140-金属安装装置，150-绝缘安装装置，160-接地引下线；

210-金属支撑杆，220-被保护设备。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种自动控制放电避雷装置100，所述自动控制放电避雷装置100包括雷电感应电极110，与所述雷电感应电极110电性连接的高速大电流半导体开关120，与所述高速大电流半导体开关120电性连接的静电感应电极130，与所述静电感应电极130电性连接的金属安装装置140，以及与所述金属安装装置140电性连接的绝缘安装装置150和接地引下线160，所述接地引下线160一端与所述金属安装装置140相连、另一端与大地相连。

其中，所述金属安装装置140位于所述绝缘安装装置150的上方，所述静电感应电极130位于所述金属安装装置140的上方，所述高速大电流半导体开关120位于所述静电感应电极130的上方，所述雷电感应电极110位于所述高速大电流半导体开关120的上方。

所述雷电感应电极110能够在雷云场中感应电荷。所述雷电感应电极110可以呈半球形或蘑菇形。与针尖式传统避雷针相比，蘑菇形或半球形的雷电感应电极110的曲率半径更大，从而雷电感应电极110表面的感应电荷密度比针尖式传统避雷针针尖上的感应电荷密度低，电场强度小。因此，所述雷电感应电极110比针尖式传统避雷针的接闪概率低。

可选地，在本实施例中，所述雷电感应电极110呈小曲率半径圆弧面与大曲率半径圆弧面相结合的蘑菇形。

所述雷电感应电极110可以为空心或实心，由导电材料例如不锈钢、铜或金属合金材料等制成。可选地，在本实施例中，所述雷电感应电极110由整个金属合金数控加工而成，电极表面光滑过渡且设置有金属铬镀层，镀层厚度不小于100μm。

在所述雷电感应电极110的表层镀铬后，可增强其硬度，提高其耐高温性，使之具有表面更光滑、耐腐蚀、耐酸、耐磨损，以及不易生锈等特性。

所述高速大电流半导体开关120可以由复合氧化物材料制成，起高低阻抗的转化及放电作用。当高速大电流半导体开关120两端的实际电压低于设定电压值时，高速大电流半导体开关120处于高阻状态，会自动关断。当高速大电流半导体开关120两端的实际电压高于设定电压值时，高速大电流半导体开关120由高阻状态变为低阻状态，即由断开状态变为导通状态。所述高速大电流半导体开关120的响应时间为纳秒级别，雷电通用流量不小于65kA。

所述高速大电流半导体开关120上、下端通过高强度耐腐蚀螺柱分别与雷电感应电极110和静电感应电极130相连。可选地，所述高速大电流半导体开关120内部灌装环氧树脂，外部套装绝缘防雨护套。所述绝缘防雨护套包括空心圆柱和设置于所述空心圆柱外表面的多层向下倾斜的防雨裙边。

所述静电感应电极130可以由导电材料例如不锈钢、铜或金属合金材料等制成，起静电感应、电荷储集及导电等作用。

在雷云的作用下，所述静电感应电极130感应与所述雷电感应电极110相异性的电荷，形成电位差，随着电荷的储集越来越多，电位差越来越大。当雷电感应电极110与静电感应电极130之间形成的电位差大于高速大电流半导体开关120的设定电压值时，高速大电流半导体开关120由高阻变为低阻，即由关断变为导通。反之，高速大电流半导体开关120由低阻变为高阻，即由导通变为关断。

可选地，在本实施例中，所述静电感应电极130由整个金属合金数控加工而成，电极表面设置有金属铬镀层，镀层厚度不小于100μm。所述静电感应电极130呈圆台结构。

金属安装装置140可以由导电材料例如不锈钢、铜或金属合金材料等制成。可选地，在本实施例中，所述金属安装装置140由金属合金材料制成。

所述绝缘安装装置150起绝缘作用，可以由绝缘良好、耐腐蚀、高强度的材料制成。可选地，在本实施例中，所述绝缘安装装置150由聚四氟、尼龙、环氧玻纤等材料数控加工而成。

为了便于安装，可以在绝缘安装装置150的上、下端设连接件，在金属安装装置140的下端设连接件，在被保护设备220的上端设连接件。所述绝缘安装装置150上端的连接件与所述金属安装装置140下端的连接件相匹配，所述绝缘安装装置150下端的连接件与被保护设备220上端的连接件相匹配。

其中，各连接件有多种设计方式，只要能够实现匹配连接即可。例如：被保护设备220的连接件可以为金属支撑杆210，所述金属支撑杆210的上端的连接件为法兰盘，所述金属安装装置140下端的连接件也是法兰盘，所述绝缘安装装置150为上、下端都带有法兰盘的工形装置。所述绝缘安装装置150上端的法兰盘通过螺栓与所述金属安装装置140下端的法兰盘紧固连接，所述绝缘安装装置150下端的法兰盘通过螺栓与所述金属支撑杆210上端的法兰盘紧固连接。

应理解，在实施过程中，还可以对自动控制放电避雷装置100进行不同的结构设计。请参阅图2，本实用新型提供了一种自动控制放电避雷装置100，所述金属安装装置140的下端设置外螺纹，所述绝缘安装装置150的上端设置有套筒，所述套筒中设有与所述金属安装装置140下端的外螺纹相匹配的内螺纹，所述金属安装装置140的下端与所述套筒螺纹连接。所述绝缘安装装置150的下端设置有套筒，所述套筒中设有与所述金属支撑杆210上端外螺纹相匹配的内螺纹，所述金属支撑杆210的上端与所述套筒螺纹连接。

通过上述设置，当空间有带电的雷云出现时，由于静电感应的作用，雷云下的雷电感应电极110带上与雷云下端相反的电荷，所述静电感应电极130感应与雷电感应电极110相反的电荷，形成电位差，随着电荷的储集越来越多，电位差越来越大。当雷电感应电极110与静电感应电极130之间形成的电位差小于高速大电流半导体开关120的设定电压值时，高速大电流半导体开关120处于高阻状态，会自动关断。此时雷电感应电极110不接雷闪，从而减少直击雷对被保护设备的伤害。

在雷云电场的激励下，当加在高速大电流半导体开关120上的电位差大于高速大电流半导体开关120的设定电压值时，高速大电流半导体开关120由关断变为导通。由于被保护设备220与自动控制放电避雷装置100通过绝缘安装装置150连接，所以雷电流通过雷电感应电极110、高速大电流半导体开关120、静电感应电极130、金属安装装置140和接地引下线160泄放到大地，而不是通过被保护设备220泄流到地，从而减少了被保护设备220遭受直击雷、感应雷和地电位反击的伤害。

本实用新型提供的自动控制放电避雷装置100降低了接闪概率，避免了频繁引雷入地，减少了周围其它设备遭受感应雷和地电位反击的伤害。而且本实用新型提供的自动控制放电避雷装置100在接闪时，雷电流是通过金属安装装置140和接地引下线160泄放到大地，而不是通过被保护设备220泄流到地，有效减少了被保护设备220遭受直击雷、感应雷和地电位反击的伤害。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。