本發(fā)明涉及驅(qū)雷器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種變電站用驅(qū)雷裝置。

背景技術(shù)：
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變電站是一種常見(jiàn)的電力設(shè)備，主要起到調(diào)節(jié)電壓的作用，變電站大多位于郊區(qū)，且呈開(kāi)放式設(shè)置，因此容易受到雷雨天氣的影響，特別是雷電天氣，容易遭受雷擊，發(fā)生火災(zāi)，影響正常供電，目前變電站大多采用避雷針進(jìn)行防雷，或者與避雷針避雷原理近似的其他避雷設(shè)備，避雷針是富蘭克林發(fā)明的，它的主要原理是吸引雷云電場(chǎng)集中于其金屬針而增大針端電場(chǎng)強(qiáng)度，使雷云電場(chǎng)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?lè)览淄ǔ?lái)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(guò)電壓損壞等負(fù)面危害，避雷針?lè)览仔Ч患眩y以保證變電站免遭雷擊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種變電站用消雷裝置，它具有有源和無(wú)源共同驅(qū)雷、多級(jí)驅(qū)雷、驅(qū)雷效果更加穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種變電站用驅(qū)雷裝置，包括設(shè)置在變電站上的有源和無(wú)源驅(qū)雷器，所述有源和無(wú)源驅(qū)雷器包括機(jī)架，機(jī)架上端設(shè)有金屬外罩，金屬外罩上設(shè)有若干放電通孔，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(kāi)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)有電極，電極與機(jī)架內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，電極通過(guò)接地線(xiàn)與大地連接，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(guò)導(dǎo)線(xiàn)依次與逆變器和變壓器連接，變壓器通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與納米陶瓷絕緣子連接，電源通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與雷電預(yù)警系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)連接。

所述機(jī)架包括上安裝座、下安裝座和若干支撐桿，支撐桿一端與上安裝座連接，另一端與下安裝座連接，上安裝座上端設(shè)有金屬外罩，上安裝座中部設(shè)有安裝孔，安裝孔內(nèi)設(shè)有納米陶瓷絕緣子，納米陶瓷絕緣子底部設(shè)有電極，上安裝座與下安裝座之間設(shè)有風(fēng)機(jī)、變壓器、逆變器和電源。

所述雷電預(yù)警系統(tǒng)包括雷電預(yù)警器、雷云電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x、云層檢測(cè)雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器，雷電預(yù)警器、云層檢測(cè)雷達(dá)、雷云電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x和計(jì)數(shù)控制器分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接。

所述電源與逆變器連接線(xiàn)路上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)，控制開(kāi)關(guān)與雷電預(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。

所述金屬外罩為鋁金屬外罩，所述電極為鋁電極。

所述接地線(xiàn)一端與電極連接，另一端與設(shè)置在地表下的電流收集裝置連接。

所述金屬外罩內(nèi)壁與電極間距合理設(shè)計(jì)，確保等離子產(chǎn)生的數(shù)量。

所述納米陶瓷絕緣子設(shè)計(jì)為長(zhǎng)短傘裙間隔狀。

所述球形外殼采用鈦合金或碳纖維等輕質(zhì)材料。

本發(fā)明采用上述方案，針對(duì)現(xiàn)有變電站防雷存在的技術(shù)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種變電站用驅(qū)雷裝置，通過(guò)在變電站上設(shè)計(jì)機(jī)架，機(jī)架上設(shè)有有源和無(wú)源驅(qū)雷器，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有源驅(qū)雷和無(wú)源驅(qū)雷，通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)架、金屬外罩、中空放電針、一級(jí)放電針、電極和接地線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)無(wú)源驅(qū)雷；通過(guò)在中空放電針上設(shè)計(jì)開(kāi)口，設(shè)計(jì)納米陶瓷絕緣子、變壓器、逆變器和電源，實(shí)現(xiàn)有源驅(qū)雷，從而有效將無(wú)源驅(qū)雷裝置與有源驅(qū)雷裝置結(jié)合成一體，最大發(fā)揮有源驅(qū)雷和無(wú)源驅(qū)雷的優(yōu)勢(shì)，使驅(qū)雷效果更加可靠，有效保護(hù)變電站。

附圖說(shuō)明：

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明有源和無(wú)源驅(qū)雷器結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，1、變電站，2、有源和無(wú)源驅(qū)雷器，3、機(jī)架，301、上安裝座，302、下安裝座，303、支撐桿，4、金屬外罩，5、放電通孔，6、中空放電針，7、開(kāi)口，8、安裝孔，9、納米陶瓷絕緣子，10、電機(jī)，11、接地線(xiàn)，12、風(fēng)機(jī)，13、電源，14、逆變器，15、變壓器，16、雷電預(yù)警系統(tǒng)，17、控制開(kāi)關(guān)，18、一級(jí)放電針，19、球形外殼，20、電流收集裝置，21、線(xiàn)圈。

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1-2所示，一種變電站用驅(qū)雷裝置，包括設(shè)置在變電站1上的有源和無(wú)源驅(qū)雷器2，有源和無(wú)源驅(qū)雷器2包括機(jī)架3，機(jī)架3上端設(shè)有金屬外罩4，金屬外罩4上設(shè)有若干放電通孔5，金屬外罩4外壁上對(duì)應(yīng)放電通孔5的位置設(shè)有中空放電針6，中空放電針6側(cè)壁上設(shè)有若干開(kāi)口7，機(jī)架3上端中部設(shè)有安裝孔8，安裝孔8內(nèi)安裝有納米陶瓷絕緣子9，納米陶瓷絕緣子9底部設(shè)有電極10，電極10與機(jī)架3內(nèi)壁之間設(shè)有間隙，電極10通過(guò)接地線(xiàn)11與大地連接，電極10下方的機(jī)架3上設(shè)有風(fēng)機(jī)12，機(jī)架3上還設(shè)有電源13、逆變器14和變壓器15，電源13通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)依次與逆變器14和變壓器15連接，變壓器15通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與納米陶瓷絕緣子9連接，電源13通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)分別與雷電預(yù)警系統(tǒng)16和風(fēng)機(jī)12連接，通過(guò)設(shè)計(jì)機(jī)架3、金屬外罩4、中空放電針6、一級(jí)放電針18、電極10和接地線(xiàn)11，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)無(wú)源驅(qū)雷，通過(guò)在中空放電針6上設(shè)計(jì)開(kāi)口7，設(shè)計(jì)納米陶瓷絕緣子9、變壓器15、逆變器14和電源13，實(shí)現(xiàn)有源驅(qū)雷，從而有效將無(wú)源驅(qū)雷裝置與有源驅(qū)雷裝置結(jié)合成一體，最大發(fā)揮有源驅(qū)雷和無(wú)源驅(qū)雷的優(yōu)勢(shì)，有效保護(hù)變電站1的安全。

機(jī)架3包括上安裝座301、下安裝座302和若干支撐桿303，支撐桿303一端與上安裝座301連接，另一端與下安裝座302連接，上安裝座301上端設(shè)有金屬外罩4，上安裝座301中部設(shè)有安裝孔8，安裝孔8內(nèi)設(shè)有納米陶瓷絕緣子9，納米陶瓷絕緣子9底部設(shè)有電極10，上安裝座301與下安裝座302之間設(shè)有風(fēng)機(jī)12、變壓器15、逆變器14和電源13，通過(guò)設(shè)計(jì)上安裝座301、下安裝座302和支撐桿303，使整體安裝更加合理，結(jié)構(gòu)更加緊湊。

雷電預(yù)警系統(tǒng)16包括雷電預(yù)警器、雷云電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x、云層檢測(cè)雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器，雷電預(yù)警器、云層檢測(cè)雷達(dá)、雷云電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x和計(jì)數(shù)控制器分別通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與控制器連接，實(shí)現(xiàn)智能檢測(cè)云層厚度、密度和方位，測(cè)量云層中電荷強(qiáng)度和極性，從而達(dá)到智能驅(qū)雷。

電源13與逆變器14連接線(xiàn)路上設(shè)有控制開(kāi)關(guān)17，控制開(kāi)關(guān)17與雷電預(yù)警系統(tǒng)16連接。

中空放電針6末端設(shè)有若干一級(jí)放電針18，實(shí)現(xiàn)一級(jí)放單，提高等離子數(shù)量。

機(jī)架3外部設(shè)有球形外殼19，有效保護(hù)機(jī)架3內(nèi)的設(shè)備。

金屬外罩4為鋁金屬外罩，電極10為鋁電極，鋁材質(zhì)性?xún)r(jià)比更高。

接地線(xiàn)11一端與電極10連接，另一端與設(shè)置在地表下的電流收集裝置20連接，將電流有效收集利用。

金屬外罩4內(nèi)壁與電極10間距合理設(shè)計(jì)，確保等離子產(chǎn)生的數(shù)量。

納米陶瓷絕緣子9設(shè)計(jì)為長(zhǎng)短傘裙間隔狀，強(qiáng)電離空氣效果更佳。

球形外殼19采用鈦合金或碳纖維等輕質(zhì)材料，便于安裝和保護(hù)機(jī)架內(nèi)的設(shè)備。

本發(fā)明的工作過(guò)程：

當(dāng)被保護(hù)變電站周?chē)欣自茣r(shí)，本申請(qǐng)的驅(qū)雷裝置同時(shí)進(jìn)行有源驅(qū)雷和無(wú)源驅(qū)雷，其中無(wú)源驅(qū)雷工作過(guò)程：雷云中的負(fù)電荷不斷聚集，根據(jù)庫(kù)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)電荷與鋁金屬外罩上的一級(jí)放電針18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18連通后，大量負(fù)電荷聚集在金屬外罩4上，此時(shí)大地上聚集的正電荷通過(guò)接地線(xiàn)11聚集到電極10上，電極10上的大量正電荷與金屬外罩4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)擊穿金屬外罩4與電極10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(chǎng)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(xiàn)流入電流收集裝置中，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)源驅(qū)雷。

有源驅(qū)雷工作過(guò)程：雷電預(yù)警系統(tǒng)16中的雷電預(yù)警器、雷云電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量?jī)x、云層檢測(cè)雷達(dá)、計(jì)數(shù)控制器和控制器開(kāi)始工作，檢測(cè)雷云厚度、密度和方位，測(cè)量云層中電荷強(qiáng)度和極性，控制開(kāi)關(guān)閉合，接通220V電源13，然后經(jīng)逆變器14和變壓器15的作用將220V電壓變換成3萬(wàn)伏電壓，并將3萬(wàn)伏電壓傳輸?shù)郊{米陶瓷絕緣子9的線(xiàn)圈21上，納米陶瓷絕緣子9在高電壓的作用下?lián)舸┘{米陶瓷絕緣子9與金屬外罩4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(guó)氣體電子學(xué)和靜電學(xué)著名專(zhuān)家邱軍林、白希堯等測(cè)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)12，在風(fēng)機(jī)12的作用下，高濃度等離子依次經(jīng)過(guò)放電通孔5和中空放電針6，并從中空放電針6上的開(kāi)口7處流出釋放到空氣中，根據(jù)美國(guó)國(guó)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(chǎng)作用下產(chǎn)生的離子沿空間高度分布所作的探空測(cè)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，通過(guò)將有源驅(qū)雷與無(wú)源驅(qū)雷裝置的有效結(jié)合，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，實(shí)現(xiàn)多級(jí)放電驅(qū)雷，驅(qū)雷效率更加的安全可靠，有效保護(hù)變電站1的安全。

上述具體實(shí)施方式不能作為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式所做出的任何替代改進(jìn)或變換均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

本發(fā)明未詳述之處，均為本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。