電力、電子設(shè)備雷電預(yù)警防護(hù)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種雷電監(jiān)控設(shè)備，尤其涉及一種電力、電子設(shè)備雷電預(yù)警防護(hù)
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]為了避免雷電損壞設(shè)備，通信、電力、交通等各行業(yè)的電力及電子設(shè)備都需要進(jìn)行雷電防護(hù)。當(dāng)前對電力及電子設(shè)備的雷電防護(hù)，首先按照相關(guān)國家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)避雷設(shè)施(如:避雷針(器)，接地網(wǎng)等)，然后按照不同的防護(hù)區(qū)域在設(shè)備的電源、信號等線路中加裝浪涌保護(hù)器進(jìn)行保護(hù)。
[0003]上述浪涌保護(hù)器的工作原理是:當(dāng)雷電流進(jìn)入電源或信號線后，通過高靈敏度的浪涌保護(hù)器將線路接地，使雷電流通過接地系統(tǒng)流入大地;更具體來說，是當(dāng)閃電電流脈沖進(jìn)入線路以后通過氣體放電管、壓敏電阻等針對出現(xiàn)的瞬時高壓，導(dǎo)通接地線路對地放電，從而達(dá)到保護(hù)后續(xù)設(shè)備的目的。由于閃電脈沖電流的上升沿都是微秒量級，因此，要求該類裝置針對不同類型的脈沖必須在納秒量級的時間內(nèi)動作，完成對地放電，所以對浪涌保護(hù)器的靈敏度要求極高，增加了制造難度。另外，由于該類浪涌保護(hù)器都是針對一些特定的雷電流波形設(shè)計如:8/20微秒等，對于信號線而言，如果是通過天線耦合入信號線的電流，該類浪涌保護(hù)器的保護(hù)作用難以達(dá)到預(yù)期效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種能提前檢測雷電并進(jìn)行預(yù)警和防護(hù)的電力、電子設(shè)備雷電預(yù)警防護(hù)裝置。
[0005]本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0006]—種電力、電子設(shè)備雷電預(yù)警防護(hù)裝置，包括避雷器，還包括電流傳感器、磁天線、信號處理器，所述電流傳感器安裝于高處易于遭受雷擊的引雷導(dǎo)體上并用于感應(yīng)測量所述引雷導(dǎo)體上的電流，所述磁天線安裝于距離所述電流傳感器的水平距離小于10m的范圍內(nèi)，所述電流傳感器的信號輸出端和所述磁天線的信號輸出端分別與所述信號處理器的信號輸入端連接，所述信號處理器的預(yù)警信號輸出端與所述避雷器的控制信號輸入端連接。
[0007]上述結(jié)構(gòu)中，電流傳感器用于感應(yīng)測量所述引雷導(dǎo)體上的電流，能夠采集到在引雷導(dǎo)體上始發(fā)的上行先導(dǎo)的電流脈沖信號;磁天線用于采集由雷暴云中始發(fā)并向地面發(fā)展的下行梯級先導(dǎo)的磁場脈沖信號；信號處理器用于對信號進(jìn)行濾波去噪和計算判斷處理，并在滿足條件時向避雷器發(fā)送預(yù)警信號，采用常規(guī)的信號處理器即可實現(xiàn)。
[0008]具體地，所述引雷導(dǎo)體為避雷針，所述電流傳感器套裝于所述引雷導(dǎo)體外，所述電流傳感器為線圈或同軸分流器，所述避雷器包括交流輸入端的電源避雷器和信號輸入端的信號避雷器，所述電源避雷器的控制信號輸入端和所述信號避雷器的控制信號輸入端分別與所述信號處理器的預(yù)警信號輸出端連接。
[0009]本實用新型的有益效果在于:
[0010]本實用新型通過電流傳感器、磁天線監(jiān)測閃電發(fā)展過程中，在電力及電子設(shè)備附近的引雷導(dǎo)體如避雷針上由于上行先導(dǎo)產(chǎn)生的電流和磁場，以及由雷暴云產(chǎn)生的下行梯級先導(dǎo)產(chǎn)生的脈沖磁場，并通過信號處理器對信號進(jìn)行處理后向避雷器輸出控制信號，通過避雷器及時完成接地保護(hù)，更加可靠;通過本實用新型可在閃電襲擊地面數(shù)十?數(shù)百微秒前發(fā)出預(yù)警，而無需納秒量級的高靈敏度器件即可使相關(guān)接地保護(hù)端即避雷器完成接地保護(hù)動作，不再是雷電流已經(jīng)入侵系統(tǒng)電路后再根據(jù)電壓等電參數(shù)判斷進(jìn)行保護(hù)，使得對電力及電子設(shè)備的保護(hù)更有保障，同時，當(dāng)閃電襲擊了被保護(hù)設(shè)備附近(未直接襲擊設(shè)備本身)，由于相關(guān)保護(hù)端已經(jīng)接地，則亦可避免由于雷電電磁脈沖對相關(guān)線路耦合對設(shè)備造成的損害;本預(yù)警防護(hù)裝置無需針對不同的雷電流波形進(jìn)行設(shè)計再防護(hù)，可以針對任何雷電流波形，因此相比傳統(tǒng)防雷設(shè)備更具普遍意義。
【附圖說明】
[0011]圖1-1是一次自然閃電中雷電負(fù)梯級先導(dǎo)接近地面且閃電回?fù)舭l(fā)生之前由于鐵塔上始發(fā)上行先導(dǎo)而在鐵塔上測量得到的電流脈沖；
[0012]圖1-2是圖1-1中“A”的放大圖；
[0013]圖1-3是圖1-1中“B”的放大圖；
[0014]圖2是本實用新型所述電力、電子設(shè)備雷電預(yù)警防護(hù)裝置應(yīng)用時的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明:
[0016]首先，為了便于理解本發(fā)明的創(chuàng)新思路和原理，下面結(jié)合附圖對雷電現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0017]通常而言，對電力、電子設(shè)備造成危害和損壞的主要是云地閃(發(fā)生在云體與地面之間的大氣放電現(xiàn)象，稱為云地閃)，云地閃分為下行負(fù)地閃、下行正地閃、上行負(fù)地閃和上行正地閃四種類型。通常情況下的云對地放電過程都是將云內(nèi)負(fù)電荷輸送到地面的負(fù)極性放電(即下行負(fù)地閃)，正地閃過程相對較少出現(xiàn)。對于低于10m的這類地面物體通常忽略上行閃電，認(rèn)為只遭受下行閃電的襲擊[Vladimir A.Rakov,2003.Lightning physics andeffects.]o
[0018]這里以下行負(fù)地閃(事實上本專利也可應(yīng)用于其他類型的雷電預(yù)警)與地物作用過程為例進(jìn)行闡述。實驗研究表明產(chǎn)生于云內(nèi)體分布電荷的下行閃電以稱之為梯級先導(dǎo)的梯級發(fā)展形式由云內(nèi)向地面?zhèn)鞑?。隨著梯級先導(dǎo)到達(dá)地面，地面電場也隨之穩(wěn)定增大，位于該背景電場中的地物尖端電場會由于電場的增強而數(shù)次達(dá)到由梯級先導(dǎo)產(chǎn)生的背景電場強度幅值的數(shù)十倍。當(dāng)?shù)匚锛舛穗妶鲞_(dá)到約3.0X 106V/m的臨界值時，其尖端將開始出現(xiàn)電子雪崩。隨著背景電場的增大，尖端的本地電場也隨之增大，導(dǎo)致電子雪崩頭部的帶電粒子數(shù)增加。當(dāng)粒子數(shù)達(dá)到約18到19時，電子雪崩將轉(zhuǎn)化為流光放電[Gallimberti，1972;Bazelyan et al.，1977]。如果流光里的電荷量超過約lyC，則流光通道將會被加熱導(dǎo)致先導(dǎo)的產(chǎn)生[Gallimberti，1972]。這個過程稱之為流光到先導(dǎo)的轉(zhuǎn)變，這種由梯級先導(dǎo)形成的活躍電場激發(fā)而形成的先導(dǎo)，稱之為連接先導(dǎo)(即上行先導(dǎo)，當(dāng)與下行梯級先導(dǎo)發(fā)生連接形成云地閃時，則將該上行先導(dǎo)稱之為連接先導(dǎo))。一旦上述過程開始，連接先導(dǎo)便開始向著下行梯級先導(dǎo)發(fā)展。連接先導(dǎo)的發(fā)展取決于尖端上產(chǎn)生的流光，與每個流光產(chǎn)生的相關(guān)聯(lián)電荷依賴于背景電場和連接先導(dǎo)通道的電位梯度。對于正先導(dǎo)而言，該值大約等于40-60yC/m。無論是下行梯級先導(dǎo)還是上行連接先導(dǎo)的發(fā)展都依賴于流光爆發(fā)來產(chǎn)生足夠的電荷加熱部分先導(dǎo)。當(dāng)正先導(dǎo)與負(fù)先導(dǎo)接近時，兩個先導(dǎo)頭部之間的平均電位梯度持續(xù)增大，當(dāng)其達(dá)到500kV/m時，