阅读说明：本技术 一种非引雷入地的避雷装置及方法 (Lightning arrester and method for non-lightning-induced ground ) 是由 王赞东 于 2019-11-01 设计创作，主要内容包括：本发明属于雷电防护技术领域且公开了一种非引雷入地的避雷装置及方法,可实现大范围内不形成雷击点的雷电防护,装置包括：预设大气电场强度大小阈值,实时探测防护区地面大气电场强度,当电场强度实测值大于大气电场强度大小阈值时,确定防护区上空是否存在雷云,根据实测的防护区地面大气电场强度的大小,判断所述雷云在本区域形成雷击的风险；向防护区内的大气空间发散等离子体,与雷云底部向地面发展的电荷,以及地面尖端逸出的电荷进行双向的电荷中和,从而抑制雷云底部电荷向防护区地面发展,地面尖端逸出的电荷向上发展,破坏雷击条件的形成,完成无雷击防护区的构建。本发明可以达到防护区内无雷击的目的,能够避免二次雷击的形成。(The invention belongs to the technical field of lightning protection and discloses a lightning protection device and a method without lightning strike, which can realize the lightning protection without forming a lightning strike point in a large range, and the device comprises: presetting an atmospheric electric field intensity threshold, detecting the ground atmospheric electric field intensity of a protection area in real time, determining whether thundercloud exists above the protection area when an electric field intensity measured value is larger than the atmospheric electric field intensity threshold, and judging the risk of lightning stroke formed by the thundercloud in the area according to the measured ground atmospheric electric field intensity of the protection area; and (3) dispersing plasma into the atmospheric space in the protection area, and performing bidirectional charge neutralization with charges developed from the bottom of the thundercloud to the ground and charges escaped from the top of the ground, so that the development of the charges at the bottom of the thundercloud to the ground of the protection area is inhibited, the charges escaped from the top of the ground develop upwards, the formation of a lightning stroke condition is damaged, and the construction of a lightning stroke-free protection area is completed. The invention can achieve the purpose of no lightning stroke in the protection area and can avoid the formation of secondary lightning stroke.)

一种非引雷入地的避雷装置及方法

技术领域

本发明涉及雷电防护技术领域，尤其涉及一种非引雷入地的避雷装置及方法。

背景技术

目前，国内外对直击雷的防护，是以引雷入地、被动防雷方式，采用金属尖端物接闪雷电，并通过接地体将雷电流泄放至被保护物体周围的土壤，以达到直击雷防护的目的。

大量的工程案列表明，这种引雷入地的防雷方法不但不能起到无雷击的防护作用，反而会增加防雷保护区域附近遭受雷击的频率；同时，这种引雷入地的防雷方式会在周围空间形成二次雷击，产生强雷击电磁脉冲辐射、感应过电压、反击和跨步电压，极易造成电子设备的大面积损坏，以及引起人员伤亡的现象。

发明内容

针对现有的引雷入地、被动防雷技术中接闪雷电的方式容易造成雷击频率高且容易形成二次雷击的问题，本发明须提供一种对直击雷的防护装置及方法，以非引雷原理、主动防雷方式，破坏云地之间放电通道的形成，实现防雷保护区域内无雷击点形成，并避免保护区内产生感应雷引发的次生灾害，可以有效解决背景技术中的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种非引雷入地的避雷装置及方法，包括：

雷云电场探测器，所述雷云电场探测器实时检测保护区域内大气电场强度值,为雷云团对本地大气电场的影响变化提供实测数据；

雷电风险识别器，所述雷电风险识别器对大气电场强度进行分析，与预设定的电场强度值进行多级数据比较，识别雷电临近的风险；

电源变频单元，所述电源变换单元采用频率变换及频率跟踪调整，高压产生单元提升高频电压形成高压强电场；

电离放电腔，所述电离放电腔构建多空间结构，高绝缘介质阻挡层，形成微空间强电场进行电离，持续产生等离子体；

等离子体输送单元，所述等离子输送单元以气流压差，将电离放电腔产生的等离子体快速输运到发散针管，由多通道高分子非金属材料的发散针管顶端发散到大气空间；

隔离间隙，所述隔离间隙对电离放电腔与发散针管隔离，电离放电腔通过装置接地。

作为本发明的一种优选技术方案，发散到大气空间的等离子体在雷暴电场作用下向雷云底部和地面尖端物迁徙，抑制雷云对地放电条件的形成。

一种非引雷入地的避雷方法，包括以下步骤：

S1、雷云电场探测器实时监测防护区地面大气电场强度值，并将监测数值发送至雷电风险识别器；

S2、雷电风险识别器根据实测的防护区地面大气电场强度，与预设大气电场强度大小阈值比较，判断所述雷暴云对地面影响的风险级别；

若超过设定限值，则执行步骤S2；

若不存在，继续执行步骤S1；

S3、所述电源变换单元采用频率变换及频率跟踪调整，高压产生单元提升高频电压形成高压强电场；

S4、电离放电腔构建多空间结构，高绝缘介质阻挡层，形成微空间强电场进行电离，持续产生等离子体，等离子输送单元以气流压差，将电离放电腔产生的等离子体快速输运到发散针管，由多通道高分子非金属材料的发散针管顶端发散到大气空间，向防护区内的大气空间发散等离子体，使得所述带电粒子与雷云向地面发展的电荷中和，以及地面尖端逸出的电荷进行屏蔽与中和，从而抑制雷电上下行先导的发展，破坏云地之间放电云底部电荷向防护区地面发展，完成无雷击防护区的构建。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2具体包括：

当电场强度实测值大于大气电场强度大小阈值时，确定防护区域雷暴云临近，可能出现雷击的风险；

否则，确定防护区域周围不可能出现雷击的可能性。

作为本发明的一种优选技术方案，所述电场强度大小阈值为5kv/m。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3中：所述向大气空间发散的荷电粒子为等离子体。

作为本发明的一种优选技术方案，所述等离子体通过电离空气的方式获得。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S3具体操作如下：

S31、采用介质阻挡放电技术，通过电离空气的方式获得等离子体；

S32、利用气流将所述等离子体发散至防护区内的大气空间，在大气电场力的作用下，等离子体中与雷云携带电荷极性相反的离子体被分离出来；

S33、继续利用气流将与雷云携带电荷极性相反的离子体发散至防护区内的大气空间，在电场力和气流推送作用下，与雷云所携带的电荷进行中和，从而抑制雷云底部电荷向防护区地面发展，破坏云地之间放电通道形成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S31包括：

利用气流将产生的等离子体吹离产生源。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气流速度不小于25m/s。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或者优点：

1、不吸引雷电，在防雷保护区域内不会产生雷击；

2、不会产生雷击强电磁脉冲，电子系统可以全天候正常运行，不再需要采取停机断电、拔除线缆等人为措施；

3、没有强电流泄放，人员在防雷保护范围内的活动可不受限制；

4、不会产生电火花，用于油库等敏感场所的防雷更具安全性；

5、防雷保护范围大，可以实现避雷针所不能的防雷保护；

6、防雷效果不依赖于防雷地网，用地基基础即可满足接地要求，解决了避雷针需专用防雷地网，并且在高土壤区域难以达到避雷针接地电阻要求等工程化问题。

另外，本发明的其它的有益效果是：

本发明适用于不同环境、不同领域的极端自然环境条件下的雷电防护需求。如军事领域的军事阵地及装备设施的防雷保护；易燃易爆场所的雷电安全保障；人员聚居的大范围场所：机场、港口码头、公园景区、机关学校等场所的人员安全保障。市场需求体量大，可解决当前雷电安全保障的各种需求，市场前景广阔。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明实施例所述的一种非引雷入地的避雷装置及方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例一：

请参阅图1，本发明一种非引雷入地的避雷装置，通过主动探测大气电场变化，依据雷电形成及发展趋势，在雷暴云下以高频高压电离大气产生等离子体，将等离子体输送到大气空间，向雷云底部及地面尖端等强电场区域发散，利用等离子体的流动性和离子的带电特性，降低地面大气电场强度，均匀化保护区域内地面尖端产生的尖端效应，消除上行先导的形成，并中和雷云底部向地面发展的电荷，阻断下行先导的发展趋势，破坏雷暴云在保护区域内产生雷击的条件，直至雷暴电场降低至安全范围。

装置由雷云电场探测器1、雷电风险识别器2、电源变频单元3、高压产生单元4、电离放电腔5、等离子体输送单元6、隔离间隙7 、发散针管8、等离子体9和装置接地10所构成。

主动探测雷暴云临近，以产生等离子体等荷电粒子发散至大气空气，在雷暴云电场下对雷云电荷、地面物体积聚电荷进行中和削弱，弱化雷电上下行先导，抑制云地之间放电通道的形成。

雷云电场探测器1实时检测保护区域内大气电场强度值,为雷云团对本地大气电场的影响变化提供实测数据。

雷电风险识别器2对大气电场强度进行分析，与预设定的电场强度值进行多级数据比较，识别雷电临近的风险。

电源变换单元3采用频率变换及频率跟踪调整，高压产生单元4提升高频电压形成高压强电场。

电离放电腔5构建多空间结构，高绝缘介质阻挡层，形成微空间强电场进行电离，持续产生等离子体9。

等离子输送单元6以气流压差，将电离放电腔5产生的等离子体9快速输运到发散针管8，由多通道高分子非金属材料的发散针管8顶端发散到大气空间。

发散到大气空间的等离子体9在雷暴电场作用下向雷云底部和地面尖端物迁徙，抑制雷云对地放电条件的形成。

隔离间隙7对电离放电腔5与发散针管8隔离，电离放电腔5通过装置接地10接地。

一种非引雷入地的避雷方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、雷云电场探测器1实时监测防护区地面大气电场强度值，并将监测数值发送至雷电风险识别器2；

S2、雷电风险识别器2根据实测的防护区地面大气电场强度，与预设大气电场强度大小阈值比较，判断所述雷暴云对地面影响的风险级别；

若超过设定限值，则执行步骤S2；

若不存在，继续执行步骤S1；

S3、所述电源变换单元3采用频率变换及频率跟踪调整，高压产生单元4提升高频电压形成高压强电场；

S4、电离放电腔5构建多空间结构，高绝缘介质阻挡层，形成微空间强电场进行电离，持续产生等离子体9，等离子输送单元6以气流压差，将电离放电腔5产生的等离子体9快速输运到发散针管8，由多通道高分子非金属材料的发散针管8顶端发散到大气空间，向防护区内的大气空间发散等离子体，使得所述带电粒子与雷云向地面发展的电荷中和，以及地面尖端逸出的电荷进行屏蔽与中和，从而抑制雷电上下行先导的发展，破坏云地之间放电云底部电荷向防护区地面发展，完成无雷击防护区的构建。

优选的，所述步骤S2具体包括：

当电场强度实测值大于大气电场强度大小阈值时，确定防护区域雷暴云临近，可能出现雷击的风险；

否则，确定防护区域周围不可能出现雷击的可能性。

优选的，所述电场强度大小阈值为5kv/m。

优选的，所述步骤S3中：所述向大气空间发散的荷电粒子为等离子体。

优选的，所述等离子体通过电离空气的方式获得。

优选的，所述步骤S3具体操作如下：

S31、采用介质阻挡放电技术，通过电离空气的方式获得等离子体；

S32、利用气流将所述等离子体发散至防护区内的大气空间，在大气电场力的作用下，等离子体中与雷云携带电荷极性相反的离子体被分离出来；

S33、继续利用气流将与雷云携带电荷极性相反的离子体发散至防护区内的大气空间，在电场力和气流推送作用下，与雷云所携带的电荷进行中和，从而抑制雷云底部电荷向防护区地面发展，破坏云地之间放电通道形成。

优选的，所述步骤S31包括：

利用气流将产生的等离子体吹离产生源。

优选的，所述气流速度不小于25m/s。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。