阅读说明：本技术 一种消雷装置 (A kind of thunder eliminating device ) 是由 王忠良 何平 于 2019-09-09 设计创作，主要内容包括：一种消雷装置,由一个底座和安装在底座上的绝缘环以及由绝缘环支撑的帽状电场增强器组成,帽状电场增强器上还装有针状雷电导引杆,其帽状电场增强器的下边缘处有一个环状放电极,底座凸环的上边缘处,也带有一个环状放电极。在绝缘环的内部装有一个非接触式的放电电流传感器,该传感器可以检测消雷装置的静电感应电压和电晕放电电流的幅值。在凸环的下部空间的一个盒子里装有数据处理器、无线数据传输装置和电源等。无线数据传输装置的天线及系统电源的太阳能电池板则放在整个装置的外部。该消雷装置的各项工作参数,都可以通过放电电流传感器及其数据处理器和数据传输装置进行监测和记录存档。(A kind of thunder eliminating device, it is formed by a pedestal and the dead ring being mounted on the base and by the hat shape electric-field enhancing device of non-conductive ring support, needle-shaped thunder and lightning guide bar is also equipped on hat shape electric-field enhancing device, there is an annular discharge pole at the lower edge of its hat shape electric-field enhancing device, the upper edge of pedestal bulge loop, with an annular discharge pole.One contactless discharge current sensor is housed in the inside of dead ring, which can detecte the electrostatic induction voltage of thunder eliminating device and the amplitude of corona discharge current.There are data processor, wireless data transmission device and power supply etc. in a box of the lower space of bulge loop.The antenna of wireless data transmission device and the solar panel of system power supply are then placed on the outside of whole device.The work in every parameter of the thunder eliminating device can be monitored and be recorded archive by discharge current sensor and its data processor and data transmission device.)

一种消雷装置

技术领域

本发明涉及一种雷电消除装置，特别是一种先导式消除雷云电场的雷电消除装置。

背景技术

目前，在消雷技术领域，推出了一种先导式雷云电场消除装置，(见附图1)，其主要结构为一个底座和安装在底座凸环上的绝缘环以及由绝缘环支撑的帽状电场增强器及其上的针状接闪器组成，帽状电场增强器与底座凸环间有一环状放电间隙。虽然该种产品配备了由微电子电路组成的间隙放电残余电压检测电路，但由于其接触式的检测方式，即检测放电残余电压信号的导线直接接在了消雷装置的底座上，且只有当环状放电间隙因过电压而击穿时，才能检测到消雷装置的残余电压，因而，无法检测环状放电间隙没击穿前电场增强器的实时感应电压，且一旦残余电压过高或保护元件失效，就会给采样电路中的微电子器件带来致命的威胁；另外，上述的检测装置是安装在一个较大的独立壳体里面，该独立壳体被安装在消雷装置的底座与支架之间，不但使整个产品的体积臃肿庞大，而且产品的安装及检修都很不便；因而该产品有待于进一步的改进与提高。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进型的先导式雷云电场消除装置，该装置采用了一个非接触式的放电电流传感器，且仅用一个放电电流传感器，即可实现装置因雷云感应而产生的静电电压的检测、装置本身的电晕电流检测及间隙击穿时短路电流的检测；不仅扩大了装置的参数检测范围，而且，从根本上杜绝了过高的残余电压的侵入危害；此外，该消雷装置的检测系统与主体构造采用的是一体化结构，进一步缩小了产品的体积，并使得产品的安装和检修都非常容易。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种消雷装置，由一个底座和安装在底座凸环上的绝缘环以及由绝缘环支撑的帽状电场增强器组成，帽状电场增强器上还装有针状接闪器，帽状电场增强器与底座凸环间有一环状放电间隙，在消雷装置的绝缘环内部装有一个非接触式的放电电流传感器，传感器的敏感元件朝向帽状电场增强器的球面内部中心处，传感器的输出信号送给一个数据处理器，数据处理器的输出信号送给无线数据传输装置，数据处理器与无线数据传输装置及系统的电源装置装在一个盒子里，盒子安装在底座凸环内的空间处，凸环的侧壁上开有一个出口并盖有盖板，而无线数据传输装置的天线及系统电源装置的太阳能电池板则放在整个装置的外部。

放电电流传感器有一个圆筒形的外壳，外壳的壳体与上盖是以螺纹连接的方式装配在一起的，上盖的中间有一个大孔，在上盖与壳体之间压有一个敏感元件，它是一个圆形的金属电极片，而在壳体内部装有一块PCB电路板，金属电极片用导线连接到电路板的一个采样电阻上，电阻的另一端连接到消雷装置的底座上，电阻的两端还连接着一个桥式整流元件，桥式整流元件的输出端接有一个滤波电路，滤波电路的输出信号送给一个放大器，放大后的信号分成两路，一路直接送给数据处理器，另一路则送给一个电压比较器，比较器的输出信号再送到数据处理器，数据处理器电路由单片机及其***器件组成，其输出的信号送给无线数据传输装置，无线数据传输装置由无线发射和接收装置组成，传感器的壳体下部还连接有一个杯状金属筒，杯状金属筒与传感器的壳体是以螺纹连接的方式装配在一起的，也可以是以粘结的方式装配在一起的，杯状金属筒的外壁上加工有一段外螺纹，该外螺纹拧在一个金属材质的内螺纹环上，内螺纹环用螺钉固定在一个环状金属板上，环状金属板则固定在绝缘环下部的端面上，随着绝缘环与底座凸环的装配，环状金属板的外侧边缘被压在了绝缘环与底座凸环之间。

圆形金属电极片上还可以装有多片立式金属片，它们以金属电极片的圆心为中心呈放射线形，金属电极片与立式金属片可以是以拼装方式焊接在一起的，也可以是以铸造方式做成一体式的，帽状电场增强器球面内部的中心处可以是未加工的铸造面，也可以铸造有一个柱状凸台，凸台的端面也可装有一个圆形金属电极片，其上也可装有放射状的立式金属片，滤波电路可以是无源的RC或LC低通滤波电路，也可以是有源的低通滤波电路。

放电电流传感器的金属电极片也可以用一块圆形的PCB电路板来代替，电路板上的铜箔代替了金属电极片的作用。

放电电流传感器也可以是安装在PCB电路板上的一个环形感应线圈，感应线圈的两个输出端分别连接到采样电阻的两端，感应线圈可以是一个小型的罗柯夫斯基线圈，也可以是由多段磁芯线圈组成的环状列阵，各线圈之间采用串联连接的方式最后汇总成两个总的输出端。

绝缘环与底座的凸环和帽状电场增强器可以是以螺纹连接的方式装在一起的，也可以是凸环和帽状电场增强器先套装在绝缘环上后，再用螺栓将其加固连接在一起。

与现有产品相比，本发明的有益效果是：

1.由于在本发明的消雷装置中，加入了一个测试用的放电电流传感器，因而通过放电电流的检测，即可检测消雷装置的多项工作参数；而非接触式的检测方式，从根本上杜绝了过高的残余电压侵入检测电路。放电电流传感器自身产生的电流信号，经采样电阻变换后，其输出的电压信号的幅值都非常小。在消雷装置起晕前，传感器输出的信号都是在毫伏量级上，而在消雷装置起晕后，其信号幅值也都是在几百毫伏之下，即使是在消雷装置的放电间隙被击穿放电时，传感器输出的信号幅值也只在几伏之下，因此，该放电电流传感器本身没有高压信号输出，所以，该消雷装置从根本上杜绝了残余电压对微电子电路元件的损害。

2.由于在本发明的消雷装置中，采用了一体化的结构设计，其放电电流传感器及其数据处理电路和数据传输装置，除天线及系统电源装置的太阳能电池板放在装置的外部以外，其余的都放在了消雷装置的内部，充分的利用了产品的内部空间，相对原来产品来说，体积减小了很多，真正实现了产品的一体化结构，因此大大的降低了产品的制造成本，也使产品的安装和检修工作方便了很多。

附图说明

图1是现有技术产品的结构示意图。

图2是本发明的产品结构示意图。

图3是传感器及数据处理器和无线数据传输装置的结构示意图。

图4是传感器的金属电极片的结构示意图。

图5是带有立式放射形金属片的传感器金属电极片的结构示意图。

图6是带有电感线圈的传感器金属电极片的结构示意图。

图7是带有柱状凸台及带有立式金属片的传感器金属电极片的帽状电场增强器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细地描述，但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。

图1是现有技术产品的结构示意图。图中1为底座，1-1为凸环，1-2为齿形放电极，2为绝缘环，3为帽状电场增强器，3-1为帽状电场增强器的环状放电极，4为针状接闪器。

本发明的消雷装置结构示意图如图2至图7所示。本发明的消雷装置，由一个底座1和安装在底座1的凸环1-1上的绝缘环2以及由绝缘环2支撑的帽状电场增强器3组成，帽状电场增强器3上还带有针状接闪器4，帽状电场增强器3的下边缘处，即是消雷装置的上部环状放电极3-1；在底座1的凸环1-1上的上边缘处，加工有多个齿状放电极1-2，它们是消雷装置的下部环状放电极。下部的环状齿状放电极1-2和上部的环状放电极3-1的位置是对应的。在绝缘环2的内部装有一个非接触式的放电电流传感器5。放电电流传感器5的敏感元件朝向帽状电场增强器3的球面内部中心处。放电电流传感器5的输出信号经传感器内部放大器5-7放大后分成两路，一路直接送给数据处理器6-1，另一路则经过一个电压比较器后再送给数据处理器6-1，数据处理器6-1的输出信号送给无线数据传输装置6-2传送出去，数据处理器6-1与无线数据传输装置6-2及系统的电源装置6-3装在一个独立的盒子6的里边，盒子6安装在绝缘环2下部的凸环1-1内的空间处，而无线数据传输装置6-2的天线6-2-1及电源装置6-3的太阳能电池板6-3-1则放在整个装置的外部。绝缘环2与底座1的凸环1-1和帽状电场增强器3可以是以螺纹连接的方式装在一起的，也可以是凸环1-1和帽状电场增强器3先套装在绝缘环2上后，再用螺栓将其加固连接在一起。在凸环1-1的侧壁上还开有一个长方形的口，上面装有一个可拆卸的盖板，用以安装或检修放电电流传感器5及更换盒子6。

放电电流传感器5有一个圆筒形外壳5-1，外壳5-1与上盖5-4是以螺纹连接的方式装配在一起的，上盖5-4的中间有一个大圆孔。在上盖5-4与外壳5-1之间压有一个敏感元件即金属电极片5-5，金属电极片5-5用导线连接到电路板5-3的一个采样电阻5-2上，电阻5-2的另一端连接到底座1上。电阻5-2的两端再连接一个桥式整流元件，整流元件的输出端接有一个RC低通滤波器，滤波器的输出信号送给一个放大器5-7。放大器5-7放大后的信号送给一个数据处理器6-1，数据处理器6-1电路由单片机及其***器件组成，数据处理器6-1的输出信号送给无线数据传输装置6-2，无线数据传输装置6-2由无线发射和接收装置组成。为了加强金属电极片5-5的电晕放电效果，在金属电极片5-5的上面还可以安装一些立式金属片5-6，这些立式金属片5-6以金属电极片5-5的圆心为中心形成了一个放射线形。它们与金属电极片5-5可以是以拼装的方式焊接在一起的，也可以是以铸造的方式做成一体式的。传感器5的外壳5-1的下部还连接有一个杯状金属筒5-10，它们是以螺纹连接的方式连接在一起的。杯状金属筒5-10的外壁上加工有一段外螺纹，该外螺纹拧在一个金属材质的内螺纹环5-9上，内螺纹环5-9用螺钉固定在一个环状金属板5-8上，环状金属板5-8则固定在绝缘环2的下部端面上，随着绝缘环2与底座凸环1-1的装配，环状金属板5-8的外侧边缘被压在了绝缘环2与底座凸环1-1之间。帽状电场增强器3球面内部的中心处可以是未加工的铸造面，也可以铸造有一个柱状凸台5-12，凸台5-12的端面也可以装有一个圆形金属电极片5-5，其上也可装有放射状的立式金属片5-6。放电电流传感器5的金属电极片5-5也可以用一块圆形的PCB电路板来代替，电路板上的铜箔代替了金属电极片5-5的作用。

放电电流传感器也可以是安装在PCB电路板上的一个环形的感应线圈5-11，感应线圈5-11的两个输出端分别连接到采样电阻5-2的两端，感应线圈5-11可以是一个小型的罗柯夫斯基线圈，也可以是由多段磁芯线圈组成的线圈列阵，各线圈之间采用串联连接的方式最后汇总成两个总的输出端，其余结构与前述相同。

绝缘环2与底座凸环1-1和帽状电场增强器3可以是以螺纹连接的方式装在一起的，也可以是凸环1-1和帽状电场增强器3先套装在绝缘环2上后，再用螺栓将其加固连接在一起。

消雷装置的工作过程是这样的：当天空出现带电的雷云时，在雷云的电位还没有达到空气的击穿电压(10～30KV/cm)时，针状接闪器4及其帽状电场增强器3就已经由于静电感应现象而产生了静电电荷和附加电场。附加电场与雷云电场叠加后，如果未达到装置的电离起晕电压(一般在5～10KV/cm)，消雷装置不进入工作状态，当然，此时的雷云也不会产生雷击现象；当附加电场与雷云电场叠加后，如果达到了装置的电离起晕电压(5～10KV/cm)，消雷装置就会进入工作状态，帽状电场增强器3的环状放电极3-1和凸环1-1上的齿状放电极1-2之间，就会开始进行电晕放电，产生电晕电流。电晕放电产生的正负离子飘散到空中后，在雷云电场的作用下，分别飘向雷云和大地并中和了它们的雷电先导电荷和大地电荷，消除了雷电先导的雷云失去了雷击的条件，因而不会再发生雷击作用。

与现有产品相比，本发明的有益效果是：

1由于在本发明的消雷装置中，加入了一个测试用的放电电流传感器，因而通过放电电流的检测，即可检测消雷装置的多项工作参数；而非接触式的检测方式，从根本上杜绝了过高的残余电压侵入检测电路。放电电流传感器自身产生的电流信号，经采样电阻变换后，其输出的电压信号的幅值都非常小。在消雷装置起晕前，传感器输出的信号都是在毫伏量级上，而在消雷装置起晕后，其信号幅值也都是在几百毫伏之下，即使是在消雷装置的放电间隙被击穿放电时，传感器输出的信号幅值也只在几伏之下，因此，该放电电流传感器本身没有高压信号输出，所以，该消雷装置从根本上杜绝了残余电压对微电子电路元件的损害。

2.由于在本发明的消雷装置中，采用了一体化的结构设计，其放电电流传感器及其数据处理电路和数据传输装置，除天线及系统电源装置的太阳能电池板放在装置的外部以外，其余的都放在了消雷装置的内部，充分的利用了产品的内部空间，相对原来产品来说，体积减小了很多，真正实现了产品的一体化结构，因此大大的降低了产品的制造成本，也使产品的安装和检修工作方便了很多。