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一種有源智能引雷系統(tǒng)的制作方法

文檔序號(hào):12738344閱讀:477來(lái)源:國(guó)知局
一種有源智能引雷系統(tǒng)的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及防雷技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種有源智能引雷系統(tǒng)。



背景技術(shù):

雷電是威脅人類最為嚴(yán)重的八大自然災(zāi)害之一,雷電產(chǎn)生的高溫、猛烈的沖擊波以及強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng),使其能在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用,常常造成人員的傷亡,擊毀建筑物、配電系統(tǒng)、通信設(shè)備、引起森林火災(zāi),造成計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)中斷、倉(cāng)儲(chǔ)、煉油廠、油田等燃燒甚至爆炸,危害人民財(cái)產(chǎn)和人身安全,對(duì)航空航天等運(yùn)載工具也有巨大威脅。

為了消除雷電危害,通常采用接閃桿、消雷陣列和綜合有源及無(wú)源等離子拒雷裝置等技術(shù)手段。260多年來(lái)國(guó)際防雷界主要沿用的是富蘭克林發(fā)明的接閃桿(避雷針),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,降低了雷電的危害,但接閃桿也帶來(lái)反擊、跨步電壓、接處電壓和對(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;消雷陣列(消雷器)是在雷云電場(chǎng)作用下產(chǎn)生等離子體,中和雷云電荷,由于自屏蔽效應(yīng)使其產(chǎn)生的等離子體遠(yuǎn)不足以消雷,導(dǎo)致其消雷失敗機(jī)率較高,尤其是通流量不夠的半導(dǎo)體消雷器自身常被雷電擊毀;綜合有源及無(wú)源等離子拒雷裝置很好的解決了消雷陣列發(fā)散電流不足的問(wèn)題,但其存在有源等離子發(fā)生器技術(shù)復(fù)雜、整體成本高及設(shè)備維護(hù)困難等問(wèn)題。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的就是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種有源智能引雷系統(tǒng),它具有主動(dòng)引雷、引雷成功率高、成本低、適用范圍廣等優(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:

一種有源智能引雷系統(tǒng),包括系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元,所述系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元分別通過(guò)導(dǎo)線與雷電信號(hào)采集識(shí)別單元、高壓引雷單元和接閃泄流接地單元連接,接閃泄流接地單元通過(guò)導(dǎo)線與高壓引雷單元連接。

所述系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元包括PLC控制器、操作按鈕和液晶顯示器,PLC控制器分別與操作按鈕和液晶顯示器連接。

所述雷電信號(hào)采集識(shí)別單元包括用于檢測(cè)電荷量的雷電感應(yīng)裝置和用于檢測(cè)電荷極性的雷電采集裝置,雷電感應(yīng)裝置和雷電采集裝置分別通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器連接。

所述雷電感應(yīng)裝置為雷電感應(yīng)器,雷電感應(yīng)器包括兩個(gè)用于接受雷電電波的框形天線。

所述雷電采集裝置包括依次相連的采集探頭、整流裝置、頻率選擇器和發(fā)送終端,發(fā)送終端通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器連接。

所述整流裝置包括兩條單通方向相反設(shè)置的單通支路,單通支路兩端分別連接采集探頭和頻率選擇器。

所述高壓引雷單元包括雙邊充電裝置和引雷避雷針,所述引雷避雷針與雙邊充電裝置連接。

所述引雷避雷針包括一根接閃主針和若干根接閃副針,所述接閃副針與接閃主針呈45度夾角設(shè)置。

所述雙邊充電裝置包括依次串聯(lián)連接的熔斷器、控制開(kāi)關(guān)、調(diào)壓器和變壓器,所述變壓器輸出二端口中的一端與大地連接,另一端依次串聯(lián)有保護(hù)電阻和雙邊沖壓電路,所述控制開(kāi)關(guān)與PLC控制器連接。

所述雙邊沖壓電路包括并聯(lián)設(shè)置的正高壓充電電路和負(fù)高壓充電電路,所述正高壓充電電路包括正硅堆,正硅堆通過(guò)正高壓電容器與大地連接,正高壓電容器的高壓端通過(guò)導(dǎo)線分別與第一放電球隙和第三放電球隙連接,第一放電球隙與放電極板連接,第三放電球隙與大地連接;所述負(fù)高壓充電電路包括負(fù)硅堆,負(fù)硅堆通過(guò)負(fù)高壓電容器與大地連接,負(fù)高壓電容器的高壓端通過(guò)導(dǎo)線分別與第二放電球隙和第四放電球隙連接,第二放電球隙與放電極板連接,第四放電球隙與大地連接,放電極板通過(guò)放電電容器與大地連接,放電電容器的高壓端通過(guò)導(dǎo)線與引雷避雷針連接,所述第一放電球隙、第二放電球隙、第三放電球隙和第四放電球隙分別通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器連接。

所述接閃泄流接地單元包括絕緣套管,絕緣套管內(nèi)設(shè)有金屬傳導(dǎo)桿,金屬傳導(dǎo)桿一端與引雷避雷針連接,另一端與引下線連接,引下線與計(jì)數(shù)器連接,計(jì)數(shù)器通過(guò)接地線與大地連接,計(jì)數(shù)器通過(guò)導(dǎo)線還與PLC控制器連接。

本發(fā)明采用上述方案,針對(duì)現(xiàn)有引雷設(shè)備在實(shí)際使用時(shí)存在的技術(shù)問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種有源智能引雷系統(tǒng),通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元、雷電信號(hào)采集識(shí)別單元、高壓引雷單元和接閃泄流接地單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電中的電荷量和電荷極性等信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確實(shí)時(shí)檢測(cè),及時(shí)對(duì)引雷避雷針進(jìn)行沖高壓,主動(dòng)將雷電引入引雷避雷針上,通過(guò)接閃泄流接地單元將雷電電流引入大地,實(shí)現(xiàn)智能引雷,有效降低雷電對(duì)保護(hù)物體的不利影響;通過(guò)設(shè)計(jì)PLC控制器、操作按鈕及顯示器等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送指令和監(jiān)控;通過(guò)設(shè)計(jì)雙邊充電裝置,實(shí)現(xiàn)快速對(duì)引雷避雷針進(jìn)行沖正高壓或負(fù)高壓;通過(guò)設(shè)計(jì)接閃泄流接地單元,實(shí)現(xiàn)將雷電流快速引入大地,降低對(duì)本系統(tǒng)設(shè)備的損壞。

附圖說(shuō)明:

圖1是本發(fā)明引雷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖;

圖2是本發(fā)明雷電信號(hào)采集識(shí)別單元結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3是本發(fā)明高壓引雷單元結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是本發(fā)明接閃泄流接地單元結(jié)構(gòu)示意圖;

其中,1、雷電信號(hào)采集識(shí)別單元,101、雷電感應(yīng)器,102、采集探頭,103、整流裝置,104、頻率選擇器,105、發(fā)生終端,2、系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元,201、plc控制器,3、高壓引雷單元,301、熔斷器,302、控制開(kāi)關(guān),303、調(diào)壓器,304、變壓器,305、保護(hù)電阻,306、正硅堆,307、正高壓電容器,308、第一放電球隙,309、第三放電球隙,310、負(fù)硅堆,311、負(fù)高壓電容器,312、第二放電球隙,313、第四放電球隙,314、放電極板,315、放電電容器,316、引雷避雷針,317、接閃主針,318、接閃副針,4、接閃泄流接地單元,401、絕緣套管,402、金屬傳導(dǎo)桿,403、引下線,404、計(jì)數(shù)器,405、接地線,5、大地。

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1-4所示,一種有源智能引雷系統(tǒng),包括系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元2,系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元2分別通過(guò)導(dǎo)線與雷電信號(hào)采集識(shí)別單元1、高壓引雷單元3和接閃泄流接地單元4連接,接閃泄流接地單元4通過(guò)導(dǎo)線與高壓引雷單元3連接,通過(guò)設(shè)計(jì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元2、雷電信號(hào)采集識(shí)別單元1、高壓引雷單元3和接閃泄流接地單元4,實(shí)現(xiàn)對(duì)雷電中的電荷量和電荷極性等信號(hào)進(jìn)行快速準(zhǔn)確實(shí)時(shí)檢測(cè),及時(shí)對(duì)引雷避雷針316進(jìn)行沖高壓,主動(dòng)將雷電引入引雷避雷針316上,通過(guò)接閃泄流接地單元4將雷電電流引入大地,實(shí)現(xiàn)智能引雷,有效降低雷電對(duì)保護(hù)物體的不利影響。

系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控單元2包括PLC控制器201、操作按鈕和液晶顯示器,PLC控制器201分別與操作按鈕和液晶顯示器連接,通過(guò)設(shè)計(jì)PLC控制器201、操作按鈕及顯示器等設(shè)備,實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確的對(duì)整體系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)送指令和監(jiān)控。

雷電信號(hào)采集識(shí)別單元1包括用于檢測(cè)電荷量的雷電感應(yīng)裝置和用于檢測(cè)電荷極性的雷電采集裝置,雷電感應(yīng)裝置和雷電采集裝置分別通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器201連接。

雷電感應(yīng)裝置為雷電感應(yīng)器101,雷電感應(yīng)器101包括兩個(gè)用于接受雷電電波的框形天線。

雷電采集裝置包括依次相連的采集探頭102、整流裝置103、頻率選擇器104和發(fā)送終端105,發(fā)送終端105通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器201連接。

整流裝置103包括兩條單通方向相反設(shè)置的單通支路,單通支路兩端分別連接采集探頭102和頻率選擇器104。

高壓引雷單元3包括雙邊充電裝置和引雷避雷針316,引雷避雷針316與雙邊充電裝置連接。

引雷避雷針316包括一根接閃主針317和若干根接閃副針318,接閃副針318與接閃主針317呈45度夾角設(shè)置。

雙邊充電裝置包括依次串聯(lián)連接的熔斷器301、控制開(kāi)關(guān)302、調(diào)壓器303和變壓器304,變壓器304輸出二端口中的一端與大地5連接,另一端依次串聯(lián)有保護(hù)電阻305和雙邊沖壓電路,控制開(kāi)關(guān)302與PLC控制器201連接,通過(guò)設(shè)計(jì)雙邊充電裝置,實(shí)現(xiàn)快速對(duì)引雷避雷針316進(jìn)行沖正高壓或負(fù)高壓。

雙邊沖壓電路包括并聯(lián)設(shè)置的正高壓充電電路和負(fù)高壓充電電路,正高壓充電電路包括正硅堆306,正硅堆306通過(guò)正高壓電容器307與大地5連接,正高壓電容器307的高壓端通過(guò)導(dǎo)線分別與第一放電球隙308和第三放電球隙309連接,第一放電球隙308與放電極板314連接,第三放電球隙309與大地5連接;負(fù)高壓充電電路包括負(fù)硅堆310,負(fù)硅堆310通過(guò)負(fù)高壓電容器311與大地5連接,負(fù)高壓電容器311的高壓端通過(guò)導(dǎo)線分別與第二放電球隙312和第四放電球隙313連接,第二放電球隙312與放電極板314連接,第四放電球隙313與大地5連接,放電極板314通過(guò)放電電容器315與大地5連接,放電電容器315的高壓端通過(guò)導(dǎo)線與引雷避雷針316連接,第一放電球隙308、第二放電球隙312、第三放電球隙309和第四放電球隙313分別通過(guò)導(dǎo)線與PLC控制器201連接。

接閃泄流接地單元4包括絕緣套管401,絕緣套管401內(nèi)設(shè)有金屬傳導(dǎo)桿402,金屬傳導(dǎo)桿402一端與引雷避雷針316連接,另一端與引下線403連接,引下線403與計(jì)數(shù)器404連接,計(jì)數(shù)器404通過(guò)接地線405與大地5連接,計(jì)數(shù)器404通過(guò)導(dǎo)線還與PLC控制器201連接,通過(guò)設(shè)計(jì)接閃泄流接地單元4,實(shí)現(xiàn)將雷電流快速引入大地,降低對(duì)本系統(tǒng)設(shè)備的損壞。

本發(fā)明的工作過(guò)程:

首先將本申請(qǐng)的引雷系統(tǒng)安裝在建筑物附近,當(dāng)有雷電天氣時(shí),雷電感應(yīng)器101檢測(cè)云層中的電荷量,雷電采集裝置檢測(cè)云層中電荷的極性,并將電荷量和電荷極性采集信息傳輸給PLC控制器201,假定云層電荷極性為負(fù),當(dāng)電荷量達(dá)到設(shè)定危險(xiǎn)數(shù)值時(shí),控制開(kāi)關(guān)302閉合,通過(guò)調(diào)壓器303、變壓器304給高壓部分進(jìn)行充電,變壓器304輸出經(jīng)保護(hù)電阻305、正硅堆306和負(fù)硅堆310單邊整流后給正高壓電容器307和負(fù)高壓電容器311充電,負(fù)高壓電容器311通過(guò)第四放電球隙313向大地5進(jìn)行放電,正高壓電容器307通過(guò)第一放電球隙308向放電極板314放電,然后將正高壓存儲(chǔ)在放電電容器315上,放電電容器315再將正高壓存儲(chǔ)在引雷避雷針316上,帶負(fù)電荷的云層不斷積聚負(fù)電荷,當(dāng)負(fù)電荷量積聚到一定數(shù)量時(shí),就會(huì)擊穿空氣與引雷避雷針316之間形成雷電流,由于建筑物帶電量為零,而引雷避雷針316上存儲(chǔ)與云層電荷極性相反的高電壓,根據(jù)庫(kù)倫定律可知,雷電優(yōu)先發(fā)生在引雷避雷針316上,引雷避雷針316上的雷電流通過(guò)接閃泄流接地單元4導(dǎo)入大地5,從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)建筑物的目的。

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)。

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