一种变能限流型避雷针的制作方法

本发明涉及一种防雷、避雷装置，尤其涉及一种避雷针。

背景技术：

雷电是自然界一种自然现象。雷电在发生的时候会产生超强电流电压容易对人们的生命和财产造成损害。特别是随着人们生活质量的不断提高，大量家用电器进入普通老百姓的家庭，这就对现在家庭及工业等环境的用电环境提出了更高的要求。传统避雷针工作原理主要是，直接对雷电进行接闪、并迅速将雷电能量通过引下线导体引导泄放到大地，较强的瞬态电流在引下线周围为产生强大的瞬变电磁场，从而对周围电子电器设备造成强烈的干扰甚至损毁，同时强大的电流瞬间泄放到大地，会引起瞬间地电位的抬升，产生较大的跨步电压，有可能对附近的人或者设备造成生命安全事故。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种适应各种场合、结构简单、无老化免维修、便于安装维护、抗风能力强、有效抑制雷电流的变能限流型避雷针。

解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种变能限流型避雷针，包括接闪针尖1，雷电能量转化装置和安装支撑部件；其中雷电能量转化装置包括雷电引导内芯4、外壳3和电介质材料5；雷电引导内芯4设置在外壳3内的中心位置，接闪针尖1的底部插入到雷电引导内芯4的内部，雷电引导内芯4和外壳3之间的空间里填充有电介质材料5。

进一步地，电介质材料5以重量份计，由以下组份组成：

组份A：

组份B：

硝酸银：3-5份 硝酸钠：25-35份

硝酸钾：10-18份 硫酸镁：10-12份

重铬酸钾：1.5-3份 硫酸锌：10-25份

组份A与组份B以重量比(68-81)：(32-19)进行复配。

进一步地，电介质材料5以重量份计，由以下组份组成：

组份A：

组份B：

硝酸银：3.5份 硝酸钠：27-30份

硝酸钾：12-17份 硫酸镁：10-12份

重铬酸钾：1.5-3份 硫酸锌：11-18份。

进一步地，外壳3的顶部设有密封层2，密封层2中间设有贯穿孔，供接闪针尖1穿过；所述密封层2为环氧密封层。

进一步地，外壳3的内侧壁上设有绝缘屏蔽层9。

进一步地，外壳3的底部设有底部基板6；安装支撑部件包括支撑杆7，支撑杆7的一端与外壳3连接，另一端连接有过渡接头8。

进一步地，所述密封层2上表面设有一凹槽，凹槽内设置有水平仪10。

进一步地，支撑杆7上还设置有电流传感器，并与远程计算机连接。

进一步地，电介质材料5的制备方法如下：

1)将氧化锌、水滑石粉和铬铁矿石粉放入行星式球磨机的球磨罐中，加入去离子水，去离子水与粉料的重量比为1:2，混合球磨9-12小时，使所有混合原料分散均匀为止；

2)将组份A中的其他物料加入到步骤1)得到的浆料中，再加入去离子水，去离子水与浆料的重量比为1.3:1，混合球磨，球磨12小时，使所有混合原料分散均匀为止。

3)将步骤2)得到的浆料干燥，制成粉料。

4)加入组份B的全部原料，混合球磨8-10小时，使所有混合原料分散均匀为止。

5)将步骤4)中得到的粉料进行喷雾、含水后，使用液压压片机将颗粒料压片成型，成型压力为150MPa，保压时间20分钟。

6)将上述步骤5)中压成的坯体在封闭的气氛条件下，以30-50℃/每小时的升温速度升温至400℃左右保温3小时，再以20-30℃/每小时的升温速度升温至700℃保温2小时，最后直接升温到950℃保温4小时，冷却至室温得到电介质材料5。

与现有避雷针技术相比，本发明的变能限流型避雷针采用特定组成的电介质材料作为雷电能量转化功能部件，接闪后能迅速将雷电转化为化学能、电场能、磁场能等能量，能够承受200kA以上的雷电流冲击，雷电流幅值抑制率大于40％，减少了引下线装置产生的电磁场对周围设备的影响，同时减少了雷电反击和跨步电压对人员和设备的影响。此外，该避雷针特定的结构能够确保其抗风能力大于50m/s，无老化、免维护，各种功能部件能综合提高防雷效果，并提高了产品的安全稳定性。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为实施例3的结构示意图；

图中，1-接闪针尖，2-密封层，3-外壳，4-雷电引导内芯，5-电介质材料，6-底部基板，7-支撑杆，8-过渡接头，9-绝缘屏蔽层，10-水平仪。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例1

如图1所示，一种变能限流型避雷针，包括接闪针尖1，雷电能量转化装置和安装支撑部件；其中雷电能量转化装置包括雷电引导内芯4、外壳3和电介质材料5；雷电引导内芯4设置在外壳3内的中心位置，接闪针尖1的底部插入到雷电引导内芯4的内部，雷电引导内芯4和外壳3之间的空间里填充有电介质材料5。外壳3的顶部设有环氧密封层2，环氧密封层2中间设有贯穿孔，供接闪针尖1穿过；外壳3的底部设有底部基板6。安装支撑部件包括支撑杆7，支撑杆7的一端与外壳3连接，另一端连接有过渡接头8。

电介质材料5以重量份计，由以下组份组成：

组份A：

组份B：

硝酸银：4.5份 硝酸钠：28份

硝酸钾：12份 硫酸镁：10份

重铬酸钾：1.8份 硫酸锌：16份

电介质材料5的制备方法如下：

1)将氧化锌、水滑石粉和铬铁矿石粉放入行星式球磨机的球磨罐中，加入去离子水，去离子水与粉料的重量比为1:2，混合球磨11小时，使所有混合原料分散均匀为止；

2)将组份A中的其他物料加入到步骤1)得到的浆料中，再加入去离子水，去离子水与浆料的重量比为1.3:1，混合球磨，球磨12小时，使所有混合原料分散均匀为止。

3)将步骤2)得到的浆料干燥，制成粉料。

4)加入组份B的全部原料，混合球磨10小时，使所有混合原料分散均匀为止。

5)将步骤4)中得到的粉料进行喷雾、含水后，使用液压压片机将颗粒料压片成型，成型压力为150MPa，保压时间20分钟。

6)将上述步骤5)中压成的坯体在封闭的气氛条件下，以35℃/每小时的升温速度升温至400℃左右保温3小时，再以25℃/每小时的升温速度升温至700℃保温2小时，最后直接升温到950℃保温4小时，冷却至室温得到电介质材料5。

该避雷针总高度为589mm，其中外壳3的高度为242mm。外壳3可以为圆柱体或球体，其最大直径可以为60-75mm。

采用直流叠加冲击电压试验成套设备对该避雷针进行测试，能够承受200kA的雷电流冲击，雷电流幅值抑制率为42％。

该变能限流型避雷针安装时，将支撑杆7放置于安装平面基座上，使法兰盘的固定孔与安装平面的固定孔对正，用螺栓穿入法兰固定孔，在螺栓上放置平垫圈及弹性垫圈后，用螺母拧紧。最后确保避雷针处于水平位置，以确保避雷针使用安全。

实施例2

如图2所示，该避雷针除实施例1的结构外，还在外壳3的内侧壁上设有绝缘屏蔽层9。绝缘屏蔽层9能有效屏蔽放电带来的巨大磁场变化，防止强大磁场对周围设施带来破坏作用。同时，绝缘屏蔽层9还有效防止漏电现象发生，保证使用安全。

电介质材料5以重量份计，由以下组份组成：

组份A：

组份B：

硝酸银：3.5份 硝酸钠：28份

硝酸钾：14份 硫酸镁：11份

重铬酸钾：1.8份 硫酸锌：16份。

该电介质材料5的制备方法同实施例1。

采用直流叠加冲击电压试验成套设备对该避雷针进行测试，能够承受220kA的雷电流冲击，雷电流幅值抑制率为55％。

该变能限流型避雷针安装时，将避雷针的过渡接头8插入加长镀锌钢管中，然后用白钢焊条满焊处理固定。

实施例3

如图3所示，该避雷针除实施例2的结构外，还在密封层2上表面设有一凹槽，凹槽内设置有水平仪10。在安装避雷针时，通常采用水平尺确保安装平面的水平，安装后通过水平尺测量避雷针的四个方向上的垂直度。该避雷针考虑到实际安装过程中的需要，在避雷针上集成水平仪10，能够快速检测避雷针的垂直度和水平度，保证避雷针安装合格，最大程度上确保避雷针在安全范围内工作。

电介质材料5以重量份计，由以下组份组成：

组份A：

组份B：

硝酸银：3.5份 硝酸钠：29份

硝酸钾：16份 硫酸镁：11份

重铬酸钾：2.5份 硫酸锌：17份。

该电介质材料5的制备方法同实施例1。

采用直流叠加冲击电压试验成套设备对该避雷针进行测试，能够承受230kA的雷电流冲击，雷电流幅值抑制率为60％。

此外，该避雷针还可以加装电流传感器(定位器、温度传感器等)，并与远程计算机连接。能够实时检测避雷针的工作状态，确保避雷针的工作安全。