本发明实施例涉及通信安全技术领域，尤其涉及一种避雷装置。
背景技术：
目前认为发生直击雷时，有大量的电荷从雷云中进入大地，避雷针的接闪器接受雷电后，经引下线将这些电荷输送到地网，由地网将电荷分散输进到大地之中；为了保护日益增加的电子设备，又在电源线上加装了spd，试图保护相关设施设备不受雷电的损害。图1是现有技术避雷装置结构示意图，它是根据富兰克林的雷电理论而制作的。图1为现有技术中避雷装置的结构示意图，如图1所示，现有技术中的避雷装置包括接闪器101、引下线102和金属地网103，现有技术通常采用接闪器101(也就是避雷针)通过接地引下线102与金属地网103连接，接闪器101通过引下线102接入地下；设置在建筑物内各种用电设备和各种防雷设备的接地线也连接到地网103上；这种方法不仅需要增设专门的引下线102，而且需要建设符合标准接地电阻的金属地网103，造价较高；更重要的是，实践证明这样的防雷系统没有解决设备的防雷问题，每年都有大量的设备被雷电损坏，尤其是在通信领域中的基站上，大量的变压器和电子设备遭雷电损害。
因此，如何提出一种避雷装置能够增强避雷效果同时降低避雷成本问题是目前业界亟待解决的需要课题。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明实施例提供一种避雷装置。
本发明实施例提供一种避雷装置，包括：接闪器、绝缘组件和基座，其中：
所述接闪器与所述绝缘组件固定连接，用于接受雷电；
所述绝缘组件一端与所述接闪器固定连接，另一端与所述基座固定连接，用于支撑所述接闪器，并隔绝所述接闪器接受雷电后产生的感应电荷；
所述基座与所述绝缘组件固定连接，用于固定所述绝缘组件以及与所述绝缘组件固定连接的接闪器。
本发明实施例提供的避雷装置，通过在接闪器下方固定连接绝缘体，隔绝接闪器接受雷电后产生的感应电荷对待保护物体损害，并且降低了由于通过引下线接入金属地网而产生的地电位升而对接入地网的其他设备造成的损害，增强了避雷效果，同时降低了避雷成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中避雷装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的避雷装置结构示意图；
图3为接闪器与被保护物体感应电荷示意图；
图4为本发明实施例提供的避雷装置与被保护物体结构示意图；
图5为本发明另一实施例提供的避雷装置结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的接闪器结构示意图；
图7为本发明另一实施例提供的接闪器结构示意图；
图8为本发明又一实施例提供的接闪器结构示意图；
图9为本发明再一实施例提供的接闪器结构示意图；
图10为本发明再一实施例提供的接闪器结构示意图；
图11为本发明一实施例提供的基座结构示意图；
图12为本发明另一实施例提供的基座结构示意图；
图13为本发明又一实施例提供的基座结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2为本发明实施例提供的避雷装置结构示意图，如图2所示，本实施例提供一种避雷装置，包括接闪器201、绝缘组件202和基座203，其中：
所述接闪器201与所述绝缘组件202固定连接，用于接受雷电；
所述绝缘组件202一端与所述接闪器201固定连接，另一端与所述基座固203定连接，用于支撑所述接闪器201，并隔绝所述接闪器201接受雷电后产生的感应电荷；
所述基座203与所述绝缘组件202固定连接，用于固定所述绝缘组件202以及与所述绝缘组件202固定连接的接闪器201。
其中，所述接闪器201是钢铁、铜、镀锡铜、铝、铝合金、热浸镀锌钢、不锈钢、外表面镀铜的钢或具有能电离成正负离子性能的等各种材料制成，只要满足其最小截面和厚度的要求即可，可以是设计成多种形状类型，此处不作具体限定。所述接闪器201与所述绝缘组件202固定连接，并竖直设置。所述绝缘组件202一端与所述接闪器201固定连接，另一端与所述基座203固定连接，同样竖直设置，所述绝缘组件202用于隔绝所述接闪器201产生的感应电荷，并且对所述接闪器201起支撑作用，所述绝缘组件的尺寸和形状可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。所述基座203与所述绝缘组件202固定连接，基座203设置在如建筑物、基站铁塔等被保护物体204的顶部，用于固定所述绝缘组件202以及与所述绝缘组件202固定连接的接闪器201，所述基座203也可以设置成多种形状，具体可以根据实际情况进行调整，此处不做具体限定。应当说明的是，所述固定连接可以是焊接，也可以是其他固定连接方式，此处不做具体限定。
下面结合理论分析，以验证本发明实施例提供的避雷装置能够实现在避雷的同时降低对接入所述金属地网的其他设备的损害，具体分析如下：
现在的避雷针之所以不能防雷是认为雷云中有大量的电荷从雷电通道中进入大地，所以避雷针必须接地；用高速照相机拍摄的雷电照片显示，闪电的时间仅为70μs，由于雷云是介质，其中没有大量的自由电子，通过对雷云中电荷测量数据的计算，在这样短的时间内仅有量级为10-8库仑的电荷入地，所以可以认为是没有电荷入地的。雷电的成因是：雷云中的冰晶相互碰撞而带电，带电的成团冰晶形成畸变电场将空气击穿，根据高电压的流注理论，击穿的空气形成先导等离子体和空间正电荷团，地面感应物体在所述空间正电荷团的电荷感应下形成正负电荷分离的带电体；由于正负电荷相吸引，当所述空间正电荷团形成的电场击穿与所述地面感应物体形成的电场之间的空气间隙时，就形成了雷电；雷电消失后，所述的空间正电荷团和击穿空气中的电子进行中和并消失，所述感应物体中的正负离子也进行中和，由带电状态恢复到不带电的状态时就会产生驰豫电流；用各种设备测量的雷电流其实是金属接闪器101、接地线102、地网103由带电状态恢复到不带电状态时的驰豫电流；与此同时，所述的驰豫电流在地网103上的分布参数上产生地电位升，所述地电位升通过和地网103连接的设备的接地线加到设备上，击穿了所述设备的接地线和电源线之间的绝缘，所述设备就遭到了损坏。
根据直击雷的产生、发展过程，可以将其分为初始击穿、先导电离、再次击穿和结束消失等四个阶段，在初始击穿和先导电离过程中，根据高电压大间隙击穿的流注理论，大间隙空气击穿后形成先导等离子体柱和流注高密度空间正电荷团，其下方有一接闪器或其它的感应物体，先导头部流注的空间正电荷团在地面接闪器上感应出相反的电荷，,参看图1，现有技术中是将接闪器101通过接地引下线102与金属地网103连接，但是直击雷后所述接闪器101和所述金属地网103均产生从带电状态恢复到不带电状态的驰豫电流，并且高楼测试说明所述金属地网103的金属结构越大产生驰豫电流就越大，如在南非60米塔顶电视塔测得44ka的驰豫电流，所述驰豫电流在所述金属地网103上产生巨大的地电位升，所述地电位升通过所述金属地网103施加在与所述金属地网103连接的其他接地设备或建筑物上，尤其是在通信领域中的基站设备上，对这些设备造成损害。
通过上面的分析，对于基站防雷要做到防止地电位升这个关键因素，而所述地电位升是驰豫电流引起的，如果没有驰豫电流或者驰豫电流很小，使得其引起的地电位升在接地设备的承受能力范围内，这样所述地电位升对这些接地设备的就没有损害。从上面的分析可知，接闪器吸引雷电是必然的，所以产生驰豫电流也是难以避免的，因此只能使驰豫电流减少，从而尽可能地减小产生的地电位升，从而起到防雷的作用的同时减小所述地电位升对其他接地设备的损害。
由高斯定理可知：真空中通过任一闭合曲面的电场强度通量等于该闭合曲面所包围电荷的代数和除以ε0。由于空气的ε0≈1，可得：
其中，
图3为接闪器与被保护物体感应电荷示意图，如图3所示，当接闪器301受到雷电空间电荷的感应产生了感应电荷q后，所述感应电荷q可以作为施感电荷在被保护物体302(如建筑物或基站铁塔等)上也会感应出电荷q，由于接闪器301下部的面积比较小，将其视为点电荷，在与接闪器301下部距离为r的位置所产生电场为：
其中，q为接闪器301中的感应电荷(也就是所述被保护物体的施感电荷)，e为接闪器301中的感应电荷在与其距离为r处产生的电场。取被保护物体302顶部为高斯面，假定被保护物体302顶部的面积为s，同时根据(1)和(2)式，可得：
其中，q为接闪器301中的感应电荷(也就是对于被保护物体302的施感电荷)，s为被保护物体302顶部的面积，r为所述被保护物体302与所述接闪器301感应电荷之间的距离，q为所述被保护物体302中的感应电荷。若被保护物体302顶部的直径为0.4米，则s＝0.125m2。图4为本发明实施例提供的避雷装置与被保护物体结构示意图，如图4所示，其中，所述避雷装置的基座没有在图中表示出来，所述绝缘体402长度l即为接闪器401与所述被保护物体403之间的距离，也就是上述式(3)中的r，就可以得到不同长度的绝缘体对应的q/q的值，如表1所示：
表1
由此可知，当所述接闪器401与所述被保护物体403的距离为2米时，被保护物体403感应的电荷量仅为接闪器401感应的电荷量的千分之五。并且，由于电流和电荷是成正比的关系，被保护物体403两端的电压是由于电荷重新分布引起，从电流i＝q/t可知，同样的时间内电荷减少，电流就小了，根据欧姆定律可知在被保护物体403上所产生的电压差自然就减少了。根据测试可知，单根避雷装置产生的驰豫电流为30ka-44ka，其0.5％为150a-220a，减小了二个数量级，所述被保护物体403的驰豫电流有了极大的减小，由于电流的减小，则与所述金属地网连接的所述被保护物体403在金属地网上的地电位升也会减少，当所述地电位升下降到与所述金属地网连接的其他设备可以承受的范围之内时，所述其他设备就不会受到损坏。
本发明实施例提供的避雷装置，通过在接闪器下方固定连接绝缘体，隔绝接闪器接受雷电后产生的感应电荷对待保护物体损害，并且降低了由于通过下引线接入金属地网而产生的地电位升而对接入地网的其他设备造成的损害，增强了避雷效果，同时降低了避雷成本。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述绝缘组件包括至少一个绝缘体。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述绝缘组件包括多个绝缘体和多个金属杆，各所述绝缘体与各所述金属杆沿竖直方向间隔固定连接，且所述绝缘组件的顶端为绝缘体。
具体地，图5为本发明另一实施例提供的避雷装置结构示意图，如图5所示，本发明实施例提供的避雷装置，包括接闪器501，绝缘组件，以及基座504，所述绝缘组件可以包括多个所述绝缘体502和多个所述金属杆503，每一个所述绝缘体502与每一个所述金属杆503沿竖直方向间隔固定连接，且所述绝缘组件的顶端为绝缘体502，也就是所述绝缘组件中直接与所述接闪器501连接的是所述绝缘体502。所述接闪器501在接受雷电后在接近雷电的一端感应出负电荷，在与所述绝缘体连接的一端产生正电荷，所述正电荷作为施感电荷在所述金属杆503与所述绝缘体502连接的一端(靠近所述接闪器501的一端)产生负电荷(感应电荷)，也就是说，在所述金属杆503中产生所述驰豫电流，所述驰豫电流远远小于所述接闪器501的驰豫电流，而所述金属杆503的另一端与所述基座504连接，进一步地，在所述被保护物体505上感应电流会远远小于所述接闪器501上的驰豫电流，从而进一步确保所述被保护物体不受雷电损害，同时减小所述金属地网上的驰豫电流，从而减小对其他接地设备的损害。应当说明的是，所述绝缘体502与所述金属杆503的数量可以相等也可以不相等。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述接闪器是单根金属针。
具体地，图6为本发明一实施例提供的接闪器结构示意图，如图6所示，所述接闪器601可以是单根金属针，所述金属针可以是各种金属材料制成，只要满足其最小截面和厚度的要求即可，可以是设计成多种形状类型。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述接闪器是多根金属针，且所述多根金属针呈刺猬式分布。
具体地，图7为本发明另一实施例提供的接闪器结构示意图，如图7所示，所述接闪器还可以包括多根金属针701，所述多根金属针701呈刺猬式固定分布在金属底座702表面上，所述金属底座702与绝缘组件连接，也就是所述多根金属针在接受雷电之后产生的感应电荷可以看作是点电荷，然后作为施感电荷在被保护物体上产生新的感应电荷。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述接闪器是带状金属体。
具体地，图8为本发明又一实施例提供的接闪器结构示意图，如图8所示，所述接闪器801还可以是带状金属体，可以理解的是，所述接闪器还可以是线状金属体，此处不做具体限定。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述接闪器是框架式金属体。
具体地，图9为本发明再一实施例提供的接闪器结构示意图，如图9所示，所述接闪器901还可以是长方体形的框架式金属体。图10为本发明再一实施例提供的接闪器结构示意图，如图10所示，所述接闪器1001还可以是圆台形的框架式金属体。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述基座是法兰盘式基座。
具体地，图11为本发明一实施例提供的基座结构示意图，如图11所示，所述基座1102可以是法兰盘式基座，与绝缘组件1101固定连接，用于固定绝缘组件1101，以及与所述绝缘组件1101固定连接的接闪器。
在上述实施例的基础上，进一步地，所述基座是凸起式基座。
具体地，图12为本发明另一实施例提供的基座结构示意图，所述基座可以是凸起式基座1202，所述凸起式基座1202与所述绝缘组件1201的连接关系具体如图12所示，所述凸起式基座1202可以是水泥浇注而成，也可以是通过其他方式制成，此处不做具体限定。在上述实施例的基础上，进一步地，所述基座是埋入式基座。具体地，图13为本发明又一实施例提供的基座结构示意图，所述基座还可以是埋入式基座1302，所述埋入式基座1302与所述绝缘组件1301的连接关系具体如图13所示，其中，所述埋入式基座1302可以是水泥浇注入建筑物内部的而制成，与所述建筑物内的钢筋1303成为一体，使得所述基座埋入被保护的建筑物内部，所述也可以是通过其他方式制成，此处不做具体限定。
本发明实施例提供的避雷装置，通过在接闪器下方固定连接绝缘体，隔绝接闪器接受雷电后产生的感应电荷对待保护物体损害，并且降低了由于通过下引线接入金属地网而产生的地电位升而对接入地网的其他设备造成的损害，增强了避雷效果，同时降低了避雷成本。
以上所描述的避雷装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。