一种发电场与输变电线路驱雷装置的制作方法

本发明涉及驱雷设备技术领域，具体涉及一种发电场与输变电线路驱雷装置。

背景技术：
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发电场大多建于郊区，容易受到雷电的影响，严重时遭受雷击导致发生火灾，影响正常供电，同样发电场发电后通常需要架设高压线路进行输送，输变电线路长同样容易遭受雷击，为了防止发电场和输变电线路遭受雷击，通常在发电场上安装避雷针，在输变电线路上架设避雷线，从而消除雷击，起到保护发电场和输变电线路。虽然避雷针能够起到一定的防雷效果，但避雷针通常带来反击、跨步电压、接触电压和对强弱电系统的电磁脉冲感应过电压损坏等负面危害，架设避雷线不仅安装费时费力，而且成本较高。

技术实现要素：
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本发明的目的就是为了弥补现有技术的不足，提供了一种发电场与输变电线路驱雷装置，它具有安装简单、成本低、驱雷可靠稳定等优点，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种发电场与输变电线路驱雷装置，包括设置在发电场四周的若干有源和无源驱雷器，发电场连接输变电线路，在输变电线路上间隔设有若干无源驱雷器，无源驱雷器安装在输变电线路的输电铁塔上。

所述发电场四角处各设一个有源和无源驱雷器。

所述相邻两无源驱雷器之间间距为400-800mm。

所述有源和无源驱雷器包括机架，机架上端设有第一金属外罩，第一金属外罩上设有若干放电通孔，第一金属外罩外壁上对应放电通孔的位置设有中空放电针，中空放电针侧壁上设有若干开口，机架上端中部设有安装孔，安装孔内安装有纳米陶瓷绝缘子，纳米陶瓷绝缘子底部设有第一电极，第一电极与机架内壁之间设有间隙，第一电极通过接地线与大地连接，第一电极下方的机架上设有风机，机架上还设有电源、逆变器和变压器，电源通过导线依次与逆变器和变压器连接，变压器通过导线与纳米陶瓷绝缘子连接，电源通过导线分别与风机和雷电预警系统连接。

所述中空放电针末端设有若干一级放电针。

所述机架外部设有球形外壳。

所述第一金属外罩为铝金属外罩，所述第一电极为铝电极。

所述纳米陶瓷绝缘子设计为长短伞裙间隔状。

所述球形外壳采用钛合金或碳纤维等轻质材料

所述雷电预警系统包括雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器，雷电预警器、雷云电场强度测量仪和计数控制器分别通过导线与控制器连接。

所述电源与逆变器之间连接有控制开关，控制开关与雷电预警系统连接。

所述无源驱雷器包括第二金属外罩，第二金属外罩外壁上均匀设有若干放电针，第二金属外罩开口端内壁安装有绝缘子，绝缘子底部设有第二电极，第二电极与第二金属外罩内壁之间间隔设置，第二电极通过接地线与大地连接。

所述第二金属外罩为铝金属外罩，所述第二电极为高导或超导金属电极。

所述放电针末端设有若干一级放电针。

所述第二金属外罩内部设有单个或多个等离子发生仓。

所述等离子发生仓包括内金属罩，内金属罩开口端内壁安装有内绝缘子，内绝缘子底部设有内电极，内电极与内金属罩内壁之间间隔设置，内电极通过接地线与大地连接。

本发明采用上述方案，针对现有发电场及其输变电线路防雷存在的技术问题，设计了一种发电场与输变电线路驱雷装置，通过在发电场四周设置有源无源消雷器，充分利用发电场可供电特性实现有源和无源共同消雷，针对输变电线路长、无法提供电源的特点在输变电线路上间隔设置若干无源消雷器，实现有针对性的对发电场和输变电线路进行消雷，有效保护发电场和输变电线路。

附图说明：

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明有源和无源驱雷器结构示意图；

图3是本发明无源驱雷器结构示意图；

图4是本发明无源驱雷器另一结构示意图；

其中，1、发电场，2、有源和无源驱雷器，201、机架，202、第一金属外罩，203、放电通孔，204、中空放电针，205、开口，206、安装孔，207、纳米陶瓷绝缘子，208、第一电极，209、风机，210、电源，211、逆变器，212、变压器，213、雷电预警系统，214、一级放电针，215、球形外壳，216、控制开关，3、输变电线路，4、无源驱雷器，401、第二金属外罩，402、放电针，403、绝缘子，404、第二电极，405、等离子发生仓，406、内金属罩，407、内绝缘子，408、内电极，5、输电铁塔，6、接地线。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

如图1-4所示，一种发电场与输变电线路驱雷装置，包括设置在发电场1四周的若干有源和无源驱雷器2，发电场1连接输变电线路3，在输变电线路3上间隔设有若干无源驱雷器4，无源驱雷器4安装在输变电线路3的输电铁塔5上，充分利用发电场1可供电特性实现有源和无源共同驱雷，针对输变电线路3长、无法提供电源的特点在输变电线路3上间隔设置若干无源驱雷器4，实现有针对性的对发电场1和输变电线路3进行驱雷，有效保护发电场1和输变电线路3。

发电场1四角处各设一个有源和无源驱雷器2。

相邻两无源驱雷器4之间间距为400-800mm。

有源和无源驱雷器2包括机架201，机架201上端设有第一金属外罩202，第一金属外罩202上设有若干放电通孔203，第一金属外罩202外壁上对应放电通孔203的位置设有中空放电针204，中空放电针204侧壁上设有若干开口205，机架201上端中部设有安装孔206，安装孔206内安装有纳米陶瓷绝缘子207，纳米陶瓷绝缘子207底部设有第一电极208，第一电极208与机架201内壁之间设有间隙，第一电极208通过接地线6与大地连接，第一电极208下方的机架201上设有风机209，机架201上还设有电源210、逆变器211和变压器212，电源210通过导线依次与逆变器211和变压器212连接，变压器212通过导线与纳米陶瓷绝缘子207连接，电源210通过导线分别与风机209和雷电预警系统213连接，实现有源和无源共同进行驱雷，有效保护发电场的安全。

中空放电针204末端设有若干一级放电针214，实现微安级放电。

机架201外部设有球形外壳215，保护机架201内的设备。

第一金属外罩202为铝金属外罩，第一电极208为铝电极，性价比高。

纳米陶瓷绝缘子207设计为长短伞裙间隔状。

球形外壳215采用钛合金或碳纤维等轻质材料。

雷电预警系统213包括雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器，雷电预警器、雷云电场强度测量仪和计数控制器分别通过导线与控制器连接，实现智能检测雷云和驱雷。

电源210与逆变器211之间连接有控制开关216，控制开关216与雷电预警系统213连接。

无源驱雷器4包括第二金属外罩401，第二金属外罩401外壁上均匀设有若干放电针402，第二金属外罩401开口端内壁安装有绝缘子403，绝缘子403底部设有第二电极404，第二电极404与第二金属外罩401内壁之间间隔设置，第二电极404通过接地线6与大地连接，实现无需电源的情况下进行驱雷，有效保护输变电线路的安全。

第二金属外罩401为铝金属外罩，第二电极404为高导或超导金属电极。

放电针402末端设有若干一级放电针214。

第二金属外罩401内部设有单个或多个等离子发生仓405。

等离子发生仓405包括内金属罩406，内金属罩406开口端内壁安装有内绝缘子407，内绝缘子407底部设有内电极408，内电极408与内金属罩406内壁之间间隔设置，内电极408通过接地线6与大地连接，通过设计多个等离子发生仓，进一步提高电离效果，提高等离子产生的数量，确保消雷效果。

本发明的工作过程：

当发电场上方有雷云时，雷云中的电荷不断聚集，有源和无源消雷器2开始工作，通常雷云带负电荷，雷云中的负电荷不断聚集，根据库伦定律可知，同时大地上聚集大量正电荷，在异性电荷相吸的作用下，雷云中的负电荷不断呈漏斗状下降，当负电荷聚集到一定数量后，雷云中的负电荷与第一金属外罩202上的一级放电针214之间形成微安级放电，即产生一级放电，雷云电荷击穿外界空气与一级放电针214连通后，大量负电荷聚集在第一金属外罩202上，此时大地上聚集的正电荷通过接地线10聚集到第一电极208上，第一电极208上的大量正电荷与第一金属外罩202上的大量负电荷不断聚集，产生电压差，当电压差增大到一定程度时就会击穿第一金属外罩202与第一电极208之间的空气，产生毫安级放电，即二级放电，从而电离出大量的等离子体，在雷云电场激励下可产生大于30mC/s消散电荷(即大于30mA消散电流)，等离子体中的正离子不断向上扩散，离子扩散高度通常达800m以上，与雷云中的负电荷中和，削弱雷云，产生的负离子经接地线流入电流收集装置中，从而实现无源驱雷，在无源驱雷工作的同时，接通220V电源210，然后经逆变器211和变压器213的作用将220V电压变换成3万伏电压，并将3万伏电压传输到纳米陶瓷绝缘子207的线圈上，纳米陶瓷绝缘子207在高电压的作用下击穿纳米陶瓷绝缘子207与第一金属外罩202之间的空气，即实现介质阻挡放电方式强电离空气产生高浓度非平衡低温等离子体，根据我国气体电子学和静电学著名专家邱军林、白希尧等测试，采用上述强电离空气方式可产生浓度为1014/m3—1016/m3的等离子体，同时启动风机209，在风机209的作用下，高浓度等离子依次经过放电通孔203和中空放电针204，并从中空放电针204上的开口205处流出释放到空气中，根据美国国家宇航局(NASA)为在佛罗里达航天基地进行火箭筒引雷方式防雷，对地面自然尖端物(草木尖端)在雷云电场作用下产生的离子沿空间高度分布所作的探空测试表明，离子可漂移至800m以上的高空，因此正离子能够漂浮至雷云中，与雷云中的负电荷中和，削弱雷云，实现有源驱雷，同时本申请的驱雷装置还可以与雷电预警器、雷云电场强度测量仪、云层检测雷达、计数控制器和控制器辅助电子设备配合使用，实现智能化检测雷云和控制驱雷，通过将有源驱雷与无源驱雷装置的有效结合，使整体结构更加紧凑，同时实现多级放电驱雷和驱雷更加的安全可靠。

当输变电线路3上的无源驱雷器4上方有雷云时，通常雷云带负电荷，根据库伦定律，大地上聚集大量的正电荷，正电荷通过接地线聚集到第二电极404上，随着雷云中的负电荷不断聚集，在第二电极404上的正电荷与雷云负电荷相吸的作用下，雷云中的负电荷成漏斗状向下移动，当负电荷与一级放电针214之间的间距和电压差达到一定数值时就会击穿外界空气，从而形成一级放电，电离空气产生等离子体，一级放电针214与雷云中的电荷导通后，大量的负电荷聚集在第二金属外罩401上，第二金属外罩401上的负电荷与第二电极404上的正电荷再次形成电压差，随着负电荷和正电荷的不断聚集，电压差不断增大，当电压差到达一定数值后，击穿第二电极404与第二金属外罩401之间的空气，电离产生高密度的等离子体，即在雷云电场激励下通常产生大于30mC/s消散等离子体(即大于30mA消散电流)，有效中和引聚正负电荷，在5分钟内可中和10C以上的雷云与大地之间的电荷，正离子向空气中扩散与雷云中的负电荷中和，离子通常漂浮距离在800m以上，削弱雷云，负电荷经接地线6导入大地，从而达到稳定驱雷的目的，有效保护输变电线路3。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。