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等离子避雷工作原理及技术参数

浏览:6585  来源:通信人在线  日期:2019-09-15


雷击是雷暴云电荷与地面物体上感应电荷间的电击穿现象。地面上的绝缘体上没有感应电荷,因此不会遭雷击。金属导体是感应电荷的载体,易遭雷击。若能使导体上的感应电荷消失,则雷击就不会落到这个导体上,这将成为另一种雷电防护思路。这就是我国庄红春教授2002年发明的等粒子避雷装置。

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1、等离子避雷球工作原理

在被保护物的关键部位表面覆盖上一层大气等离子体气层,可以把表面感应电荷及时传导到空气中。而到达空气中的带电粒子(即离子)不可能同极性积聚太多,因此不再会产生能够击穿空气的高电场强度,所以就不会成为雷击点。也就是说,在表面覆盖上一层等离子体气层的被保护物不再会遭受雷击。这就是大气等离子体的避雷功能。

这一功能实际上是由于等离子体气层在雷的电场作用下极化而产生的屏蔽作用所致,这一屏蔽作用有个建立过程,即弛豫时间。只有当弛豫时间与雷闪的电场的时间变化量级相当时,才能及时屏蔽,起到避雷作用。

计算表明,等离子气层的带电粒子浓度必须超过109/立方厘米,才能使弛豫时间小于30μs,才来得及实现避雷功能。这样的等离子体气层厚度只要不低于2 cm即可,因此气层对通常的广播、电视和雷达等无线电波无显著的影响。产生这样浓度和厚度的大气等离子体气层在理论上和工程上都是可行的,因此大气等离子体的避雷功能就成为一种实用的避雷新手段。

等离子避雷是基于等离子体中正负带电粒子在雷云电荷或先导电荷产生的脉冲电场作用下的极化迁移,把被保护物表面的感应电荷及时地散布到空气中,而在空气中的电荷具有均匀化的趋势,使得被等离子体覆盖的表面附近电场强度和电流密度达不到击穿空气的数值,从而使被覆盖表面的免遭雷击。

等离子避雷也是基于极化产生的同号电荷能够对消未被等离子体覆盖表面上的感应电荷,因此使得未被覆盖表面附近的电场强度消失或减弱,从而使未被等离子体覆盖表面免遭雷击。

这两个作用使得被等离子体气层覆盖表面和未被覆盖但与等离子体极化电荷相连的表面都不会出现高电场强度,从而都可以避免遭到雷击的可能。

等离子避雷系统对消强电磁辐射时,由微机全自动的进行监测、控制和防避,不依赖于接地电阻的大小,特别适用于无法接地或接地电阻不易降低的场合,例如移动通信车、高山顶上的移动通信基站、雷达站等。

2、等离子避雷装置技术参数

等离子避雷装置如图2-1所示;等离子避雷装置主要技术参数(包括外形尺寸等)如下表2-1所示;其防雷保护半径R如图2-2所示;其外形尺寸及质量(不含安装支架、控制箱及雷电预警器)如下表2-2所示。

2-1:等离子避雷装置示意图

2-1:等离子避雷装置主要技术参数

2-2:等离子避雷装置防雷保护半径

2-2:等离子避雷装置外形尺寸及质量

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