专利名称：体积型半导体消雷装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及防雷装置，尤其是由消雷针组、塔身、引下线及接地装置组成的消雷装置。
目前防雷技术一般采用避雷针，避雷针有吸引雷电的作用，所以虽能将雷电引到自身避免被保护物遭雷击，但并不能消雷，而雷击避雷针产生剧烈的电磁振荡，便周围生存强大的感应电磁场破坏强电及弱电设备；同时雷击避雷针易出现反击，数十到百千安的雷电通过避雷针到引下线和接地装置，使针和引下线的电位高达数万到数十万伏，可能向附近二米内的被保护物发生反击而至损，特别是人站在附近地面和接触引下线将遭受高跨步电压和接触电压危击生命；易燃、易爆物和弱电设备抗干挠差，雷击过电压或雷击放电火花将发生火灾和爆炸，烧毁设备。
近期初始应用半导体技术消雷，典型的中国专利说明书902027069就公开了一种半导体消雷器，起到了一定的消雷作用，但由于其消雷针体是用环氧玻璃钢棒外涂半导体漆制成，在高空十分恶劣的环境下，日晒夜露，风吹雨唰自然损害严重，如表面半导体漆老化脱落，甚至被风吹折可使其工作失效，而高空设备不便监控、检修，防雷消雷的稳定运行和可靠性无法保证和确定，又由于其设计的局限，雷击经常为侧面袭击被保护物根本无法解决，在天顶有强雷云时，其中和电流不足以使雷云电流减小到极限下，仍有产生雷击的可能。
本实用新型的目的是提供一种高强度，抗老化，不会折断针体，完全中和雷击电场至极限下不产生雷击，并能消灭侧击雷发生，运行稳定，安全可靠性好的体积型半导体消雷装置。
为达到上述目的，本实用新型由消雷针、塔身、引下线及接地装置组成。消雷针体由具有良好半导体特性的高强度碳素纤维制成，消雷针一至数个在塔顶向上辐射分布构成消雷针组，在塔高超过60m时，在距塔顶向下的塔身部分呈水平方向辐射分布双针数组构成水平针组。消雷针体内外表面涂层为憎水防腐层，针体半导体电阻20千欧～50千欧，抗压强度≤320MPa，抗燃400℃不燃烧，抗弯强度≥220MPa，抗弯强度≤500MPa，抗风速度≤55m/s，耐温范围-40℃～180℃，承受冲击电压1100KV三次，长度≥4850mm，重量≤6kg，最小外径≥24mm，消雷针顶部金属针≥330mm，消雷针体中部设有水平铜针；消雷针在同角面上相邻两针夹角≤27°；消雷针体上部设有均压环；消雷针体下部表面为纯导体原料涂层。
由于上述消雷针体采用体积整体具有半导体特性具抗弯、抗折、憎水、耐腐、不易老化的高强度碳素纤维制成，上行雷形成需有100A以上的上行先导电流，而体积型半导体消雷装置中的消雷针电阻足以将上行先导电流抑制到几十安培以下，抑制了上行雷的形成。100％向上发展的雷电均被半导体电阻消灭，而向上雷电约占雷击次数的50％以上。
由于消雷针在强电场下感应产生中和电流，在雷云下地面平均电场达到40KV/M时，能产生15MA中和电流，此时天顶有强雷云时可发生1～2m的电晕火花中和电流达安培级；这些电晕电流相应的电荷中和掉雷云中的一部分电荷，使雷云电场降到放电极限下，即能有效防止雷击产生，下行雷击次数大大减少，前述功能可消灭上行雷和中和下行雷，使总雷击次数降低75％，剩余25％雷击的主放电电流受半导体电阻的限制可减弱99.9％，即减弱到原主放电电流的0.1％，基本完全中和雷击电场至极限下不产生雷击，即消雷；并大大减弱雷电流的陟度(即延缓雷电流放电时间)。
消雷装置保护角达80°，较避雷针45°～56°，消雷装置地面保护范围是避雷针的11倍。
侧面移来的雷电由于有塔身中部水平针组的消雷作用，也完全能达到上述效果。
上述消雷针体的抗风速达55m/s，在塔高范围完全能防止针体折断，又由于针体耐温-40℃～180℃也超过环境标准，不至针体短期老化脱落，雷电流通过表面也无脱落烧痕，消雷针工作不会中断失效。憎水防潮特性，不至于发生绝缘破坏，保证消雷装置的电气稳定性，因此运行稳定，安全可靠性好，无需年年检修，省时、省工、省钱，既能消灭向上发展的上行雷，又能消灭天顶向下直面雷击的下行雷，还可消灭侧面移来的侧击雷；因其原理是消雷，所以避雷针无法保护的易燃、易爆物和弱电设备，由于消雷装置引下线无强电流引下的高电位，即无高跨步电压和接触电压及放电火花都可得到保护。
当下行强雷电发展太快，消雷装置的电晕电流的中和来不及抑制其发展，此时消雷装置允可落雷，由于半导体针电阻的限流作用，能使雷电主放电电流大大减弱；雷电通过消雷针表面时会形成电位差，可击穿针部某部分，此时设置在消雷针上半部的均压环便电流均匀流过针体表面，起到保证针表面电位均匀，不至因针表面的高电位差而击穿针体某部分至损坏，从而保证整个装置的稳定运行。因先导到达针体上流过的电流必须是从零逐渐上升的，其针上的电压不可能开始就达到最大值，设置同面针夹角较小25°±2°即两针距离较小，使针与针之间的空气放电电压低于针体间的沿针面放电电压，使针体电压在上升到其沿面放电电压前就发生两针间的闪路，把相邻针自动并联进去，第三、四……N根针都逐个自动并联，使消雷针达到总体的非线性，这样每个针体电压都整体一至，先达到高于空气放电电压，从而不发生雷电闪路。
下半部针体表面导体涂层，保证电流进入引下线到接地装置而引入地下，起到常规避雷针达到的作用，不至装置失效。
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型体积型半导体消雷装置的结构示意图。
图2是图1中水平针组的俯视图。
图3是图1体积型半导体消雷装置的消雷针体结构图。
如图1所示，体积型半导体消雷装置由消雷针1、塔身3、水平消雷针2、引下线及接地装置4组成。消雷针两针夹角25°，塔顶针组按强、多、弱雷区采用19、13或9针，图2可见，水平针组两根四组与水平面成上仰15°。针长5000mm，电阻31.5～38.5千欧，重量6kg，直径24mm，引下线两根，电阻小于10欧姆。消雷针1成向上放射状分布，水平针组设置为塔高超过60m时，距塔顶30m一层。
消雷针上半部针体9上有均压环5，它能使消雷时各方向所受雷电压趋于均匀，避免局部电压过高而损坏针体，从而又增加了消雷效果，针体中间设有水平铜针6，作用效果与塔顶铜针一样，产生1～2m电晕火花中和电荷。
图3为消雷针体结构图，最尖端为尖端铜针7，长度≥330mm，直径5mm，有铜头8固定在针体上，针体表面涂有防潮防腐层10，加设的水平铜针6与消雷针下半部针体11相连，下半部针体11的上端装铜夹箍12，下端装铜夹箍14，中间为铜丝网13，用于消雷针受雷击时，电流通过至引下线4，传到地下，为保万无一失在铜夹区下半部针体涂有导体层15，下半部针体11与基坐16相连。
上述消雷针组视雷击强弱程度，建筑物高度有各种组合布置，广泛应用电力、广播、电视、邮电通信、石油、化工、建筑、国防、气象、地震等诸多领域中。
权利要求1.一种由消雷针，塔身，引下线及接地装置组成的体积型半导体消需装置，其特征是所述的消雷针针体由具有良好半导体特性的高强度碳素纤维制成，消雷针一至数个呈向上辐射分布设置在高建筑物顶部构成消雷针组。
2.一种由消雷针，塔身，引下线及接地装置组成的体积型半导体消雷装置，其特征在于所述的消雷针二至数个，当建筑物超过60m，消雷针设置距建筑物顶向下塔身部分呈水平方向辐射分布构成消雷针组，包括塔顶向上辐射分布针组。
3.如权利要求1或2所述的体积型半导体消雷装置，其特征在于所述的消雷针体表面涂层为憎水防腐层，针体半导体电阻20千欧～50千欧，抗弯强度≥220MPa，抗风≤55m/s，长度≥4850mm，重量≤6kg，最小外径≥24mm，耐温范围-40℃～180℃，承受冲击电压1100KV三次。
4.如权利要求1或2所述的体积型半导体消雷装置，其特征是所述的针组在强、多、弱雷区采用19、13或9针针组，处于同一扇面两针夹角为23°～27°，塔身的水平针组两根一组，对水平面上仰15°±1°，至少四组。
5.如权利要求1或2所述的体积型半导体消雷装置，其特征还在于所述针体上部设置均压环，针体中部设水平铜针。
6.如权利要求1或2所述的体积型半导体消雷装置，其特征在于消雷针针体下部表面为导体原料涂层。
专利摘要本实用新型公开了一种能消灭上行发展雷电，下行雷云直击雷电及侧面漂移雷电的体积型半导体消雷装置，它由消雷针、塔身、下行线及接地装置组成，消雷针是半导体高强度碳素纤维制成，消雷针组呈辐射分布在塔顶，还在塔身上呈水平方向辐射分布针组；针线上半部有均压环，中部设水平铜针，下半部分外表面涂导体层，该消雷装置运行稳定，安全可靠，广泛使用各行业作灭雷保护。
文档编号H01T19/04GK2269005SQ9623965
公开日1997年11月26日 申请日期1996年10月15日 优先权日1996年10月15日
发明者郑佑红, 李 浩, 陈望斌, 刘先进 申请人:郑佑红, 李 浩, 陈望斌