通讯及电力铁塔场控无晕避雷针.doc

通讯铁塔场控无晕避雷针
产品说明书

2013年6月27日
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目 录
一．概述 1
二、雷电的先导机理 1
1、雷电的形成及雷电先导 1
2、传统富兰克林避雷针存在的缺点 2
3、我司场控无晕避雷针的优点 3
三、产品原理 4
四、产品功能特点 5
1.产品结构 5
2.主要参数特性 6
3.产品特点 6
4.产品工作示意图 7
五、安装说明 7

架空输电线路场控无晕避雷针
一．概述
我司场控无晕避雷针适用于10kv及以上架空线路的防雷。该避雷针在普通弗兰克林避雷针的基础上加装了储能和放电控制装置，改善了避雷针的放电特性，在提高接闪率的前提下降低了雷电流冲击，从而起到泻放直击雷、降低感应雷的目的。而普通弗兰克林避雷针是一个带有尖端的接地物体，在雷云逐渐靠近的过程中，会产生电晕放出大量的反极性空间电荷，影响雷云放电时的发展路径。这也就是普通避雷针保护角小，绕击率高的主要原因。
本产品经长期防雷研究和大量的高压试验而取得的最新研究成果。通过结构设计达到空间电场骤变引雷、在雷电场建立期间不产生电晕现象，从根本上解决了接雷设备由于要求首先产生上行先导放电而采用小尺寸结构产生的电晕放电问题；在防雷效果上保证“万无一失”，在结构上保证“功能有效”，在安装施工上“简便易行”。
同时，本公司还提供雷击监测仪，可记录雷击发生的时间、次数、幅值，供运检人员查询故障时调用。

二、雷电的先导机理
1、雷电的形成及雷电先导
雷电放电是雷云对大地或雷云之间或雷云内部的放电现象，地球上平均每天约发生800万次雷击。雷电放电通道的形状主要是线状的，有时在云层中能见到片状雷电，个别极为罕见的情况下会出现球状雷电。雷云与地之间的线状雷电可能从雷云向下开始，叫下行雷。下行雷又可分为正下行雷与负下行雷，最常见的（约90%）是带负电的雷云向下放电即负下行雷的线状雷电，球状雷电则极为罕见。
雷云中电荷密集处的电场强度达到2500～3000kV/km时，将首先出现向下发展的放电，这种放电称为先导放电。先导每极发展的速度约为107m/s，延续时间约为1μs，总的平均速度为（1～8）×105m/s。当先导接近地面时，地面较突出的部分会开始迎着它发出向上的放电，这种放电称为迎面先导。迎面先导可以是一个，也可以有几个。当迎面先导的一个与下行先导的一支相遇时，就会产生强裂的中和效应，出现极大的电流（数十到数百kA），并伴随着雷鸣和闪光，这就是雷云放电的主放电阶段。主放电存在时间极短，约为50～100μs。主放电电流的波头时间约0.5～10μs，平均时间为约2.6μs。雷云中可能存在着几个电荷中心，在第一个电荷中心完成上述放电过程之后，可引起第二个、第三个中心向第一个中心放电，因此雷云放电通常是多重性的，每次放电相隔时间约0.6ms到0.8s（平均为65ms），放电的数目平均为2～3个，最多记录到42个。

雷云电荷分布图
2、传统富兰克林避雷针存在的缺点
目前最常用的避雷方法基本上还是采用避雷针（避雷线）。它的原理是：利用自身高度使雷云下的电场发生畸变将雷击放电引到避雷针上。这种方式尽管简单，但存在许多缺陷。
●发生绕击；
大量的研究及实践证明，传统避雷针的绕击率大约在1%左右，可见使用避雷针时被保护物遭受雷击的危险性还是很大的。
●有反击发生；
如果接地电阻的阻抗过高会形成高电压，造成避雷针及引下线对保护物的反击。各种电力线、电话线、广播线、天线对避雷针及引下线的距离过近易发生绝缘击穿而损坏；另一方面，有些装置避雷针的接地网腐蚀严重，其电阻高达几十欧，这也会造成反击。
●引起感应过电压；
在强大的雷电流（数十千安～上百千安）以极快的速度（微秒级）沿避雷针及引下线进入地中的过程中，会在被保护物上形成感应过电压而造成事故。
对架空导线，当50m以外落雷时，感应过电压一般可达250~500kV，甚至更高，这也会造成部分输电线路跳闸。
3、我司场控无晕避雷针的优点
●无电晕：
我公司生产的避雷针经过权威机构测试电晕电流是0.00nA，因此不会产生电晕；而其它厂家的避雷针针尖电晕放电会产生带电荷的空气屏蔽层，严重影响避雷针的引雷效果，容易发生绕击；
●保护角大：
我们的保护角经过权威机构测试达到78度，而其它厂家的避雷针保护角不超过50度，保护角是衡量避雷针最重要的指标，尤其是输电线路跨距大，如果保护角不够，即使在铁塔上安装了避雷针，雷击还是会打到导线上，发生绕击；
●大幅降低雷击电流峰值：
当电场增加到能够启动场控无晕避雷针时，避雷针产生的脉冲式放电电流，这样就可通过多次可控放电来减小的平均单次放电电流，一般小于7kA。●安装方便：
我们的避雷针结构先进，体积小，重量轻，安装方便，无需停电，更不需要在铁塔上打孔，不破坏铁塔结构；而其它厂家的避雷针，体积大，需要停电安装。
●雷击监测装置：
我们配套的雷击监测装置可以无线查询，查询距离超过2公里，而其它厂家的查询距离只有100米。

三、产品原理
普通弗兰克林避雷针是一个带有尖端的接地物体。在雷云逐渐靠近的过程中，会产生电晕放出大量的反极性空间电荷，影响雷云放电时的发展路径。这也就是普通避雷针保护角小，绕击率高的主要原因。
所有用于避雷的装置如果带有放电的尖端，在雷云电场中必然会出现预先电晕放电，产生大量的反极性空间电荷，出现雷电绕击率高和保护角不稳定是必然的。
场控无晕避雷针系统由于结构设计保证，在雷云逐渐靠近时，不产生电晕放电，在其上空没有反极性空间电荷层减弱放电器前方的电场。当空间电场增强到可以使放电器动作时，产生的任何一次放电电弧都会使放电器前方的电场进一步畸变，畸变并增强的电场又将电弧前方的空气电离，最后产生由放电器向上发展的上行雷电流。

当场控无晕避雷针安装处附近的地面电场强度较低时（如雷云离场变优化避雷器及被保护对象距离较远等情况），雷云不会对地面物体发生放电，此时场控无晕避雷器针头的贮能装置处于贮存雷云电场能量工况，由于动态环的作用，针头上部部件（动态环和主针针尖）处于电位浮动状态，与周围大气电位差小，因此几乎不发生电晕放电，即保证了在引发发生前针头附近的空间电荷很少的要求。

当雷云电场上升到预示它可能发生对避雷针器及周围被保护物发生雷闪时，贮能装置立即转入释能工况，这一转变使主针针尖的电场强度不再被动态环限制，针尖电场瞬间上升数百倍，使针尖附近空气迅速放电，形成很强的放电脉冲，因没有空间电荷的阻碍，该放电脉冲在雷云电场作用下快速向上发展成上行先导，去拦截雷云底部先导或进入雷云电荷中心。如果第一次脉冲引发不成上行先导，贮能装置即又进入贮能状态，同时使第一次脉冲形成的空间电荷得以消散，准备第二次脉冲产生。如此循环总能成功地引发上行雷。
四、产品功能特点
1.产品结构

场控无晕避雷针结构示意图
2.主要参数特性
⑴有效保护角 78°(一般的避雷针保护角<50°)
⑵雷电流平均值 < 7kA，大幅减少了雷闪时的感应过电压
⑶雷电流波头 <5kA/μs
⑷最大可通过雷电流 200kA
⑸全针重量 0.4kG
⑹针体高度 0.2米（可加延长管）
⑺针体最大直径 0.4米
⑻抗风强度 12级风力
⑼电晕电流 <0.00nA，不会因为产生电晕屏蔽而失效
⑾接地电阻≤10Ω（一般地区）。
≤30Ω（在高阻区及无人区）。
⑿安装方便，无需停电,使用期内免维护。
3.产品特点
(1) 场控无晕避雷针有一个相当大的几乎不遭受绕击的保护区域。
(2) 场控无晕避雷针通过产生向上放电来减少绕击和增大保护角的，达到78度。
(3) 场控无晕避雷针的放电时间比富兰克林避雷针平均提前13.3μs。
(4) 在电场增加到能够启动场控无晕避雷针时，避雷针产生的脉冲式放电电流，这样就可通过多次可控放电来减小的平均单次放电电流，一般小于7kA。
(5) 场控无晕避雷针无电晕电流，不会因为产生电晕屏蔽而失效，从而保证良好的引雷状态。

4.产品工作示意图

五、安装说明
⑴场控无晕避雷针可做为独立系统立于各类建筑物上。用于保护铁塔时，直接装在杆塔顶部，根据塔的大小可选择装一支或两支。
⑵场控无晕避雷针系统的接地电阻应符合相应场所的要求，但最大值应小于30Ω。
⑶场控无晕避雷针通过螺栓直接固定在铁塔或水泥塔上,下图所示:
远距离通信天线
太阳能板
雷击监测装置

场控无晕避雷针主体
避雷针安装夹具
雷击监测 装置
雷击监测安装位置

现场安装照片：