[实用新型]一种基于电容储能的雷电储存和防护装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于电容储能的雷电储存和防护装置，特别是涉及一种适用于储存雷电电能、对防止被保护物体被雷击的雷电储存和防护装置。

背景技术

据雷电研究资料可以归结雷电大致特征：雷电是产生在云云之间或云地之间的一种非常强烈的放电现象。雷云电位大约为几百兆伏特，云地之间的放电电流大约为几十千安培，放电时间大约为几十微秒，两重复放电的间隔时间大约为几十毫秒，重复放电的次数大约为几十次，一次闪电大约释放几十库伦的电量，放电闪电长度大约为几公里，闪电通道的直径大约为几十厘米。

可见，雷电具有非常巨大的能量。雷电能量取之不尽用之不竭，如果能被储存利用，将为人类造福。使用雷电电能，是人类的一个梦想。但由于雷电具有高电压、大电流、放电时间短和瞬时功率特别大的特点，让人望而生畏，器件难以适用。雷电储能研究进展十分缓慢。迄今为止，未见到较为可行的技术方案。

雷电能量作用在物体上，破坏力极大。雷电直接击在地面物体上，对物体造成直接效应危害。雷电还通过电磁感应等对物体造成间接效应危害。雷电会造成人员伤亡、建筑物受损、电子元件损坏、设备故障。雷电危害很容易发生、会多次发生、会不定期发生，已非常严重地影响到了人们的生产生活。雷击灾害统计资料显示，雷击灾害造成的损失十分巨大。雷电灾害成为世界十大自然灾害之一。

雷电防护包括对直接效应危害和对间接效应危害的防护。避雷针在直接效应危害的防护中发挥了重要的作用，但雷击避雷针时，雷电电磁感应还比较强，二次效应的破坏力还比较大。作为雷电间接效应危害防护的电涌保护器由于现有器件功率不够等原因，在有些场合下还难以满足要求。

由于雷云距地面较高，不便于直接测量；雷电的参数，难以在实验室精确模拟，这些都影响了雷电能量存储利用技术和雷电的防护技术研究的开展，很多技术问题还没有解决。

近年来，电容器制造技术，特别是超级电容器的制造技术取得了飞跃发展。超级电容器（又名电化学电容器、双电层电容器、黄金电容、法拉电容），在很小的体积下达到上千法拉级别的电容量。这为雷电存储和防护技术，提供了新的硬件条件，为解决以上问题开辟了新的途径。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高雷电防护能力的基于电容储能的雷电储存和防护装置。

本实用新型进一步要解决的技术问题是提供一种进行雷电电能利用装置。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种基于电容储能的雷电储存和防护装置，其特征在于：包括储存雷电放电能量的电容储能单元，所述电容储能单元包含电容器。

作为优选，所述电容储能单元还包括与电容储能单元并联的电涌保护器件；所述电容储能单元通过固体或流体接地体与地相连。

作为优选，还包括用于耗散雷电能量的延缓单元；还包括用于承接雷电的接闪器，所述接闪器为富兰克林型避雷针、双极性空间电荷放电分散型避雷针、双极优化型避雷针、优化型避雷针或闪盾型避雷针；所述接闪器的接地引线与电容储能单元相连后与地相连。

作为优选，所述延缓单元包括延缓电阻；所述延缓电阻通过与电容储能单元串联或并联后再与地相连；所述延缓单元还包括延缓电感；所述延缓电感通过与电容储能单元串联或并联后再与地相连；所述延缓电感为空心电感、铁氧体磁芯电感、非晶体磁芯电感或纳米磁芯电感。

作为优选，还包括充电控制单元，所述充电控制单元包括电阻器、升压电路、电池、控制电路和探头，所述升压电路一个输出端通过电阻器与电容储能单元相连，升压电路另一个输出端直接与电容储能单元相连，升压电路的输入端与电池相连，探头通过控制电路与升压电路相连。

作为优选，所述电容储能单元包括至少两个。

作为优选，所述电容储能单元并联。

作为优选，所述电容储能单元之间连接有电涌保护器件，所述电涌保护器件为空气间隙、多层间隙、气体放电管、压敏电阻器和瞬态抑制二极管；所述电容储能单元包括电压延缓电路和电容储能电路；所述电压延缓电路包括至少两级电压延缓支路；所述电压延缓电路包括脉冲电容和隔离器件；所述隔离器件为开关型防雷器件或限压型防雷器件；所述接闪器通过延缓电阻与电容储能单元连接，电容储能单元之间并联，电容储能单元之间连接有电涌保护器件。

作为优选，还包括与储能电容相连的逆变单元；逆变单元的两根输入线并联到储能电容的两端，两根输出线并联在用电负载两端。

作为优选，电涌保护器中有电容储能单元，所述电容储能单元和其它的电涌防护单元并联，电涌防护单元之间连接有退耦器件。