[发明专利]一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法

权利要求书

1.一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：包括引弧尖端(12)、灭弧装置和底部螺杆(13)，引弧尖端(12)设置在灭弧装置的顶端，底部螺杆(13)设置在灭弧装置的底端并接地设置，灭弧装置包括一个及以上的密封灭弧单元(A)，密封灭弧单元(A)与密封灭弧单元(A)首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地。

2.根据权利要求1所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封灭弧单元(A)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)。

3.根据权利要求2所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封管还包括陶瓷管(3)和保护外壳(5)，保护外壳(5)设置在陶瓷管(3)的外侧，裙边(4)设置在保护外壳(5)的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：上电极(1)包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管(3)内，下电极(6)包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管(3)内，且与底部金属电极连接。

5.根据权利要求1所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：密封灭弧单元(A)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅(9)，灭弧栅(9)横向长度大于密封管的二分之一内径。

6.根据权利要求5所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：上电极(1)的底部设置有上尖端电极(8)，下电极(6)的上端设置有下尖端电极(11)，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)相对竖直设置，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)均为石墨电极。

7.根据权利要求6所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：灭弧栅(9)由绝缘材料制成，灭弧栅(9)设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅(9)相间设置，同一半圆上的灭弧栅(9)之间设置有凸墩(9)，一个半圆内侧壁的凸墩(9)与另一个半圆内侧壁的灭弧栅(9)相对设置。

8.根据权利要求7所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针，其特征在于：还包括反冲灭弧单元，反冲灭弧单元设置在密封灭弧单元(A)的顶端，反冲灭弧单元包括接闪电极、反冲管体、反冲管裙边和底部接闪电极，接闪电极设置在反冲管体的顶端，反冲管裙边设置在反冲管体的侧边，反冲管体内部设置为反冲空孔，反冲空孔的低端设置有底部接闪电极，所述接闪电极和底部接闪电极均为石墨电极，反冲管体内设置有绝缘液体，所述底部接闪电极密封设置在反冲空孔的底部。

9.根据权利要求1-7所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针的方法，其特征在于：方法包括如下步骤，

步骤1：雷电形成前，雷云与大地之间形成一个雷电场，由于静电感应，绝缘管内感应出与雷云极性相反的电荷，并在密封的绝缘管中积聚，由于液体是不可压流体，所以电荷无法自由移动，最终会在绝缘管内形成电弧链；极性相同的电荷间产生互相排斥的库仑力，由于绝缘管密封，库仑力作用在管壁上形成反作用力，截断感应电荷链；

步骤2：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波；

步骤3：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油(2)上时，静止的绝缘油(2)某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递；

步骤4：由于密封管内设置有灭弧栅(9)，电弧在密封管的长度变长，同时设置凸墩(9)增加密封管的表面积，液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，集中对电弧通道进行冲击灭弧，完成灭弧。

10.根据权利要求9所述的一种衰减雷电流强度和陡度避雷针及其方法，其特征在于：步骤2的具体过程为:在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波；

步骤3的具体过程为：当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹；

步骤4的具体过程为，液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，完成灭弧。