[发明专利]一种断续式脉冲电晕放电避雷针

说明书

本发明涉及一种电晕放电避雷针

在欧洲公开的专利说明书EP-A-0，060，756描述了这种类型的避雷针，它包括一个与地绝缘的尖头，其尖头的底面通过放电装置与地相连接。该尖头还与直流正电压发生器相连接，以产生一个足够高的电压，使在尖头末端的周围大气电离（电晕放电）。

用这种方法在尖头的末端处形成电离的空气等离子区域，它具有比周围空气高得多的电导性，促使向避雷针进行快速放电，因此提高了它的效率和作用半径。

但是，在避雷针尖头附近的导电性的增加具有局部减低电场的作用，因此它抑止了已升高到正电位的尖头的电晕放电的刷形放电特性的形成，而刷形放电可以构成一个改善避雷针的效率的合适的电极。

此外，上面描述的装置只能在具有带负电荷的（负型雷）的情况下工作，在欧洲国家90%是相应于这种情况的，假如不计及山区，还能更多些。

本发明的避雷针减轻了上述的缺点，因为在这种避雷针中电晕放电不是连续产生而是断续产生的，因此，每次放电，在尖头附近前次的放电的残余电荷量可以忽略。根据需要，施加的电位可以是两种极性中的任何一种。

更确切地说，本发明提供了一种电晕放电避雷针，它包括一个与地绝缘的尖头，该尖头的底面通过放电装置与地面相连，该避雷针适用于电离该尖头末端的周围大气。该避雷针还包括适于周期性地减小该尖头的电位值，减至小于维持其电晕放电的电位值，因此就产生了周期性的和断续的电晕放电脉冲。

于是，当在避雷针上施加一电波或一串电波时，就产生了电流脉冲，此电流脉冲很快就消灭了，因为，尖头的电位返回到临界值以下，不足以维持其放电。在如此短时期内的瞬变现象可以发出最大的瞬时电流，并且产生了其它的有利现象（“流光”（Streamers），点火一电子（Seed-electtrons），确保了避雷针的最大效率。

一个有利之处是，断续放电的脉冲重复频率不小于20HZ。

在这样的情况下，已经观测到由带正电的尖头产生的第n次刷形放电与第（n-1）次在通过空气时的放电遵循同样的路线。并且这种“信道记忆”现象随着脉冲重复频率的增加而增加。对这种瞬变现象已有人进行了研究，特别是，E·伯杰（E·Berger）的论文，名为“在正的点一面间隙中，放电对后续放电形成的影响”（第二届关于气体放电的国际会议，电子工程师学会出版，90期，伦敦，1972年）和“在大气中，电晕放电对后续放电的影响”（第三届关于气体放电的国际会议，电子工程师学会出版，118期，伦敦·1974年）;以及G·哈特曼（G·Hartmann）和I·加利姆伯蒂（I·Gallimberti）的论文，名为“亚稳定分子对流光进程的影响”（物理放电杂志，1975年，第670页至680页）。

另一有利之处是，断续放电的脉冲重复频率不大于2000HZ。

已经观测到，在频率大于几个KHZ时，避雷针效率的增加就降低了，并且愈来愈接近于产生连续电晕放电的避雷针的效率。

尖头的电位比产生电晕效应的临界电压大的时间最好不小于1微秒（μs），并且不大于100微秒（μs）。实际上，这个值的范围可以确保电晕放电的产生和减轻参数的无规波动否则可能阻止电晕效应出现。

尖头电位的峰值最好不小于产生电晕效应的临界电压的110%。

使用刚高于上述的临界电压，则在所有情况下，放电现象的暂态特性增加了，因此使瞬时电流变为最大。（在下面的叙述中，一般假设上述临界值具有相同的绝对值，而不管其是正极性或负极性。但是，如果正或负的临界值实质上其绝对值不同时，可以采取适当的措施来调整加到避雷针上的电压，如上面说明的那样可以把加到避雷针上的电压看作为实际的临界电压的函数，而并没有越出本发明所涉范围）。

一种实施方案是把尖头连接至能产生电流的重复波的电流发生装置上，该重复波在尖头的周围大气中进行放电，其方式是以相同的重复频率产生间歇放电。

另一种实施方案是把尖头连接到电位发生装置上，从而由发生装置加到尖头上的电位是可变的，该电位的形式是重复波或重复波列，其波的峰值（或波列，其第一个半周期与周围大气的极性相反的峰值）的绝对值大于产生电晕效应的临界值。只有在由雷暴产生的环境电场所造成的自然放大存在的情况下，需要绝对峰值超过电晕放电的临界值。

换句话说，可以这样来配置避雷针，使由波或波列中第一个半周期（它们具有与周围大气相反的极性）加到尖头上的峰值振幅电位的绝对值，总是大于产生电晕效应的电压临界值。