本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，屬于雷電防護(hù)研究技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專利技術(shù)的弧形高壓電極在已有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了弧形均壓網(wǎng)和球電極，其中球電極固定在中心支撐棒的一端；高壓電極的平面均壓網(wǎng)平鋪在平板狀支撐架的下表面，弧形均壓網(wǎng)平鋪在徑向弧形支撐桿的下表面。本發(fā)明專利技術(shù)提出的能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，可以滿足模擬自然雷中，下行先導(dǎo)對(duì)低壓側(cè)物體的影響。而且本發(fā)明專利技術(shù)的高壓電極還具有整體設(shè)備的重量輕、成本低、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，屬于雷電防護(hù)研究
技術(shù)介紹
在科研人員研究雷擊地面物體的過(guò)程中，常需要進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中高壓電極會(huì)被施加極高的電壓來(lái)模擬雷電，場(chǎng)強(qiáng)極大。但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)采用的高壓電極卻因?yàn)殡姌O幾何形狀的原因，在低壓側(cè)物體上感應(yīng)的表面場(chǎng)強(qiáng)非常弱，達(dá)不到產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的目的；而經(jīng)改良的平板高壓電極(一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的高壓電扱，申請(qǐng)?zhí)?01110304013. 4)，雖然能使在低壓側(cè)物體上感應(yīng)的表面場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到研究要求，但隨著高壓側(cè)和低壓側(cè)距離的增大，所需使用的平板電極自身尺寸也要相對(duì)增大，難以使用均壓環(huán)消除高壓電極自身的”邊沿效應(yīng)”，令放電常發(fā)生在平板電極的邊沿。另外，由于放電路徑在板電極上位置的不確定性，以致于不利于觀測(cè)，所以必須在中間安裝棒電極，使放電路徑固定在棒電極的頭部，但 這種做法會(huì)使負(fù)極性流注較易發(fā)展起來(lái)，不利于上行先導(dǎo)的發(fā)展。因此需要一種高壓電極，能夠擁有平板高壓電極的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又能解決平板高壓電極的缺點(diǎn)，用以模擬雷電下上行先導(dǎo)的發(fā)展。傳統(tǒng)的繞擊模擬實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域，一般采用棒電極作為高壓電極。這種棒電極的幾何形狀使這種電極具有以下幾個(gè)缺點(diǎn)。I、棒電極棒身是裸露的，在施加負(fù)極性高壓時(shí)，放電路徑很可能從棒身起始，使放電路徑的起始位置不確定，難以觀測(cè)；2、由于棒電極自身的幾何形狀，縱使在電極施加極高的電壓，但空間的強(qiáng)電場(chǎng)區(qū)域仍基本集中在高壓棒電極的頭部周圍，低壓側(cè)物體的表面場(chǎng)強(qiáng)卻非常小，使上行先導(dǎo)的起始條件難以滿足；3、傳統(tǒng)棒電極直徑一般均在Im以下，難以模擬自然雷半徑達(dá)4m的電暈鞘。隨后為了解決棒電極自身的缺點(diǎn)，平板高壓電極(申請(qǐng)?zhí)?01110304013. 4)被作為高壓電極使用，這種電極的幾何形狀雖然輕便以及能在低壓側(cè)物體表面產(chǎn)生較大的場(chǎng)強(qiáng)，但這種電極具有以下幾個(gè)技術(shù)缺點(diǎn)。I、該專利在高壓側(cè)與低壓側(cè)的距離較大時(shí)，所需使用的板電極尺寸較大，使用傳統(tǒng)的均壓方式(如均壓環(huán)、拋光等)難以消除其自身的邊沿效應(yīng)，使放電常發(fā)生在板的邊沿。2、該專利較大的板電極雖使用蛛網(wǎng)形結(jié)構(gòu)較為輕便和方便懸掛，但在長(zhǎng)期使用后，板結(jié)構(gòu)仍容易變形彎曲，而巨大的平板在加工時(shí)也較為困難。3、平板電極放電位置的不確定性，使得觀測(cè)較為困難，雖然該專利在平板電極上安裝棒電極來(lái)解決這ー問(wèn)題，但棒電極的存在，使負(fù)極性流注的發(fā)展條件變得充分，從而使空間場(chǎng)強(qiáng)發(fā)生畸變，不利于上行先導(dǎo)的發(fā)展。綜上所述，現(xiàn)有的高壓電極形狀雖能滿足繞擊模擬實(shí)驗(yàn)在某些方面的需求，但仍有著較大的改良空間。在雷電防護(hù)領(lǐng)域，迫切需要一種可以模擬雷電情況下上行先導(dǎo)起始及其發(fā)展特性的電極裝置。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提出一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電扱，該電極結(jié)合傳統(tǒng)棒電極以及板電極的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)板高壓電極(申請(qǐng)?zhí)?01110304013. 4)的缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠模擬雷電下行先導(dǎo)對(duì)低壓側(cè)物體的影響，用于模擬雷電實(shí)驗(yàn)中，在低壓側(cè)物體感應(yīng)足夠強(qiáng)的電場(chǎng)，從而產(chǎn)生上行先導(dǎo)。 本專利技術(shù)提出的能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，包括均壓環(huán)、平面均壓網(wǎng)、弧形均壓網(wǎng)、多個(gè)徑向支撐桿、多個(gè)徑向弧形支撐桿、支撐環(huán)、中心支撐棒、中心固定板和球電極；所述的中心固定板固定在中心支撐棒的一端，中心支撐棒垂直于中心固定板，所述的球電極固定在中心支撐棒的另一端；所述的多個(gè)徑向支撐桿的一端分別固定在中心固定板上，多個(gè)徑向支撐桿之間通過(guò)多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)相對(duì)固定，多個(gè)徑向支撐桿和多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)組成平板狀支撐架；所述的多個(gè)徑向弧形支撐桿的一端與成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)中直徑最大的支撐環(huán)相對(duì)固定；所述的均壓環(huán)由多個(gè)均壓管和多個(gè)均壓環(huán)支撐板組成，多個(gè)均壓管通過(guò)所述的均壓環(huán)支撐板固定成一個(gè)圓環(huán)狀的均壓環(huán)，均壓環(huán)通過(guò)均壓環(huán)支撐板固定在所述的多個(gè)弧形支撐桿的另一端；所述的平面均壓網(wǎng)平鋪在平板狀支撐架的下表面；所述的弧形均壓網(wǎng)平鋪在徑向弧形支撐桿的下表面。本專利技術(shù)提出的能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，可以滿足模擬自然雷中，下行先導(dǎo)對(duì)低壓側(cè)物體的影響，相對(duì)于已有技術(shù)，具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)I、本專利技術(shù)的弧形高壓電極中板部分的邊沿采用了圓弧設(shè)計(jì)，并安裝均壓環(huán)，相對(duì)已有技術(shù)，在避免高壓電極邊沿對(duì)導(dǎo)線放電時(shí)更具有優(yōu)勢(shì)，使放電路徑不能從均壓網(wǎng)的邊沿起始，從而解決技術(shù)缺點(diǎn)I。均壓環(huán)由中空的鋼管彎曲而成，因此減輕了整體設(shè)備的重量。2、本專利技術(shù)的弧形高壓電極頭部舍棄了原來(lái)的棒電極，采用球電極，避免了在電極施加高壓時(shí)，在棒電極頭部產(chǎn)生負(fù)極性流注，使得上行先導(dǎo)的起始和發(fā)展更為有利，并解決了已有技術(shù)的平板電極放電位置的不確定性引起的觀測(cè)較為困難的問(wèn)題。3、本專利技術(shù)的弧形高壓電極中，板電極部分采用了仿蜘蛛網(wǎng)設(shè)計(jì)，骨架的整體為放射狀，節(jié)省骨架的重量和材料的用量，同時(shí)具有較好的抗變形能力，因而降低了設(shè)備的成本。4、本專利技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的高壓電極，能夠在沖擊電壓下在低壓側(cè)導(dǎo)體表面產(chǎn)生類似自然雷擊情況下的電場(chǎng)，從而產(chǎn)生有效的上行先導(dǎo)。5、本專利技術(shù)的弧形高壓電極中的支撐棒用絕緣膠帶包裹，避免了放電時(shí)，放電路徑從棒身起始而造成的觀測(cè)上的困難。6、本專利技術(shù)的弧形高壓電極，因?yàn)榘咫姌O部分采用圓弧狀支撐架與均壓網(wǎng)組合的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，整個(gè)高壓電極的總重量輕，方便懸掛，加工方便，同時(shí)避免自重令電極板部分自身彎曲，從而延長(zhǎng)了設(shè)備的所用壽命。7、本專利技術(shù)的弧形高壓電極可以采用不銹鋼制成，以保證長(zhǎng)期戶外使用而不被銹蝕。附圖說(shuō)明圖I是本專利技術(shù)提出的能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極的立體圖(其中未示出均壓網(wǎng))。圖2是本專利技術(shù)高壓電極中的橢球狀支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的B — B示意圖。圖4是圖2的A — A示意圖。圖5是使用本專利技術(shù)的高壓電極進(jìn)行繞擊模擬試驗(yàn)的設(shè)備安置示意圖。圖6是使用本專利技術(shù)的高壓電極對(duì)低壓側(cè)導(dǎo)線表面場(chǎng)強(qiáng)影響的效果比較圖。圖7是使用不同半徑球電極的本專利技術(shù)的高壓電極時(shí)的空間場(chǎng)強(qiáng)分布比較圖。圖I 圖7中，I是均壓管，2是均壓環(huán)支撐板，3是徑向支撐桿，4是支撐環(huán)，5是中心支撐棒，6是中心固定板，7是平面均壓網(wǎng)，8是弧形均壓網(wǎng)，9是徑向弧形支撐桿，10是球電極，11是導(dǎo)線，12是沖擊發(fā)生器，型號(hào)為HRHG-SGSC-7200kV，13是同軸分流器，14是地表，15是光電傳輸裝置，16是終端。圖2、圖3和圖4中，Cl1是本專利技術(shù)高壓電極板狀部分的直徑，d2是均壓管的直徑，d3是均壓環(huán)的直徑，R是90度圓弧的半徑，R1是球電極的半徑。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)提出的能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，其結(jié)構(gòu)如圖I和圖2中所示，包括均壓環(huán)、平面均壓網(wǎng)7、弧形均壓網(wǎng)8、多個(gè)徑向支撐桿3、多個(gè)徑向弧形支撐桿9、支撐環(huán)4、中心支撐棒5、中心固定板6和球電極10。中心固定板6固定在中心支撐棒5的一端，中心支撐棒5垂直于中心固定板6。球電極10固定在中心支撐棒5的另一端。多個(gè)徑向支撐桿3的一端分別固定在中心固定板6上，多個(gè)徑向支撐桿之間通過(guò)多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)4相對(duì)固定，多個(gè)徑向支撐桿3和多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)4組成平板狀支撐架。 多個(gè)徑向弧形支撐桿9的一端與成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)中直徑最大的支撐環(huán)4相對(duì)固定。均壓環(huán)由多個(gè)均壓管I和多個(gè)均壓環(huán)支撐板2組成，多個(gè)均壓管I通過(guò)所述的均壓環(huán)支撐板2固定成一個(gè)圓環(huán)狀的均壓環(huán)，均壓環(huán)通過(guò)均壓環(huán)支撐板2固定在所述的本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，其特征在于該弧形高壓電極包括均壓環(huán)、平面均壓網(wǎng)、弧形均壓網(wǎng)、多個(gè)徑向支撐桿、多個(gè)徑向弧形支撐桿、支撐環(huán)、中心支撐棒、中心固定板和球電極；所述的中心固定板固定在中心支撐棒的一端，中心支撐棒垂直于中心固定板，所述的球電極固定在中心支撐棒的另一端；所述的多個(gè)徑向支撐桿的一端分別固定在中心固定板上，多個(gè)徑向支撐桿之間通過(guò)多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)相對(duì)固定，多個(gè)徑向支撐桿和多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)組成平板狀支撐架；所述的多個(gè)徑向弧形支撐桿的一端與成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)中直徑最大的支撐環(huán)相對(duì)固定；所述的均壓環(huán)由多個(gè)均壓管和多個(gè)均壓環(huán)支撐板組成，多個(gè)均壓管通過(guò)所述的均壓環(huán)支撐板固定成一個(gè)圓環(huán)狀的均壓環(huán)，均壓環(huán)通過(guò)均壓環(huán)支撐板固定在所述的多個(gè)弧形支撐桿的另一端；所述的平面均壓網(wǎng)平鋪在平板狀支撐架的下表面；所述的弧形均壓網(wǎng)平鋪在徑向弧形支撐桿的下表面。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種能產(chǎn)生模擬上行先導(dǎo)的弧形高壓電極，其特征在于該弧形高壓電極包括均壓環(huán)、平面均壓網(wǎng)、弧形均壓網(wǎng)、多個(gè)徑向支撐桿、多個(gè)徑向弧形支撐桿、支撐環(huán)、中心支撐棒、中心固定板和球電極；所述的中心固定板固定在中心支撐棒的一端，中心支撐棒垂直于中心固定板，所述的球電極固定在中心支撐棒的另一端；所述的多個(gè)徑向支撐桿的一端分別固定在中心固定板上，多個(gè)徑向支撐桿之間通過(guò)多個(gè)成同心圓設(shè)置的支撐環(huán)相對(duì)固定，...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曾嶸，李志釗，廖永力，高超，余占清，莊池杰，何金良，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，清華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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