防雷技术--等离子避雷技术
发布时间:2015-09-16
一 功能:
保护地面、水面或空中物体不受直接雷击，从而使物体内部的现代化设备不遭直接雷害。
二 技术途径:
1、雷击是空气中的电击穿，电场强度是空气能否击穿的主要或唯一量度。因此雷击危险性大小用电场强度的数值来表征。起始于地面物体的上行先导或下行先导到达雷击高度后地面物体的上迎先导都是起始于那些电场强度最强，首先达到击穿空气的数值的物体表面。导体表面电场强度正比于导体表面的面电荷密度，因此表面电荷密度也就能表征雷击危险性的大小。使导体表面电荷消失就使遭雷击的危险性降至零，从而可以成为一种避雷的新思路。
等离子避雷功能第一是基于等离子体中正负带电粒子在雷云电荷或先导电荷产生的脉冲电场作用下的极化迁移，把被保护物表面的感应电荷及时地散布到空气中，而在空气中的电荷具有均匀化的趋势，使得被等离子体覆盖的表面附近电场强度和电流密度达不到击穿空气的数值，从而使被覆盖表面的免遭雷击。
2、等离子避雷功能第二是基于极化产生的同号电荷能够对消未被等离子体覆盖表面上的感应电荷，因此使得未被覆盖表面附近的电场强度消失或减弱，从而使未被等离子体覆盖表面免遭雷击。
这两个作用使得被等离子体气层覆盖表面和未被覆盖但与等离子体极化电荷相连的表面都不会出现高电场强度，从而都避免了遭雷击的可能。
三 用途:
由于传统避雷针不能保护室内现代化仪器设备. 越来越普及的电脑、家电、信息、智能化设施等现代化仪器设备受雷害日趋严重。本项技术是现代化时代以来出现的新一代避雷技术，能保护楼房免遭雷击。而传统避雷针实是引雷装置，更增大了室内设备受雷害的概率。
本技术不靠接地。 在无法接地的场合，如行进中的战车：通讯车、雷达车、炮、导弹车、指挥车等本项技术是其防避雷的唯一手段。
警戒雷达、气象雷达、机场雷达等一般地处高山岩石顶，接地困难，本项技术几乎也是其防避雷的唯一手段。
另外，飞机、导弹等空中物体也无从接地，本项技术也是其防避雷的唯一手段。
本系统有如下特点：
1、全过程监控
监测、控制雷击危险性产生、严重化和消退的全过程。
全自动化
监测、预警和防避可由微机作全自动操作。
2、直观性
中心控制系统的计算机屏幕上，能形象地显示出雷击危险性大小，预警区域及防避的效果。
3、主动性
当雷击危险性超过一定程度时，启动防避功能，主动地产生防护功能，使被保护对象遭雷击的危险性降低至安全程度之内。
4、无避雷针的付作用。
很明显，避雷针法没有监测和预警的功能。其防避功能也是被动的，而且不完全。尤其是，现代高科技微电子设备的广泛采用，高层建筑的普遍出现，这种避雷装置，有时简直成为弊多于利，或者如有些人所说，用钱买危险。主要的付作用有：
（1）雷击概率增大 （2）反击的危害 （3）接触电压和跨步电压问题：（4）电磁感应问题
在强大的雷电流沿避雷针向下流入地中的过程中，会在周围产生强大的电磁场，它会使微波通信、计算机等设备产生误动。强大的电磁场，可以使金属开口环或打包用铁箍的接触不良处发生放电，从而引然引爆易燃易爆物。更常见的则是引起微电子设备（通信设备，计算机设备等）的失灵与损坏。
（5）保护范围小。
四 理论依据:
等离子体内不允许存在高电场及高电流的特点，保证了复盖着等离子气层的表面不会具有击穿空气的强电场，或强电流，也就不会遭雷击；
电荷叠加原理保证了用电流中和感应电荷的可行性，无感应电荷就不会遭雷击。
五 工程依据:
在轨运行的卫星往往会带上比周围环境高出上万伏的电位，所以会使卫星表面与空间电荷云之间产生静电脉冲，甚至电击穿放电。避免产生这种高电压放电脉冲或电击穿脉冲的工程措施就是在卫星表面产生一层高导电率气层。这一措施自60年代开始就已实施，取得了成功。卫星上的这种静电击穿与地面上的雷击，性质完全相同。卫星上高导电率气层避免静电击穿的成功，可以作为大气等离子体避雷的工程依据。
在实验室里，为证明主动避雷原理的正确性，我们在40万伏的雷击脉冲高压下做了模型试验。在上下两块水平放置的平面金属板上加上雷电脉冲高电压，在下面接地板上放置两个完全一样的被保护物模型，其中只有一个模型覆盖上高导电率气层。从实验结果看到，高导电率气层覆盖的模型有95%的概率不被电击。这个结果证明了等离子避雷原理的正确性。
某些自然现象可以作为大气等离子体避雷的工程依据。一是尖端放电的间歇性。在电场强度大于击穿大气的阀值时，导体的尖端就会放电，但这一放电不是连续不断，而是间歇的脉冲串。其原因是，尖端放电使中性空气雪崩型电离。所产生的正负带电粒子在电场中分离，与尖端带相反极性的带电粒子向尖端运动并进入尖端而消失，在尖端附近留下相同极性的带电粒子，这些相同极性的带电粒子抵消（屏蔽）了尖端电场，使空气的电离中断。只有当同极性的空间带电粒子被赶到较远的地方并分散开来，使屏蔽作用减弱，尖端电场才能再次产生电离。这一自然现象中的屏蔽作用（抵消作用），正是“等离子避雷”的原理，即高浓度大气等离子体把雷电在被保护对象表面所产生的强电场屏蔽掉，使这些强电场区不再能产生击穿空气的电离。从而阻止了上行先导，或向下行先导的上迎，也就避免了遭雷击。工程依据之二是避雷针尖端曲率半径存在临界值。工程依据之三是气球长导线引雷的失败。工程依据之四是云中起电必须具有大范围强电场区的要求。等等。
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