综合有源及无源等离子避雷方法及装置 技术领域：本发明涉及避雷技术领域，具体涉及一种综合有源及无源方式产生的等离子避雷方法及装置。
背景技术：在避雷技术领域中，250多年来一直沿用富兰克林发明的接闪器，通称避雷针。其基本作用原理是用高于被保护物体的金属针吸引和接闪雷电，并经过引下线将雷电流泄放至接地体。此外还有避雷带和避雷网等形式的接闪器，基本作用原理均与避雷针相同。接闪器通过接闪雷云放电来降低雷云电场对被保护物的直接电场击穿，但在引雷入地的过程中产生强电磁辐射、感应过电压、反击、接触及跨步电压等负面因素造成的事故，对现代电子设备及网络危害尤重。
上世纪70年代末以来，在单针避雷技术基础上派生的消散阵列多针消雷技术，利用多只金属针的尖端与雷云先驱电晕放电产生等离子体，以消散避雷针端的雷云感应电荷、降低空间场强，屏蔽和消除雷云对避雷针的电压击穿放电，达到消雷目的。这类消雷器在实际应用中取得了一些成效，但由于针尖电晕放电产生的消散电流过小，总计最大仅约600μA，形成等离子体浓度不足，当雷云场强、方位等条件不利于消雷时，导致消雷失败。
发明内容：本发明提供一种综合有源及无源方式产生的等离子避雷方法及装置，它在多针或单针避雷针在雷云作用下以无源先驱放电方式产生等离子体的基础上，增加了人造有源电场发生的高浓度等离子体，通过加大等离子体浓度和总量，加强等离子体作为流动的良导电体对雷云电场强度地削弱和屏蔽作用来实现消雷，对避雷针保护范围内的物体实现保护，能有效解决上述接闪器和消雷器存在的问题和不足，同时也发挥其已具有的优点。
本发明的综合有源及无源等离子避雷方法及装置，主要由雷云警报信号单元、有源等离子发生器单元、气流源单元、管形多针或单针避雷针、绝缘介质层、金属屏蔽罩和接地体组成，多针或单针避雷针的尖端在雷云电场作用下以无源方式形成尖端先驱电晕放电产生的等离子体，与人造有源电场作用下电离空气(或其他适用气体)产生的高浓度等离子体在避雷针的端部复合并发散，利用等离子体作为流动的良导电体的特性，发散避雷针端的雷云感应电荷、降低空间场强，从而屏蔽和消除雷云对避雷针的电压击穿放电，对避雷针保护范围内的物体实现保护。
当被保护物体上空的雷云所产生的电场强度达到报警限值时，雷云警报信号单元向处于待运行工况的有源等离子发生器单元及气流源单元发出启动指令。气流单元运转抽入大气中的空气或其他适用气体，输送至有源等离子发生器单元进行电离，电离空气(或其他适用气体)生成的高浓度等离子体输送至管形多针或单针避雷针的管内并由顶端排出。
多针或单针避雷针各针的端部配置适当的绝缘介质层，形成介质阻挡电晕放电，可产生更浓的等离子体，更有效地阻挡雷云电压击穿放电。
为保障系统各单元的运行安全、可靠，将有源等离子发生器单元及气流源单元置放于球状金属屏蔽罩内，屏蔽罩与接地体相连，对有源等离子发生器单元及气流源单元形成以接地体入地端似零电位为基础的良好屏蔽。多针(或单针)避雷针的引下线与接地体相连，从而对系统各单元形成等电位接地保护。
本发明提出的综合有源及无源等离子避雷方法及装置与现有避雷方法及装置相比具有如下优点：
1、本发明既发挥了多针或单针避雷针高于被保护物体数十米迎接雷云并以先驱放电微小电流产生等离子体避免击穿放电而对其保护范围内物体实现保护的优点，又解决了因其等离子体不足而存在较大击穿放电概率的问题，即以有源及无源方式产生的等离子体综合用于消雷而不引雷入地，避免了现有避雷针引雷入地带来的种种危害。
2、鉴于经实验表明避雷针接地后略有助于其尖端产生电晕放电，因而本装置仍可保留接地运行方式，形成多重避雷方式并存，提高避雷可靠性。本装置的工程应用技术规范与国家现行避雷针防雷工程设计及安装等有关方面规范均兼容，在工程实用中容易被接受。
3、装置核心的有源等离子发生器结构简捷、可靠，重量轻、不超过10kg，体积小、造价低、能耗小、容量不超过1kW，仅在雷云危险信号发出期间才耗能约几度电量，所发生的等离子体浓度高、约为1013个/m3。本装置造价与多针或单针避雷针相当，运行能耗低，采用大气中的空气经济地发生等离子体，具有优异的性价比。
4、由于高浓度等离子体具有很大的表面积，其在避雷装置周围空间发散形成较大的发散体积，有利于避免雷云对避雷针的绕击。
5、由于本装置不需引雷入地，可用于保护无法接地的移动目标和高土壤电阻率区域的目标。
附图说明：图1为本发明的工作原理框图。
具体实施方式：
以下结合附图进一步阐述本发明。当被保护物体上空的雷云所产生的电场强度达到报警限值时，雷云警报信号单元1向处于待运行工况的有源等离子发生器单元2及气流源单元3发出启动指令。气流单元3运转抽入大气中的空气或其他适用气体输送至有源等离子发生器单元2进行电离，电离空气或其他适用气体生成的高浓度等离子体输送至管形多针或单针避雷针4的管内并由顶端排出。
多针或单针避雷针4的尖端在雷云电场作用下以无源方式形成尖端先驱电晕放电产生的等离子体，与人造有源电场作用下电离空气或其他适用气体产生的高浓度等离子体在避雷针的端部复合和发散，利用等离子体作为流动的良导电体的特性，发散避雷针端的雷云感应电荷、降低空间场强，从而屏蔽和消除雷云对避雷针的电压击穿放电，对避雷针保护范围内的物体实现保护。
多针或单针避雷针各针的端部配置适当的绝缘介质层5，形成介质阻挡电晕放电，可产生更浓的等离子体，并更有效地阻挡雷云电压击穿放电。为保障系统构成各单元的运行安全、可靠，将有源等离子发生器单元2及气流源单元3置放于球状金属屏蔽罩6内，屏蔽罩与接地体7相连，对单元2及单元3形成以接地体入地端电位为基础的良好屏蔽。多针或单针避雷针4的引下线与接地体7相连，从而对系统各单元形成等电位接地保护。