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1 問(wèn)題的提出

1.1 現(xiàn)實(shí)與現(xiàn)狀

1.3 問(wèn)題的思考與提出

      雷電首先是具備了高能量電能電場(chǎng)，雷電現(xiàn)象的關(guān)鍵是雷云與大地完成電場(chǎng)能量傳遞與交換行為過(guò)程。電場(chǎng)能量傳遞與交換行為過(guò)程，通常是以變化電流形式呈現(xiàn)，變化電流引起周邊特定區(qū)域產(chǎn)生變化磁場(chǎng)，變化磁場(chǎng)在特定區(qū)域 （電子設(shè)備） 內(nèi)相對(duì)切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)高壓，入侵特定區(qū)域 （電子設(shè)備） 造成各種破壞現(xiàn)象，破壞形式通常為電流電涌。既然以接閃落雷為破壞源，那么建筑物接閃落雷基本條件是什么？建筑物能否通過(guò)人工干預(yù)的方法減少局部的接閃落雷？彈藥庫(kù)、火藥庫(kù)、油品庫(kù)、化工廠、天然氣場(chǎng)站、主要電子微電子場(chǎng)站等與國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大意義和影響的重要場(chǎng)所，如能減少局部的接閃落雷現(xiàn)象，則可以大大減少電子、微電子設(shè)備的損壞，同時(shí)降低雷電災(zāi)害對(duì)人身安全的威脅。

2.2.1 核心突破口

     上行先導(dǎo)和下行先導(dǎo)決定落雷接閃端點(diǎn)，上、下先導(dǎo)具備變極性電荷庫(kù)侖量，如何消除上行先導(dǎo)電場(chǎng)電荷，如何消耗下行先導(dǎo)電荷，是接閃落雷干預(yù)工作的核心突破口。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)

      在人工干預(yù)裝置頂部，實(shí)現(xiàn)弧曲線端點(diǎn) / 端面，提高電場(chǎng)均勻性。人工干預(yù)裝置處建立人工半導(dǎo)體物理電場(chǎng)，其電場(chǎng)方向與雷云電場(chǎng)同極性，目的是消除（異極性） 上行先導(dǎo)的存在。在建筑物所在地面，鋪設(shè)電荷補(bǔ)充庫(kù)池，即：體電容接地網(wǎng)與干預(yù)裝置底部連接，不斷地提供人工半導(dǎo)體物理電場(chǎng)所需要的電荷。

      人工干預(yù)裝置安裝在建筑物頂部，作為均勻同極性電荷的反向儲(chǔ)能發(fā)射裝置，向雷云層補(bǔ)充與雷云同極性電荷，消耗雷云下行先導(dǎo)電荷。人工干預(yù)裝置處建立人工半導(dǎo)體物理電場(chǎng)的核心是電場(chǎng)能量，在雷云選擇落雷時(shí)向雷云層補(bǔ)充同極性電荷消耗下行先導(dǎo)電荷需要具備一定的庫(kù)侖量運(yùn)動(dòng)電荷。人工干預(yù)裝置應(yīng)該具備的等離子體工作時(shí)的核心參數(shù)與測(cè)試方法符合現(xiàn)有技術(shù)及仿真。

       關(guān)鍵技術(shù)包括：功率變極電場(chǎng)儲(chǔ)能裝置；雷云補(bǔ)償漏電流發(fā)射器 ；（法拉級(jí)） 電荷補(bǔ)充庫(kù)池（CN111355043A）。

2.3 人工干預(yù)接閃落雷技術(shù)核心關(guān)鍵點(diǎn)

      a. 建筑物頂部發(fā)射器電場(chǎng)極性與雷云相同，實(shí)現(xiàn)物理均勻性，發(fā)射器系統(tǒng)確認(rèn)方式離子濃度法測(cè)試人工干預(yù)裝置頂部電場(chǎng)變化下相關(guān)離子濃度的變化率。

      b. 建立人工半導(dǎo)體電場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射器同極性電荷每秒庫(kù)侖基本的補(bǔ)充與消耗，造成雷云電容成為具備大量漏電流的壞電容。

      c. 建筑物地面鋪設(shè)體電容接地網(wǎng)（即：電荷補(bǔ)充庫(kù)池），不斷地提供同極性電荷，消耗下行先導(dǎo)電荷。

      d. 人工干預(yù)裝置中，人工半導(dǎo)體物理電場(chǎng)材料和配方也是核心技術(shù)之一。

2.4 人工干預(yù)接閃落雷技術(shù)的集合性目標(biāo)

      a. 同極性人工半導(dǎo)體電場(chǎng)的建立，消除上行先導(dǎo)電荷。使得下行先導(dǎo)在干預(yù)裝置上部沒(méi)有異性電場(chǎng)（只有同極性電場(chǎng)），下行先導(dǎo)只能尋找 （下一個(gè)） 具備 （異極性電場(chǎng)的） 上行先導(dǎo)的導(dǎo)體。

      b. 同極性人工電場(chǎng)發(fā)射同極性電荷消耗下行先導(dǎo)電荷 （同性相斥）。

      c. 同極性電荷發(fā)射庫(kù)倫量要遠(yuǎn)大于下行先導(dǎo)庫(kù)侖量。

      d. 地面建立體電容接地網(wǎng)與干預(yù)裝置連接，干預(yù)裝置不斷地提供同極電荷向其頂端局部雷云發(fā)散，消耗因 （裝置與局部雷云之間的） 電位差引起的電位電荷，從而使局部雷云與裝置之間形成的局部電容變成漏電流較大的局部電容，即增加局部雷云 （與裝置之間）電容的漏電流，造成（雷云與裝置之間的）因漏電流增大而無(wú)法放電。

2.5 人工干預(yù)接閃落雷技術(shù)核心技術(shù)指標(biāo)

   a. 建立同極性人工電場(chǎng)直接影響、改變、消除先導(dǎo)電荷的路徑與方向。上行先導(dǎo)與下行先導(dǎo)在導(dǎo)通的瞬間。IEC 標(biāo)準(zhǔn)先導(dǎo)短路電流 200 kA，時(shí)間1 μs，則電荷量為 0.2 C，即重要（?；瘓?chǎng)所及軍事設(shè)施）區(qū)域需干預(yù)裝置發(fā)射電荷電量＞ 0.2 C/s （即：發(fā)射電流 ＞ 0.2 A）。

     b. 人工干預(yù)裝置離子濃度變化率：利用人工仿真技術(shù)建立等級(jí)直流電場(chǎng)，（例如） 在不同的直流電場(chǎng)下（≤ 34 kV/m） 人工干預(yù)裝置頂部呈現(xiàn)離子濃度的（工作與非工作）變化比率 ≥ 1000 倍。

2. 6 人工干預(yù)接閃落雷技術(shù)的系統(tǒng)組成

2. 6. 1 雷云補(bǔ)償漏電流發(fā)射器裝置

      在較短的時(shí)間內(nèi)完成向雷云補(bǔ)充 25C 電荷電量，則必須具備優(yōu)秀的發(fā)射裝置，在每秒下完成至少 0.2 C電荷的離子發(fā)射裝工作。特殊弧端扇形發(fā)射器實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)弧面均勻電場(chǎng)體，持續(xù)向雷云提供同極電荷，即：非接觸離子運(yùn)動(dòng)電荷流。

2. 6. 2 功率變極電場(chǎng)儲(chǔ)能裝置

       功率變極電場(chǎng)儲(chǔ)能裝置需要合成足夠的同極性電荷，其中包括電荷采集及同極電荷放大功能及場(chǎng)能，源源不斷地輸送到電場(chǎng)發(fā)射裝置，構(gòu)成一個(gè)雷云壞電容的基本條件，關(guān)鍵問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的儲(chǔ)放功能電路及實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)同極源功能電路，另外電荷補(bǔ)充庫(kù)池也需要提供足夠的電荷。電場(chǎng)控制主要功能是自變條件下的適應(yīng)及功能隨下行先導(dǎo)電荷變化而變化。

      c. 電荷補(bǔ)充庫(kù)池核心技術(shù)：體電容接地系統(tǒng)，人工添加介電常數(shù)，實(shí)施電荷常態(tài)儲(chǔ)藏，便于后期提供系統(tǒng)電荷電量。

      d. 系統(tǒng)數(shù)據(jù)與監(jiān)管核心技術(shù)：雷云電場(chǎng)與雷云電荷變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；雷電預(yù)警及落雷電荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控；電容補(bǔ)充庫(kù)池 （體電容接地網(wǎng)） 的工作狀態(tài)與運(yùn)行效果的實(shí)時(shí)監(jiān)控；PC 端管理。

      e. 人工電場(chǎng)發(fā)射裝置：發(fā)射裝置的電場(chǎng)均勻性，如配合一定的補(bǔ)償與補(bǔ)充電荷量，則決定了保護(hù)角度的大小。

      f. 人工電場(chǎng)合成裝置創(chuàng)新點(diǎn)：裝置在多少時(shí)間內(nèi)補(bǔ)償與補(bǔ)充同極性電荷的庫(kù)侖量，如果按照 25 C設(shè)計(jì)，1s 補(bǔ)償 0.2 C，則 125 s 內(nèi)能否補(bǔ)充完成，補(bǔ)充的電荷越多則越安全。

       g. 電荷補(bǔ)充庫(kù)池創(chuàng)新點(diǎn)：體電容接地系統(tǒng)，核心在于接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)電容，人工添加材料學(xué)的介電常數(shù)，以加大容量同時(shí)在無(wú)雷擊狀態(tài)下的電荷聚合為出發(fā)點(diǎn)，實(shí)施電荷常態(tài)儲(chǔ)存，便于后期提供干預(yù)裝置電荷電量。

3.2 核心技術(shù)承載的人工干預(yù)接閃落雷技術(shù)成敗要素

      a. 極性問(wèn)題：人工實(shí)施有條件的同極性處理及電場(chǎng)均勻性，是關(guān)鍵問(wèn)題，補(bǔ)充與補(bǔ)償電荷是在同極性的基礎(chǔ)上，電位差式補(bǔ)充電荷的活動(dòng)，目的就是破壞雷云電容。

     b. 電荷電量問(wèn)題：補(bǔ)充與補(bǔ)償?shù)碾姾闪渴侨斯ぴO(shè)計(jì)的。例如：假設(shè) ≥ 25 C 的雷電，需要這個(gè)系統(tǒng)依據(jù)開(kāi)爾文計(jì)算，則系統(tǒng)補(bǔ)償電荷量：＞ 0.2 C / s。易燃易爆場(chǎng)所干預(yù) 1～300 C 以上的雷電，則系統(tǒng)補(bǔ)償電量：＞1～1.5 C / s。

      c. 補(bǔ)充庫(kù)池問(wèn)題：補(bǔ)償與補(bǔ)充電荷需要一個(gè)體電容接地系統(tǒng)，如果簡(jiǎn)單地理解為普通的體電阻接地網(wǎng)，則效率較低，在監(jiān)管系統(tǒng)中是可以讀取的。同時(shí)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建與效果。

       補(bǔ)償電荷：I = U×C0 /ρ＞ 0.2 C。

      d. 監(jiān)管與修補(bǔ)問(wèn)題：實(shí)時(shí)監(jiān)控是為了修復(fù)與修補(bǔ)，盡早適用。地質(zhì)地況、氣候條件等諸多因素，都必須做到因地制宜。實(shí)現(xiàn)向雷云補(bǔ)償、補(bǔ)充電荷的庫(kù)侖量的實(shí)時(shí)監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)雷云電場(chǎng)及電場(chǎng)電荷變化的實(shí)時(shí)監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)雷電預(yù)警及落雷電荷的實(shí)時(shí)監(jiān)控；實(shí)現(xiàn)電容補(bǔ)充庫(kù)池的工作狀態(tài)與運(yùn)行效果的實(shí)時(shí)監(jiān)控；監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)上傳 PC 端。

      e. 減少接閃與落雷同時(shí)還需執(zhí)行相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)：GB 50057 《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》；GB 50343《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》；GB 21431《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》；GB 18802.1 《低壓配電系統(tǒng)的電涌保護(hù)器 （SPD） 第 1 部分：性能要求和試驗(yàn)方法》；GB 18802. 21 《低壓電涌保護(hù)器第 21 部分：電信和信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的電涌保護(hù)器 （SPD）性能要求和試驗(yàn)方法》 等相關(guān)防雷標(biāo)準(zhǔn)。