專利名稱：一種防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力配電網(wǎng)領域，用于電力系統(tǒng)架空配電線路，主要用于防止架空絕緣導線雷擊斷線，尤其適合在10kV架空絕緣導線上使用。
背景技術：
為了減少樹木、鳥類、積雪等外部原因引起的架空配電線路故障，提高供電可靠性，近幾十年來國內外已經大量采用架空絕緣導線。絕緣導線確實解決了裸導線所解決不了的走廊和安全問題，與電纜相比，它具有投資省、建設快的優(yōu)點，但其雷擊斷線問題卻十分突出，它已經成為配電網(wǎng)系統(tǒng)中一個十分迫切需要解決的重要問題。
經濟發(fā)達國家采用架空絕緣導線輸配電的時間較長，積累了大量運行經驗，先后采用了不少預防措施和方法，具體如下。
架空避雷線在空曠地區(qū)，同桿架設架空避雷線以對付配電架空絕緣線路感應過電壓，這是一種投資較大的傳統(tǒng)方法。但是，由于配電線路設計的絕緣水平較低，雷擊架空避雷線后非常容易造成反擊閃絡，仍然會引發(fā)工頻續(xù)流熔斷絕緣導線。故該方法國外目前較少采用。
氧化鋅避雷器近年來，人們利用氧化鋅避雷器非線性電阻特性和快速阻斷工頻續(xù)流的特性，廣泛應用于線路以限制雷電過電壓，其保護范圍有限，基本上只能夠保護本桿設備。日本、美國、加拿大等國家投入巨資對線路進行改造，在每基電桿上安裝三只(相)氧化鋅避雷器后，雷擊斷線率由原來的93.3％降低到2.7％，基本沒有再發(fā)生雷擊斷線事故。但采用該種方法，會大量使用避雷器，當避雷器質量較差的時候，有可能會在運行中造成較多的線路事故，影響安全運行。
鉗位絕緣子日本東京電力公司采用放電鉗位絕緣子以防止絕緣導線雷擊斷線。即在絕緣導線固定處剝離絕緣層，加裝特殊設計的金屬線夾，并設置引弧放電間隙。當雷電閃絡引發(fā)工頻續(xù)流時，工頻續(xù)流在該金屬線夾上燃弧直至線路跳閘以熄滅工頻續(xù)流，從而避免燒傷絕緣子和熔斷絕緣導線。
根據(jù)同一原理，芬蘭Nokia公司研發(fā)的被覆線配電系統(tǒng)(SAX系統(tǒng))，采用懸垂線夾和其它裝置作為閃絡保護器，懸垂線夾承受工頻電弧。但該裝置抗震性能較差，線路風吹舞動時，常發(fā)生故障。
增長閃絡路徑通過增長閃絡路徑，降低工頻建弧率，是防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的另一思路。俄羅斯國家電力公司首先提出長閃絡間隙保護方式。在橫擔上安裝一U形絕緣閃絡路徑，使U形頭部與絕緣導線之間的沖擊放電電壓比絕緣子放電電壓低。當雷電過電壓時，該間隙先于絕緣子擊穿閃絡，并沿絕緣閃絡路徑發(fā)展。設計該絕緣路徑足夠長，就可以阻止工頻續(xù)流建弧，切斷工頻續(xù)流。但這種方法也不成熟，沒推廣應用。
提高線路絕緣水平將配電線路中的瓷絕緣子更換成為硅橡膠絕緣橫擔，全線提高線路絕緣水平，雷電引發(fā)的工頻續(xù)流因爬距大而無法建弧。
為了減低線路造價，可采用架空絕緣導線加強局部絕緣的方式，即在絕緣導線固定處加厚絕緣，也是一種嘗試的辦法，效果也不是很理想。
線路過電壓保護器一些多雷害國家如日本、澳大利亞、美國和歐洲等，近年來在架空絕緣線路上大量推廣應用線路過電壓保護器，實際上就是帶外間隙避雷器。該裝置利用外間隙，形成對氧化鋅限流元件的外放電間隙，當線路出現(xiàn)雷電過電壓時，外間隙首先放電，雷電流經氧化鋅限流元件釋放，而工頻續(xù)流則被氧化鋅限流元件截斷，從而防止架空絕緣線路雷擊斷線事故的發(fā)生。該保護裝置在投入運行后，維護、檢修工作量較大。
綜上所述，上述幾種方式雖然能夠有效地防止雷擊斷線，但還存在以下一些問題目前的一些防斷線金具，有些在使用前，絕緣導線需剝離較長的長度，裸露部分較大，這會對導線的密封和絕緣有一定的影響，并會嚴重影響導線的機械強度和使用壽命；有些安裝比較復雜，不便于在實際中使用。而使用避雷器和過電壓保護器，雖然防護效果好，但主要存在運行維護困難等問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具。
本發(fā)明的防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，包括絕緣子、架空絕緣導線和穿刺金具，穿刺金具包括金具底盤、金具頂帽和電極，金具底盤緊固在絕緣子的上端，電極位于金具頂帽中，與金具頂帽中的螺栓相連，在電極和金具底盤的任意一方或雙方設有穿刺刀片，穿刺刀片直接穿透絕緣導線的絕緣層，與絕緣導線內部的導體緊密電接觸，在穿刺金具外設有絕緣護套。
本發(fā)明中直接安裝于絕緣子上部的穿刺金具(包括金具頂帽和金具底盤)構成裸露的絕緣子上部金屬電極。在雷電過電壓的作用下，與導體緊密接觸的穿刺刀片，將雷電過電壓引至絕緣子上部金屬電極，使雷電過電壓直接加在上部金屬電極和絕緣子下部金屬電極之間，造成絕緣子表面擊穿。這樣將絕緣導線變成了類似的裸露導線結構，使它不易被工頻續(xù)流燒壞，從而保護了架空絕緣導線在雷擊過程中不會斷線。該金具運行過程中免維護，尤其適合在10kV架空絕緣導線上應用，適用于銅、鋁架空絕緣導線。
為了使絕緣子瓷表面免受電弧燒灼，避免在雷擊情況下造成絕緣子燒壞?？梢栽诮鹁叩妆P的徑向設置向兩邊延伸的電極A；或在絕緣子的下端金屬電極設置向兩邊延伸的電極B；或同時在金具底盤的徑向和絕緣子的下端金屬電極設置向兩邊延伸的電極。在這種情況下，由于負荷電流或短路電流的作用，電弧會受到電動力向延伸電極外面飄去。這樣，電弧在空氣間隙中燃燒，不在絕緣子表面燃燒，從而保護了絕緣子表面免遭燒灼損壞。
該防雷金具采用力矩螺母來控制穿刺刀片的切入深度，確保刀片與導體之間實現(xiàn)良好電接觸，同時又不傷及導線。
該防雷金具的外部加裝絕緣罩，以保證絕緣。
本發(fā)明的防雷金具的優(yōu)點在于(1)安裝簡便，不必剝去絕緣導線的絕緣層，安裝時沒有上下左右的尺寸要求；(2)具有雷擊短路事故指示功能(雷擊燒弧后外絕緣罩底部有明顯顏色變化，由黑色變?yōu)榘咨?；(3)免維護，耐燒灼性能突出；(4)金具安裝與負荷流向無關；(5)對線路絕緣的擊穿電壓影響??；(6)裝置可重復利用性能優(yōu)越；(7)保護絕緣子表面免遭電弧燒灼損壞；(8)免接地。
該防雷金具具有防雷擊斷線、不剝離導線絕緣層、施工簡單、附帶絕緣罩、運行安全，可靠性高、運行過程中免檢修維護。


圖1是本發(fā)明防雷金具的一種具體結構示意圖；圖2是圖1的側面示意圖；圖3是圖1防雷金具中的穿刺金具軸向剖視圖；圖4是帶穿刺的電極與架空絕緣導線之間的穿刺示意圖；圖5是圖1中的連接絕緣子和穿刺金具的半環(huán)型耳夾；
圖6是圖1金具底盤和絕緣子的下端均具有向兩邊延伸電極的示意圖；圖7是本發(fā)明防雷金具的另一種具體結構示意圖；圖8是圖7的側面示意圖；圖9是圖7防雷金具中的穿刺金具軸向剖視圖；圖10是圖7金具底盤和絕緣子的下端均具有向兩邊延伸電極的示意圖；圖11是本發(fā)明金具底盤與絕緣子直接連為一體的又一種結構示意圖。
具體實施例方式
為進一步說明本發(fā)明的應用，下面將以防雷金具的以下三種典型結構為例(結合附圖)來進一步予以介紹。當然，本發(fā)明不僅僅限于在此介紹的三種結構，可以基于本發(fā)明的權利要求進一步拓展。
典型結構應用實例(一)參照圖1～圖5，防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，圖中1是金具底盤(一個呈倒杯形狀的耐燒灼金屬圓盤)，2是金具頂帽，3是半環(huán)型耳夾，4是硅橡膠絕緣護套，5是力矩螺母，6是螺桿，7是絕緣子，8是帶穿刺的電極，9是架空絕緣導線，10是外六角螺栓，11是絕緣子的下端金屬電極。
安裝步驟具體如下(1)將金具頂帽2上的兩枚外六角螺栓10旋出，卸下金具頂帽2；(2)將金具底盤1套入絕緣子7頸部，使金具底盤1的U型槽與絕緣子7頂部U型槽完全切合，然后將架空絕緣導線9放入金具底盤1的U型槽中；(3)將半環(huán)型耳夾3插入絕緣子7的頸部，兩端卡入金具底盤1的兩邊側槽中，雙手均勻用力將半環(huán)型耳夾3盡力向上拉，然后擰緊半環(huán)型耳夾3兩端的螺母；(4)裝上金具頂帽2，擰緊頂帽上的兩枚外六角螺栓10；(5)使用專用力矩扳手，擰緊力矩螺母5，直至擰斷為止；(6)蓋好硅橡膠絕緣護套4。
圖6是圖1所示防雷金具的金具底盤徑向具有延伸電極12和絕緣子的下端金屬電極11帶延伸電極13的情況。
典型結構應用實例(二)參照圖7～圖9，防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，圖中1是金具底盤(由兩塊半圓環(huán)耐燒灼金屬延伸電極構成)，2是金具頂帽，3是六角螺母，4是硅橡膠絕緣護套，5是力矩螺母，6是螺桿，7是絕緣子，8是帶穿刺的電極，9是架空絕緣導線，10是外六角螺栓，11是絕緣子的下端金屬電極。
安裝步驟具體如下(1)先把防雷金具上的一枚外六角螺栓10擰開，將構成金具底盤1的兩塊半圓環(huán)金屬延伸電極分開；(2)將金具頂帽2放于絕緣子7頂部，同時把兩塊半圓環(huán)金屬延伸電極合攏夾于絕緣子頸部。擰緊螺栓10，使穿刺金具與絕緣子固定；(3)使用專用力矩扳手，擰緊力矩螺母5，直至擰斷為止；(4)將力矩螺母下的六角螺母3擰入金具頂帽頂面壓平；(5)蓋好硅橡膠絕緣護套4。
圖10是圖7所示防雷金具的絕緣子的下端金屬電極11帶延伸電極13的情況。
典型結構應用實例(三)此例，金具底盤與絕緣子連為一體。
參照圖11，防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，圖中1是金具底盤(它直接與絕緣子在制造時就連成一體)，2是金具頂帽，3是六角螺母，4是硅橡膠絕緣護套，5是力矩螺母，6是螺桿，7是絕緣子，8是帶穿刺的電極，9是架空絕緣導線，10是外六角螺栓，11是絕緣子的下端金屬電極。
安裝步驟如下(1)將導線放入與絕緣子連為一體的金具底盤1的U型槽中；(2)裝上金具頂帽2，擰緊金具頂帽2上的兩枚外六角螺栓10；(3)使用專用力矩扳手，擰緊力矩螺母5，直至擰斷為止；(4)，將力矩螺母下的六角螺母3擰入金具頂帽頂面壓平；(5)蓋好硅橡膠絕緣護套4。
此例中，金具底盤的徑向具有延伸電極12，絕緣子的下端金屬電極11帶延伸電極13。
權利要求
1.一種防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，包括絕緣子(7)、架空絕緣導線(9)，其特征是還包括穿刺金具，穿刺金具包括金具底盤(1)、金具頂帽(2)和電極(8)，金具底盤(1)緊固在絕緣子(7)的上端，電極(8)位于金具頂帽(2)中，與金具頂帽(2)中的螺栓(6)相連，在電極(8)和金具底盤(1)的任意一方或雙方設有穿刺刀片，穿刺刀片直接穿透絕緣導線的絕緣層，與絕緣導線(9)內部的導體緊密電接觸，在穿刺金具外設有絕緣護套(4)。
2.根據(jù)權利要求1所述的防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，其特征是金具底盤(1)的徑向具有向兩邊延伸的電極(12)。
3.根據(jù)權利要求1所述的防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，其特征是絕緣子的下端金屬電極(11)具有向兩邊延伸的電極(13)。
4.根據(jù)權利要求1所述的防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具，其特征是在金具底盤(1)的徑向和絕緣子的下端金屬電極(11)同時設置向兩邊延伸的電極。
全文摘要
本發(fā)明涉及防止架空絕緣導線雷擊斷線的穿刺型防雷金具。該金具直接安裝在絕緣子的上端，金具的上部金具頂帽內有帶穿刺的電極，它直接穿透絕緣導線的絕緣層，與絕緣導線內部的導體緊密電接觸，將電直接引至由上部金具頂帽與金具底盤構成裸露的絕緣子上部金屬電極。在雷電過電壓的作用下，與導體緊密接觸的穿刺刀片，將雷電過電壓引至位于絕緣子上部金屬電極，使雷電過電壓直接加在上部金屬電極和絕緣子下部金屬電極之間，造成絕緣子表面擊穿。這樣將絕緣導線變成了類似的裸露導線結構，使它不易被工頻續(xù)流燒壞，從而保護了架空絕緣導線在雷擊過程中不會斷線。該金具運行過程中免維護，運行安全，可靠性高，尤其適合在10kV架空絕緣導線上應用。
文檔編號H01R4/24GK101093933SQ20071007011
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月20日 優(yōu)先權日2007年7月20日
發(fā)明者周浩, 陳熙君 申請人:浙江大學, 寧波奉金電力金具有限公司