多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，包括通過接地側(cè)連接金具安裝在絕緣子串接地端上的縱吹滅弧裝置、安裝在縱吹滅弧裝置上的接地側(cè)電極和安裝在架空導(dǎo)線上的導(dǎo)線側(cè)電極；所述的接地側(cè)電極與導(dǎo)線側(cè)電極形成的保護(hù)間隙與絕緣子串相并列；縱吹滅弧裝置包括滅弧裝置主體和滅弧管，滅弧裝置主體設(shè)有若干個(gè)安放滅弧管的通孔，并且安放在滅弧裝置主體內(nèi)的端部相互接觸的滅弧管兩兩之間形成的角度為90°；滅弧管呈螺旋回形狀；接地側(cè)電極通過導(dǎo)線與第一個(gè)滅弧管相連接，接地側(cè)連接金具通過導(dǎo)線與最后一個(gè)滅弧管相連接。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低、安全可靠，有效降低電力系統(tǒng)輸電線路雷擊跳閘率及事故率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利說明】多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了輸電線路防雷保護(hù)間隙裝置，具體涉及了一種可拉長電弧路徑、弱化電弧、采用多點(diǎn)縱吹滅弧方式的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路防雷一直都是電力部門防雷工作的重要內(nèi)容，雷電故障仍然是影響電網(wǎng)安全的重要因素之一。輸電線路發(fā)生雷擊，導(dǎo)致線路絕緣子閃絡(luò)，隨之而起的工頻續(xù)流損壞絕緣子串及金具，導(dǎo)致絕緣子串燒毀及燒斷導(dǎo)線事故。傳統(tǒng)的“堵塞型”防雷保護(hù)方式，改造桿塔接地電阻、架設(shè)耦合地線及避雷線、安裝線路避雷器等，由于其局限性，只能解決50%的雷擊事故。近年，為了進(jìn)一步提高輸電線路供電的可靠性，電力部門采用在輸電線路加裝并聯(lián)保護(hù)間隙來防止雷擊事故。然而實(shí)際運(yùn)行中，并聯(lián)保護(hù)間隙具有明顯的缺陷如下:
首先，并聯(lián)保護(hù)間隙安裝在絕緣子串兩端，是通過縮短絕緣子串爬電距離的方法起到雷擊時(shí)優(yōu)先絕緣子串擊穿的作用。絕緣子串爬電距離被短接，不僅導(dǎo)致電力系統(tǒng)輸電線路整體耐雷水平下降使雷擊跳閘率增加，同時(shí)導(dǎo)致電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的工頻絕緣水平下降，無形之間提高了并聯(lián)保護(hù)間隙在暫時(shí)過電壓及操作過電壓下誤擊穿概率。
[0003]其次，當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)，并聯(lián)保護(hù)間隙優(yōu)先因雷擊引起的過電壓而擊穿，將雷電流泄入大地，從而起到保護(hù)輸電線路及電氣設(shè)備的作用。然而由于并聯(lián)保護(hù)間隙沒有滅弧能力，不能熄滅絕緣子串閃絡(luò)后引起的工頻續(xù)流，電弧在保護(hù)間隙間長時(shí)間灼燒，將造成絕緣子串損壞，嚴(yán)重時(shí)，可能造成輸電線路斷線，同時(shí)電弧會(huì)對(duì)電極造成燒蝕而降低其保護(hù)性能。最終依靠斷路器來熄滅電弧來實(shí)現(xiàn)保護(hù)輸電線路及設(shè)備，是犧牲“跳閘率”和“供電可靠性”換取“低事故率”的做法。
[0004]針對(duì)普通并聯(lián)間隙不具備滅弧能力的缺陷，發(fā)明人在之前申請(qǐng)的專利，中國專利號(hào)為2011201046273就公開了一種適用于10?35kV架空輸電線路的10?35kV架空輸電線路約束空間噴射氣體滅弧防雷間隙裝置，該裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串兩端，保護(hù)間隙之間的閃絡(luò)電壓小于被保護(hù)絕緣子串，從而在輸電線路遭受雷擊時(shí)優(yōu)先于被保護(hù)絕緣子串擊穿，擊穿放電時(shí)，信號(hào)采集裝置自動(dòng)感應(yīng)雷電流信號(hào)并觸發(fā)高速噴射氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速噴射氣流對(duì)約束空間內(nèi)續(xù)流電弧沿縱向強(qiáng)烈沖擊、冷卻至熄滅。又如中國專利號(hào)為2011200053246公開了用于各電壓等級(jí)輸電線路的約束空間噴射氣流滅弧防雷間隙裝置，該裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串兩端，保護(hù)間隙之間的閃絡(luò)電壓小于被保護(hù)絕緣子串，從而在輸電線路遭受雷擊時(shí)優(yōu)先于被保護(hù)絕緣子串擊穿，擊穿放電時(shí)，約束空間內(nèi)部的產(chǎn)氣材料被高溫電弧急劇加熱產(chǎn)生高壓氣體的同時(shí)，信號(hào)采集裝置自動(dòng)采集信號(hào)并啟動(dòng)噴射氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速氣流沿縱向?qū)﹄娀≡斐蓻_擊、冷卻至熄滅。中國專利號(hào)為2010105694082公開了一種用于各電壓等級(jí)輸電線路的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置。該裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串一側(cè)，主放電保護(hù)間隙和輔助放電間隙的絕緣強(qiáng)度小于被保護(hù)的絕緣子串，從而在線路發(fā)生雷擊時(shí)產(chǎn)生的過電壓優(yōu)先擊穿保護(hù)間隙。保護(hù)間隙擊穿放電時(shí)，在輔助放電間隙內(nèi)部產(chǎn)生高溫電弧，空氣在輔助放電間隙半封閉的空間急劇加熱膨脹，拉長電弧并將電弧沿導(dǎo)氣孔噴出；同時(shí)信號(hào)采集裝置自動(dòng)采集信號(hào)并啟動(dòng)氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速氣流熄滅電弧。發(fā)明人之前申請(qǐng)的專利對(duì)于熄滅工頻電弧起到了很好的作用，但是仍然存在電弧路徑短、重燃幾率比較大等等一些不足。因此，上述的裝置還需要進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，從而達(dá)到更好的效果，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供了一種適用于各種電壓等級(jí)的架空輸電線路，既能成功熄滅雷擊放電引起的工頻續(xù)流電弧又不減小電力系統(tǒng)工頻絕緣水平的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置。該裝置可以拉長電弧路徑、弱化電弧、采用多點(diǎn)縱吹滅弧方式使電弧斷點(diǎn)長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，包括通過接地側(cè)連接金具固定安裝在絕緣子串接地端上的縱吹滅弧裝置、接地側(cè)電極和導(dǎo)線側(cè)電極；所述的接地側(cè)電極安裝在縱吹滅弧裝置上；所述的導(dǎo)線側(cè)電極的一端通過夾具安裝在架空導(dǎo)線上，另一端指向接地側(cè)電極；所述的接地側(cè)電極與導(dǎo)線側(cè)電極形成的保護(hù)間隙與絕緣子串相并列；其中，所述的縱吹滅弧裝置包括滅弧裝置主體和滅弧管；所述的滅弧裝置主體設(shè)有若干個(gè)通孔；所述的滅弧管放置在滅弧裝置主體的通孔內(nèi)，并且端部相互接觸的滅弧管兩兩之間形成的角度為90° ;所述在滅弧裝置主體上下端部的滅弧管互相錯(cuò)開放置，使滅弧裝置主體內(nèi)的滅弧管呈螺旋回形狀排列；所述的接地側(cè)電極通過導(dǎo)線與第一個(gè)滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具通過導(dǎo)線與最后一個(gè)滅弧管相連接。
[0007]在本發(fā)明中，利用滅弧裝置主體的體積，將滅弧管的擺放形狀設(shè)置為螺旋回形狀，使電弧路徑由直線轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪Ⅲw環(huán)狀，將電弧拉長了數(shù)倍，并有突變拐彎，使電弧脆弱性提高，易于被熄滅且不易重燃。采用的多點(diǎn)縱吹滅弧方式，利用電弧烘烤多產(chǎn)氣材料產(chǎn)生強(qiáng)氣流在多處同時(shí)在縱向切斷電弧。多點(diǎn)縱吹使電弧斷點(diǎn)長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低；比多點(diǎn)橫吹有效滅弧性能大幅度提高。
[0008]本發(fā)明利用雷電流高頻的“集膚”效應(yīng)特點(diǎn)，把雷電流導(dǎo)入處于滅弧裝置主體表面的螺旋滅弧管，串聯(lián)的N個(gè)滅弧管內(nèi)電極與相鄰管內(nèi)電極間的形成N個(gè)四方型電弧段，通過加熱管內(nèi)空氣產(chǎn)生強(qiáng)烈的縱向氣流進(jìn)行滅弧。螺旋排布的滅弧管間隔用絕緣裙邊封隔。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，以上所述的滅弧管主要由設(shè)置在兩端的小銅管、設(shè)置在中間位置的金屬球和外壁陶瓷管組成；所述的接地側(cè)電極通過導(dǎo)線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個(gè)滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個(gè)滅弧管首端的小銅管垂直錯(cuò)位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個(gè)滅弧管，電弧通過滅弧管時(shí)，擊穿小銅管和金屬球，加熱管內(nèi)的空氣，空氣膨脹后將拉長的脆弱電弧從每個(gè)滅弧管兩端的小銅管孔縱向高速吹出熄滅。在滅弧管內(nèi)設(shè)置金屬球，可以起到中心電極的作用，更好的引導(dǎo)電弧從滅弧管穿過。
[0010]在本發(fā)明中，滅弧管的結(jié)構(gòu)設(shè)置符合雷電流高頻集膚特點(diǎn)，雷電流極易鉆入滅弧管中。利用電弧細(xì)線效應(yīng)抑制電弧強(qiáng)度，使電弧容易被熄滅；利用約束空間迫使電弧細(xì)線化，使電弧的截面積極小化，由此降低電弧輸送能量能力而使電弧在開放空間通過輻射、傳導(dǎo)、對(duì)流消耗的能量不能等量補(bǔ)充，電弧處于極易熄滅狀態(tài)；同時(shí)約束通道狹小，小電弧時(shí)熱膨脹既產(chǎn)生高氣壓使電弧熄滅于暫態(tài)電弧的及早期，使滅弧閾值大幅降低。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，以上所述的滅弧裝置主體的形狀為圓柱狀，或呈L形。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，以上所述的縱吹滅弧裝置還包括引弧盤，所述的接地側(cè)電極穿過引弧盤安裝在縱吹滅弧裝置的滅弧裝置主體上。引弧盤采用導(dǎo)電材料制作或是在其表面覆蓋導(dǎo)電材料，如銅、鋁等等。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步說明，以上所述的接地側(cè)電極和/或?qū)Ь€側(cè)電極采用冷陰極型電極，如石墨電極或是銅、鋁等材料制成的電極。利用冷陰極效應(yīng)滅弧:電極是低溫體，電弧是高溫體；在兩者間接觸的一定范圍內(nèi)電弧溫度受冷陰極影響也是低溫電弧，用多個(gè)電極把電弧分割成冷電弧，使電弧的熱電離度降低易于熄滅。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
1.通過滅弧裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多點(diǎn)縱吹滅弧方式，比傳統(tǒng)的橫吹滅弧方式具有更好的滅弧效果:
(I)利用滅弧裝置主體的體積，把電弧由直線轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪Ⅲw環(huán)狀，電弧拉長10倍，電弧有突變拐彎，使電弧脆弱性提高，易于被熄滅；橫吹利用滅弧裝置長度拉長電弧，由此需要很長的滅弧裝置，且電弧連續(xù)拉長，沒有電弧突變拐彎，電弧被弱化度低?？v吹通過陶瓷管內(nèi)徑及長度控制滅弧響應(yīng)時(shí)間，橫吹無法控制響應(yīng)時(shí)間。縱吹可以采用固定在滅弧棒表面的陶瓷管實(shí)現(xiàn)控制電弧形態(tài)，耐電弧性能優(yōu)異，可以重復(fù)被電弧燒蝕幾千次。
[0015](2)橫吹滅弧裝置由于要固定在絕緣子串邊沿，只能用硅膠，耐受電弧燒蝕性能差。一般僅能燒蝕5次。
[0016](3)縱吹的電弧斷口長度大且斷口在電弧的突變點(diǎn)，不易重燃。同時(shí)，電弧拉長效率高在較短滅弧裝置(滅弧棒)即把電弧拉長很多。橫吹條件下電弧拉長路徑及長度必須靠滅弧棒引導(dǎo)，因此滅弧棒很長，否則容易重燃。在工程上不可行。
[0017](4)縱吹單元間隔長，冷陰極效應(yīng)弱，較小電流時(shí)電弧溫度高，出氣量大，滅弧門檻電流小，滅弧靈敏度高?？梢园央娀∠缭诤苄≈?。橫吹單元間隔小冷陰極效應(yīng)強(qiáng)，電弧要在很大值時(shí)才產(chǎn)生滅弧氣流，滅弧門檻電流大，滅弧難度大?？v吹間隔大，滅弧率高(電弧溫度高，滅弧氣流強(qiáng))重燃率極低(電弧突變拐彎處雙段同時(shí)滅弧)?？v吹由于單元滅弧間隔小為避免重燃必須要非常長的幾何長度。陶瓷材料強(qiáng)度及耐電弧溫度高于硅膠，縱吹滅弧閾值遠(yuǎn)大于橫吹。
[0018](5)橫吹滅弧裝置造價(jià)高，滅弧率低，而縱吹滅弧裝置生產(chǎn)、安裝更簡(jiǎn)便，造價(jià)低廉
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[0019]2.滅弧管狹小在極小電流下(毫安級(jí))即可產(chǎn)生強(qiáng)烈滅弧氣流，滅弧動(dòng)作門檻極低，利于暫態(tài)電弧的深度抑制。
[0020]3.采用冷陰極作為電極，可以降低電弧溫度，對(duì)熄滅穩(wěn)態(tài)電弧有利。
[0021]4.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，工作穩(wěn)定，安全可靠，滅弧效果好，有效降低電力系統(tǒng)輸電線路雷擊跳閘率及事故率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本發(fā)明中縱吹滅弧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖3是本發(fā)明中滅弧管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4是本發(fā)明另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標(biāo)記:
1-絕緣子串，2-接地側(cè)連接金具，3-滅弧裝置主體，4-引弧盤，5-接地側(cè)電極，6-導(dǎo)線偵U電極，7-通孔，8-滅弧管，9-小銅管，10-金屬球，11-外壁陶瓷管。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0028]實(shí)施例1:
如圖1、圖2和圖3所示，一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，包括通過接地側(cè)連接金具2固定安裝在絕緣子串I接地端上的縱吹滅弧裝置、接地側(cè)電極5和導(dǎo)線側(cè)電極6 ;所述的接地側(cè)電極5安裝在縱吹滅弧裝置上；所述的導(dǎo)線側(cè)電極6的一端通過夾具安裝在架空導(dǎo)線上，另一端指向接地側(cè)電極5 ;所述的接地側(cè)電極5與導(dǎo)線側(cè)電極6形成的保護(hù)間隙與絕緣子串I相并列；其中，所述的縱吹滅弧裝置包括滅弧裝置主體3和滅弧管8 ;所述的滅弧裝置主體3設(shè)有若干個(gè)通孔7 ;所述的滅弧管8放置在滅弧裝置主體3的通孔7內(nèi)，并且端部相互接觸的滅弧管8兩兩之間形成的角度為90° ;所述在滅弧裝置主體3上下端部的滅弧管8互相錯(cuò)開放置，使滅弧裝置主體3內(nèi)的滅弧管8呈螺旋回形狀排列；所述的接地側(cè)電極5通過導(dǎo)線與第一個(gè)滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具2通過導(dǎo)線與最后一個(gè)滅弧管相連接。
[0029]所述的滅弧管8主要由設(shè)置在兩端的小銅管9、設(shè)置在中間位置的金屬球10和外壁陶瓷管11組成；所述的接地側(cè)電極5通過導(dǎo)線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個(gè)滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個(gè)滅弧管首端的小銅管垂直錯(cuò)位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個(gè)滅弧管，電弧通過滅弧管時(shí)，擊穿小銅管和金屬球，加熱管內(nèi)的空氣，空氣膨脹后將拉長的脆弱電弧從每個(gè)滅弧管兩端的小銅管孔縱向高速吹出熄滅。
[0030]所述的縱吹滅弧裝置還包括引弧盤4，所述的接地側(cè)電極5穿過引弧盤4安裝在縱吹滅弧裝置的滅弧裝置主體3上。
[0031]所述的滅弧裝置主體3的形狀為圓柱狀，即為圓柱柱體。
[0032]實(shí)施例2:
如圖4所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述的滅弧裝置主體3的形狀呈L形，即為L形柱體。
[0033]上述實(shí)施例1和2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、安全可靠；利用滅弧裝置主體的體積，將滅弧管的擺放形狀設(shè)置為螺旋回形狀，使電弧路徑由直線轉(zhuǎn)變?yōu)槁菪Ⅲw環(huán)狀，將電弧拉長了數(shù)倍，并有突變拐彎，使電弧脆弱性提高，易于被熄滅且不易重燃。采用的多點(diǎn)縱吹滅弧方式，利用電弧烘烤多產(chǎn)氣材料產(chǎn)生強(qiáng)氣流在多處同時(shí)在縱向切斷電弧。多點(diǎn)縱吹使電弧斷點(diǎn)長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低；比多點(diǎn)橫吹有效滅弧性能大幅度提聞。
【權(quán)利要求】
1.一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，包括通過接地側(cè)連接金具(2)固定安裝在絕緣子串(I)接地端上的縱吹滅弧裝置、接地側(cè)電極(5)和導(dǎo)線側(cè)電極(6);所述的接地側(cè)電極(5)安裝在縱吹滅弧裝置上；所述的導(dǎo)線側(cè)電極(6)的一端通過夾具安裝在架空導(dǎo)線上，另一端指向接地側(cè)電極(5);所述的接地側(cè)電極(5)與導(dǎo)線側(cè)電極(6)形成的保護(hù)間隙與絕緣子串(I)相并列；其特征在于:所述的縱吹滅弧裝置包括滅弧裝置主體(3)和滅弧管(8);所述的滅弧裝置主體(3)設(shè)有若干個(gè)通孔(7);所述的滅弧管(8)放置在滅弧裝置主體(3)的通孔(7)內(nèi)，并且端部相互接觸的滅弧管(8)兩兩之間形成的角度為90° ;所述在滅弧裝置主體(3)上下端部的滅弧管(8)互相錯(cuò)開放置，使滅弧裝置主體(3)內(nèi)的滅弧管(8)呈螺旋回形狀排列；所述的接地側(cè)電極(5)通過導(dǎo)線與第一個(gè)滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具(2)通過導(dǎo)線與最后一個(gè)滅弧管相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于:所述的滅弧管(8)主要由設(shè)置在兩端的小銅管(9)、設(shè)置在中間位置的金屬球(10)和外壁陶瓷管(11)組成；所述的接地側(cè)電極(5 )通過導(dǎo)線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個(gè)滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個(gè)滅弧管首端的小銅管垂直錯(cuò)位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個(gè)滅弧管，電弧通過滅弧管時(shí)，擊穿小銅管和金屬球，加熱管內(nèi)的空氣，空氣膨脹后將拉長的脆弱電弧從每個(gè)滅弧管兩端的小銅管孔縱向高速吹出熄滅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于:所述的滅弧裝置主體(3)的形狀為圓柱狀，或呈L形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流縱吹滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于:所述的縱吹滅弧裝置還包括引弧盤(4)，所述的接地側(cè)電極(5)穿過引弧盤(4)安裝在縱吹滅弧裝置的滅弧裝置主體(3)上。
【文檔編號(hào)】H01B17/48GK103594210SQ201310562627
【公開日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】王巨豐, 王嬿蕾, 郭偉, 劉其良, 梁雪, 吳東 申請(qǐng)人:王巨豐, 王嬿蕾