多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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線上的導線側(cè)電極；所述的接地側(cè)電極與導線側(cè)電極形成的保護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，滅弧裝置主體設有若干個安放滅弧管的通孔，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)電極通過導線與第一個滅弧管相連接，接地側(cè)連接金具通過導線與最后一個滅弧管相連接。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，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】多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及了輸電線路防雷保護間隙裝置，具體涉及了一種可拉長電弧路徑、弱化電弧、采用多點縱吹滅弧方式的多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置。
【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，導致線路絕緣子閃絡，隨之而起的工頻續(xù)流損壞絕緣子串及金具，導致絕緣子串燒毀及燒斷導線事故。傳統(tǒng)的“堵塞型”防雷保護方式，改造桿塔接地電阻、架設耦合地線及避雷線、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)保護間隙來防止雷擊事故。然而實際運行中，并聯(lián)保護間隙具有明顯的缺陷如下:
首先，并聯(lián)保護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，同時導致電力系統(tǒng)正常運行時的工頻絕緣水平下降，無形之間提高了并聯(lián)保護間隙在暫時過電壓及操作過電壓下誤擊穿概率。
[0003]其次，當輸電線路發(fā)生雷擊時，并聯(lián)保護間隙優(yōu)先因雷擊引起的過電壓而擊穿，將雷電流泄入大地，從而起到保護輸電線路及電氣設備的作用。然而由于并聯(lián)保護間隙沒有滅弧能力，不能熄滅絕緣子串閃絡后引起的工頻續(xù)流，電弧在保護間隙間長時間灼燒，將造成絕緣子串損壞，嚴重時，可能造成輸電線路斷線，同時電弧會對電極造成燒蝕而降低其保護性能。最終依靠斷路器來熄滅電弧來實現(xiàn)保護輸電線路及設備，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)明人在之前申請的專利，中國專利號為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，保護間隙之間的閃絡電壓小于被保護絕緣子串，從而在輸電線路遭受雷擊時優(yōu)先于被保護絕緣子串擊穿，擊穿放電時，信號采集裝置自動感應雷電流信號并觸發(fā)高速噴射氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速噴射氣流對約束空間內(nèi)續(xù)流電弧沿縱向強烈沖擊、冷卻至熄滅。又如中國專利號為2011200053246公開了用于各電壓等級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，保護間隙之間的閃絡電壓小于被保護絕緣子串，從而在輸電線路遭受雷擊時優(yōu)先于被保護絕緣子串擊穿，擊穿放電時，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，信號采集裝置自動采集信號并啟動噴射氣體發(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。中國專利號為2010105694082公開了一種用于各電壓等級輸電線路的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置。該裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串一側(cè)，主放電保護間隙和輔助放電間隙的絕緣強度小于被保護的絕緣子串，從而在線路發(fā)生雷擊時產(chǎn)生的過電壓優(yōu)先擊穿保護間隙。保護間隙擊穿放電時，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氣孔噴出；同時信號采集裝置自動采集信號并啟動氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速氣流熄滅電弧。發(fā)明人之前申請的專利對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行進一步的改進，從而達到更好的效果，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氣流縱吹滅弧防雷保護裝置。該裝置可以拉長電弧路徑、弱化電弧、采用多點縱吹滅弧方式使電弧斷點長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低。
[0006]為了實現(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氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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；所述的導線側(cè)電極的一端通過夾具安裝在架空導線上，另一端指向接地側(cè)電極；所述的接地側(cè)電極與導線側(cè)電極形成的保護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有若干個通孔；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)電極通過導線與第一個滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具通過導線與最后一個滅弧管相連接。
[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。采用的多點縱吹滅弧方式，利用電弧烘烤多產(chǎn)氣材料產(chǎn)生強氣流在多處同時在縱向切斷電弧。多點縱吹使電弧斷點長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低；比多點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”效應特點，把雷電流導入處于滅弧裝置主體表面的螺旋滅弧管，串聯(lián)的N個滅弧管內(nèi)電極與相鄰管內(nèi)電極間的形成N個四方型電弧段，通過加熱管內(nèi)空氣產(chǎn)生強烈的縱向氣流進行滅弧。螺旋排布的滅弧管間隔用絕緣裙邊封隔。
[0009]作為本發(fā)明的進一步說明，以上所述的滅弧管主要由設置在兩端的小銅管、設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)電極通過導線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個滅弧管首端的小銅管垂直錯位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個滅弧管，電弧通過滅弧管時，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)設置金屬球，可以起到中心電極的作用，更好的引導電弧從滅弧管穿過。
[0010]在本發(fā)明中，滅弧管的結(jié)構(gòu)設置符合雷電流高頻集膚特點，雷電流極易鉆入滅弧管中。利用電弧細線效應抑制電弧強度，使電弧容易被熄滅；利用約束空間迫使電弧細線化，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、對流消耗的能量不能等量補充，電弧處于極易熄滅狀態(tài)；同時約束通道狹小，小電弧時熱膨脹既產(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)明的進一步改進，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。引弧盤采用導電材料制作或是在其表面覆蓋導電材料，如銅、鋁等等。
[0013]作為本發(fā)明的進一步說明，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:
1.通過滅弧裝置的結(jié)構(gòu)設計，實現(xiàn)了多點縱吹滅弧方式，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。縱吹通過陶瓷管內(nèi)徑及長度控制滅弧響應時間，橫吹無法控制響應時間?？v吹可以采用固定在滅弧棒表面的陶瓷管實現(xiàn)控制電弧形態(tài)，耐電弧性能優(yōu)異，可以重復被電弧燒蝕幾千次。
[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，不易重燃。同時，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，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，冷陰極效應弱，較小電流時電弧溫度高，出氣量大，滅弧門檻電流小，滅弧靈敏度高。可以把電弧熄滅在很小值。橫吹單元間隔小冷陰極效應強，電弧要在很大值時才產(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)重燃率極低(電弧突變拐彎處雙段同時滅弧)?？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。陶瓷材料強度及耐電弧溫度高于硅膠，縱吹滅弧閾值遠大于橫吹。
[0018](5)橫吹滅弧裝置造價高，滅弧率低，而縱吹滅弧裝置生產(chǎn)、安裝更簡便，造價低廉
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[0019]2.滅弧管狹小在極小電流下(毫安級)即可產(chǎn)生強烈滅弧氣流，滅弧動作門檻極低，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，對熄滅穩(wěn)態(tài)電弧有利。
[0021]4.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，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)明另一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]附圖標記:
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。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步說明。
[0028]實施例1:
如圖1、圖2和圖3所示，一種多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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；所述的導線側(cè)電極6的一端通過夾具安裝在架空導線上，另一端指向接地側(cè)電極5 ;所述的接地側(cè)電極5與導線側(cè)電極6形成的保護間隙與絕緣子串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設有若干個通孔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通過導線與第一個滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具2通過導線與最后一個滅弧管相連接。
[0029]所述的滅弧管8主要由設置在兩端的小銅管9、設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通過導線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個滅弧管首端的小銅管垂直錯位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個滅弧管，電弧通過滅弧管時，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]實施例2:
如圖4所示，本實施例與實施例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]上述實施例1和2，結(jié)構(gòu)簡單、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。采用的多點縱吹滅弧方式，利用電弧烘烤多產(chǎn)氣材料產(chǎn)生強氣流在多處同時在縱向切斷電弧。多點縱吹使電弧斷點長度大幅度快速提高，使電弧重燃率大幅度降低；比多點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氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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；所述的導線側(cè)電極(6)的一端通過夾具安裝在架空導線上，另一端指向接地側(cè)電極(5);所述的接地側(cè)電極(5)與導線側(cè)電極(6)形成的保護間隙與絕緣子串(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)設有若干個通孔(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)通過導線與第一個滅弧管相連接，所述的接地側(cè)連接金具(2)通過導線與最后一個滅弧管相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多間隙自膨脹強氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，其特征在于:所述的滅弧管(8)主要由設置在兩端的小銅管(9)、設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 )通過導線與滅弧裝置主體內(nèi)的第一個滅弧管首端的小銅管連接，末端的小銅管與第二個滅弧管首端的小銅管垂直錯位連接，以此螺旋連接下去，電弧以此路徑通過每個滅弧管，電弧通過滅弧管時，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氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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氣流縱吹滅弧防雷保護裝置，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】H01B17/48GK103594210SQ201310562627
【公開日】2014年2月19日 申請日期: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 申請人:王巨豐, 王嬿蕾