CN101093933A - 一种防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具。该金具直接安装在绝缘子的上端，金具的上部金具顶帽内有带穿刺的电极，它直接穿透绝缘导线的绝缘层，与绝缘导线内部的导体紧密电接触，将电直接引至由上部金具顶帽与金具底盘构成裸露的绝缘子上部金属电极。在雷电过电压的作用下，与导体紧密接触的穿刺刀片，将雷电过电压引至位于绝缘子上部金属电极，使雷电过电压直接加在上部金属电极和绝缘子下部金属电极之间，造成绝缘子表面击穿。这样将绝缘导线变成了类似的裸露导线结构，使它不易被工频续流烧坏，从而保护了架空绝缘导线在雷击过程中不会断线。该金具运行过程中免维护，运行安全，可靠性高，尤其适合在10kV架空绝缘导线上应用。
Description
技术领域
本发明涉及电力配电网领域，用于电力系统架空配电线路，主要用于防止架空绝缘导线雷击断线，尤其适合在10kV架空绝缘导线上使用。
背景技术
为了减少树木、鸟类、积雪等外部原因引起的架空配电线路故障，提高供电可靠性，近几十年来国内外已经大量采用架空绝缘导线。绝缘导线确实解决了裸导线所解决不了的走廊和安全问题，与电缆相比，它具有投资省、建设快的优点，但其雷击断线问题却十分突出，它已经成为配电网系统中一个十分迫切需要解决的重要问题。
经济发达国家采用架空绝缘导线输配电的时间较长，积累了大量运行经验，先后采用了不少预防措施和方法，具体如下。
架空避雷线：在空旷地区，同杆架设架空避雷线以对付配电架空绝缘线路感应过电压，这是一种投资较大的传统方法。但是，由于配电线路设计的绝缘水平较低，雷击架空避雷线后非常容易造成反击闪络，仍然会引发工频续流熔断绝缘导线。故该方法国外目前较少采用。
氧化锌避雷器：近年来，人们利用氧化锌避雷器非线性电阻特性和快速阻断工频续流的特性，广泛应用于线路以限制雷电过电压，其保护范围有限，基本上只能够保护本杆设备。日本、美国、加拿大等国家投入巨资对线路进行改造，在每基电杆上安装三只(相)氧化锌避雷器后，雷击断线率由原来的93.3％降低到2.7％，基本没有再发生雷击断线事故。但采用该种方法，会大量使用避雷器，当避雷器质量较差的时候，有可能会在运行中造成较多的线路事故，影响安全运行。
钳位绝缘子：日本东京电力公司采用放电钳位绝缘子以防止绝缘导线雷击断线。即在绝缘导线固定处剥离绝缘层，加装特殊设计的金属线夹，并设置引弧放电间隙。当雷电闪络引发工频续流时，工频续流在该金属线夹上燃弧直至线路跳闸以熄灭工频续流，从而避免烧伤绝缘子和熔断绝缘导线。
根据同一原理，芬兰Nokia公司研发的被覆线配电系统(SAX系统)，采用悬垂线夹和其它装置作为闪络保护器，悬垂线夹承受工频电弧。但该装置抗震性能较差，线路风吹舞动时，常发生故障。
增长闪络路径：通过增长闪络路径，降低工频建弧率，是防止架空绝缘线路雷击断线事故的另一思路。俄罗斯国家电力公司首先提出长闪络间隙保护方式。在横担上安装一U形绝缘闪络路径，使U形头部与绝缘导线之间的冲击放电电压比绝缘子放电电压低。当雷电过电压时，该间隙先于绝缘子击穿闪络，并沿绝缘闪络路径发展。设计该绝缘路径足够长，就可以阻止工频续流建弧，切断工频续流。但这种方法也不成熟，没推广应用。
提高线路绝缘水平：将配电线路中的瓷绝缘子更换成为硅橡胶绝缘横担，全线提高线路绝缘水平，雷电引发的工频续流因爬距大而无法建弧。
为了减低线路造价，可采用架空绝缘导线加强局部绝缘的方式，即在绝缘导线固定处加厚绝缘，也是一种尝试的办法，效果也不是很理想。
线路过电压保护器：一些多雷害国家如日本、澳大利亚、美国和欧洲等，近年来在架空绝缘线路上大量推广应用线路过电压保护器，实际上就是带外间隙避雷器。该装置利用外间隙，形成对氧化锌限流元件的外放电间隙，当线路出现雷电过电压时，外间隙首先放电，雷电流经氧化锌限流元件释放，而工频续流则被氧化锌限流元件截断，从而防止架空绝缘线路雷击断线事故的发生。该保护装置在投入运行后，维护、检修工作量较大。
综上所述，上述几种方式虽然能够有效地防止雷击断线，但还存在以下一些问题：目前的一些防断线金具，有些在使用前，绝缘导线需剥离较长的长度，裸露部分较大，这会对导线的密封和绝缘有一定的影响，并会严重影响导线的机械强度和使用寿命；有些安装比较复杂，不便于在实际中使用。而使用避雷器和过电压保护器，虽然防护效果好，但主要存在运行维护困难等问题。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的缺陷，提供一种防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具。
本发明的防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，包括绝缘子、架空绝缘导线和穿刺金具，穿刺金具包括金具底盘、金具顶帽和电极，金具底盘紧固在绝缘子的上端，电极位于金具顶帽中，与金具顶帽中的螺栓相连，在电极和金具底盘的任意一方或双方设有穿刺刀片，穿刺刀片直接穿透绝缘导线的绝缘层，与绝缘导线内部的导体紧密电接触，在穿刺金具外设有绝缘护套。
本发明中直接安装于绝缘子上部的穿刺金具(包括金具顶帽和金具底盘)构成裸露的绝缘子上部金属电极。在雷电过电压的作用下，与导体紧密接触的穿刺刀片，将雷电过电压引至绝缘子上部金属电极，使雷电过电压直接加在上部金属电极和绝缘子下部金属电极之间，造成绝缘子表面击穿。这样将绝缘导线变成了类似的裸露导线结构，使它不易被工频续流烧坏，从而保护了架空绝缘导线在雷击过程中不会断线。该金具运行过程中免维护，尤其适合在10kV架空绝缘导线上应用，适用于铜、铝架空绝缘导线。
为了使绝缘子瓷表面免受电弧烧灼，避免在雷击情况下造成绝缘子烧坏。可以在金具底盘的径向设置向两边延伸的电极A；或在绝缘子的下端金属电极设置向两边延伸的电极B；或同时在金具底盘的径向和绝缘子的下端金属电极设置向两边延伸的电极。在这种情况下，由于负荷电流或短路电流的作用，电弧会受到电动力向延伸电极外面飘去。这样，电弧在空气间隙中燃烧，不在绝缘子表面燃烧，从而保护了绝缘子表面免遭烧灼损坏。
该防雷金具采用力矩螺母来控制穿刺刀片的切入深度，确保刀片与导体之间实现良好电接触，同时又不伤及导线。
该防雷金具的外部加装绝缘罩，以保证绝缘。
本发明的防雷金具的优点在于：
(1)安装简便，不必剥去绝缘导线的绝缘层，安装时没有上下左右的尺寸要求；
(2)具有雷击短路事故指示功能(雷击烧弧后外绝缘罩底部有明显颜色变化，由黑色变为白色)；
(3)免维护，耐烧灼性能突出；
(4)金具安装与负荷流向无关；
(5)对线路绝缘的击穿电压影响小；
(6)装置可重复利用性能优越；
(7)保护绝缘子表面免遭电弧烧灼损坏；
(8)免接地。
该防雷金具具有防雷击断线、不剥离导线绝缘层、施工简单、附带绝缘罩、运行安全，可靠性高、运行过程中免检修维护。
附图说明
图1是本发明防雷金具的一种具体结构示意图；
图2是图1的侧面示意图；
图3是图1防雷金具中的穿刺金具轴向剖视图；
图4是带穿刺的电极与架空绝缘导线之间的穿刺示意图；
图5是图1中的连接绝缘子和穿刺金具的半环型耳夹；
图6是图1金具底盘和绝缘子的下端均具有向两边延伸电极的示意图；
图7是本发明防雷金具的另一种具体结构示意图；
图8是图7的侧面示意图；
图9是图7防雷金具中的穿刺金具轴向剖视图；
图10是图7金具底盘和绝缘子的下端均具有向两边延伸电极的示意图；
图11是本发明金具底盘与绝缘子直接连为一体的又一种结构示意图。
具体实施方式
为进一步说明本发明的应用，下面将以防雷金具的以下三种典型结构为例(结合附图)来进一步予以介绍。当然，本发明不仅仅限于在此介绍的三种结构，可以基于本发明的权利要求进一步拓展。
典型结构应用实例(一)
参照图1～图5，防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，图中：1是金具底盘(一个呈倒杯形状的耐烧灼金属圆盘)，2是金具顶帽，3是半环型耳夹，4是硅橡胶绝缘护套，5是力矩螺母，6是螺杆，7是绝缘子，8是带穿刺的电极，9是架空绝缘导线，10是外六角螺栓，11是绝缘子的下端金属电极。
安装步骤具体如下：
(1)将金具顶帽2上的两枚外六角螺栓10旋出，卸下金具顶帽2；
(2)将金具底盘1套入绝缘子7颈部，使金具底盘1的U型槽与绝缘子7顶部U型槽完全切合，然后将架空绝缘导线9放入金具底盘1的U型槽中；
(3)将半环型耳夹3插入绝缘子7的颈部，两端卡入金具底盘1的两边侧槽中，双手均匀用力将半环型耳夹3尽力向上拉，然后拧紧半环型耳夹3两端的螺母；
(4)装上金具顶帽2，拧紧顶帽上的两枚外六角螺栓10；
(5)使用专用力矩扳手，拧紧力矩螺母5，直至拧断为止；
(6)盖好硅橡胶绝缘护套4。
图6是图1所示防雷金具的金具底盘径向具有延伸电极12和绝缘子的下端金属电极11带延伸电极13的情况。
典型结构应用实例(二)
参照图7～图9，防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，图中：1是金具底盘(由两块半圆环耐烧灼金属延伸电极构成)，2是金具顶帽，3是六角螺母，4是硅橡胶绝缘护套，5是力矩螺母，6是螺杆，7是绝缘子，8是带穿刺的电极，9是架空绝缘导线，10是外六角螺栓，11是绝缘子的下端金属电极。
安装步骤具体如下：
(1)先把防雷金具上的一枚外六角螺栓10拧开，将构成金具底盘1的两块半圆环金属延伸电极分开；
(2)将金具顶帽2放于绝缘子7顶部，同时把两块半圆环金属延伸电极合拢夹于绝缘子颈部。拧紧螺栓10，使穿刺金具与绝缘子固定；
(3)使用专用力矩扳手，拧紧力矩螺母5，直至拧断为止；
(4)将力矩螺母下的六角螺母3拧入金具顶帽顶面压平；
(5)盖好硅橡胶绝缘护套4。
图10是图7所示防雷金具的绝缘子的下端金属电极11带延伸电极13的情况。
典型结构应用实例(三)
此例，金具底盘与绝缘子连为一体。
参照图11，防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，图中：1是金具底盘(它直接与绝缘子在制造时就连成一体)，2是金具顶帽，3是六角螺母，4是硅橡胶绝缘护套，5是力矩螺母，6是螺杆，7是绝缘子，8是带穿刺的电极，9是架空绝缘导线，10是外六角螺栓，11是绝缘子的下端金属电极。
安装步骤如下：
(1)将导线放入与绝缘子连为一体的金具底盘1的U型槽中；
(2)装上金具顶帽2，拧紧金具顶帽2上的两枚外六角螺栓10；
(3)使用专用力矩扳手，拧紧力矩螺母5，直至拧断为止；
(4)，将力矩螺母下的六角螺母3拧入金具顶帽顶面压平；
(5)盖好硅橡胶绝缘护套4。
此例中，金具底盘的径向具有延伸电极12，绝缘子的下端金属电极11带延伸电极13。
Claims (4)
1.一种防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，包括绝缘子(7)、架空绝缘导线(9)，其特征是还包括穿刺金具，穿刺金具包括金具底盘(1)、金具顶帽(2)和电极(8)，金具底盘(1)紧固在绝缘子(7)的上端，电极(8)位于金具顶帽(2)中，与金具顶帽(2)中的螺栓(6)相连，在电极(8)和金具底盘(1)的任意一方或双方设有穿刺刀片，穿刺刀片直接穿透绝缘导线的绝缘层，与绝缘导线(9)内部的导体紧密电接触，在穿刺金具外设有绝缘护套(4)。
2.根据权利要求1所述的防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，其特征是金具底盘(1)的径向具有向两边延伸的电极(12)。
3.根据权利要求1所述的防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，其特征是绝缘子的下端金属电极(11)具有向两边延伸的电极(13)。
4.根据权利要求1所述的防止架空绝缘导线雷击断线的穿刺型防雷金具，其特征是在金具底盘(1)的径向和绝缘子的下端金属电极(11)同时设置向两边延伸的电极。
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