CN101237124B - 带间隙线路避雷器状态指示器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带间隙线路避雷器状态指示器，涉及一种防雷保护设备。本发明的结构是：取能部件(1)串联在避雷器接地线上，小电流计数电路(2)、大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)分别和取能部件(1)对应端连接，获取能量；大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)连接，大电流计数电路(3)为告警指示电路(4)提供开关控制信号；告警指示电路(4)和告警指示机构(5)连接，控制告警指示机构(5)动作；计数器清零机构(6)和大电流计数电路(3)连接，实现清零。本发明为无源设备，具有实用性和经济性；使用寿命长；可视性强；适用于35kV及以上带间隙线路金属氧化物避雷器的在线监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种防雷保护设备；尤其涉及一种带间隙线路避雷器状态指示器，具体地说，涉及一种对带间隙线路避雷器的运行状态进行监测的指示器。
背景技术
目前国内外各地区电力局都在输电线路上推广使用金属氧化物避雷器来提高输电线路的耐雷水平，降低线路的雷击跳闸率，从而提高供电可靠性，满足工业用电的要求；因此，线路避雷器有广泛的发展应用前景。
避雷器在电力系统中的重要地位要求对避雷器正常工作提供保证，这就要求对避雷器是否能正常运行的状态进行监测。
目前前沿的研究一般为通过对无间隙避雷器漏电流的在线检测来判断避雷器的老化状态，有些研究成果带有自动脱离装置甚至故障指示功能。对于带间隙线路避雷器，比较新的相应的研究有通过对各种电流段的放电次数做相应的记录并用LED管显示。缺点是需要额外提供电源，一两年就要更换一次电池。
发明内容
本发明的目的就是填补带间隙避雷器监测的漏缺，保障线路重要位置避雷器不间断工作，结合无源的机械式放电计数器，提供能满足国家标准要求的能够监测避雷器运行状况的一种带间隙线路避雷器状态指示器。该指示器能提供避雷器的剩余使用寿命，在被监测的避雷器满足告警条件时候有明显的故障指示，提醒巡线人员对避雷器进行检查或更换。
本发明的目的是这样实现的：
本发明包括取能部件、小电流计数电路、大电流计数电路、告警指示电路、告警指示机构和计数器清零机构等。其特殊之处在于大电流计数器计数达到一定值时输出 信号令告警指示电路导通，使告警指示机构动作，标识避雷器已损坏需要更换。
取能部件为电流互感器，通过磁芯和不同匝数的线圈按照一定的比例转换能量，给三个支路提供工作能源。
小电流计数电路，由保护元件压敏电阻、整流桥、电容器和号码电磁计数器组成；电路与互感器的第1副边线圈相连，当原边线圈电流超过100A时，该计数器累加计数并保持。
大电流计数电路，由保护元件压敏电阻、分压调节电阻、整流桥、电容器和指针电磁计数器组成；电路与互感器的第2副边线圈相连，当原边线圈电流超过20kA的时候，该计数器累加计数并保持。
告警指示电路，由保护元件压敏电阻、整流桥、电容器、放电电阻、控制开关机构和电磁铁线圈组成；电路与互感器的第3副边线圈相连，大电流计数器达到预定值时磁控开关闭合，告警指示电路接通。
告警指示机构，由掉牌、限位掉牌、掉牌匣子、限位磁铁、电磁铁衔铁和复位机构组成；当告警指示电路接通，掉牌下落。恢复时人工将掉牌推进匣子，并按动复位按钮复位。
计数器清零机构，由旋转杆和与之共轴的转叶组成；当掉牌掉落后检修或是其它原因需要将计数器清零时，旋动旋钮多次，使计数器归零。
由上述可知，当该状态指示器与线路避雷器串联，小电流计数器显示避雷器的总放电次数，大电流计数器显示避雷器放电电流超过20kA的次数。当大电流次数超过预定值时，告警指示机构的掉牌下落，便于巡线人员检查。
本发明具有下列优点和积极效果：
1、满足国标规定的放电计数器在8/20μs波形参数下计数电流灵敏度、标称电流和残压限制要求。
2、全部回路没有电源，为无源设备，不需要周期更换电源，具有实用性和经济性。
3、不工作状态下不承受电压，电气元件老化较小，使用年限较长。
4、故障指示明显，可视性强。具有复位功能，可以重复利用。
5、本发明适用于35kV及以上带间隙线路金属氧化物避雷器的监测。
附图说明
图1是本发明结构方框图；
图2是本发明的电路原理图；
图3是告警指示电路的控制开关机构示意图；
图4是告警指示机构示意图；
图5是掉牌机构示意图；
图6是计数器清零机构示意图；
图7是面板示意图。
其中：
1-取能部件；
N-原边线圈；N1、N2、N3-第1、2、3副边线圈。
2-小电流计数电路；
MOV1-第1压敏电阻；
D1-第1整流桥；
C1-第1电容器；
JS1-小电流计数器(号码电磁计数器)；
JS1-1-小电流计数器示数窗。
3-大电流计数电路；
MOV2-第2压敏电阻；
R1-分压电阻；
D2-第2整流桥；
C2-第2电容器；
JS2-大电流计数器(指针电磁计数器)；
JS2-1-大电流计数器指针；
JS2-2-大电流计数器表盘；
JS2-3-大电流计数器衔铁。
4-告警指示电路；
MOV3-第3压敏电阻；
D3-第3整流桥；
C3-第3电容器；
R2-放电电阻；
L-电磁铁线圈；
4.1-控制开关机构；
M1、M2-第1、2强磁铁；
G1、G2-第1、2干簧管。
5-告警指示机构；
5.1-掉牌机构；
5.1.1-掉牌匣子；
5.1.2-限位掉牌；
5.1.3-第1横杆；
5.1.4-匣子孔；
5.1.5-掉牌；
5.1.6-第2横杆；
5.1.7-掉牌孔；
5.1.8-限位磁铁；
5.2-电磁铁；
5.3-电磁铁衔铁；
5.4-支撑机构；
5.5-复位机构；
5.5.1-复位块；
5.5.2-弹簧；
5.5.3-卡环；
5.5.4-复位按钮。
6-计数器清零机构；
6.1-转叶；
6.2-旋转杆；
6.3-轴承套；
6.4-轴承；
6.5-旋钮。
7-螺杆。
8-绝缘子。
具体实施方式：
下面结合附图和实施详例说明：
一、总体结构
如图1、2，本发明包括取能部件(1)、小电流计数电路(2)、大电流计数电路(3)、告警指示电路(4)、告警指示机构(5)和计数器清零机构(6)；
取能部件(1)串联在避雷器接地线上，小电流计数电路(2)、大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)分别和取能部件(1)各端连接，获取能量；
大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)连接，为告警指示电路(4)提供开关信号；
告警指示电路(4)和告警指示机构(5)连接，控制告警指示机构(5)动作；
计数器清零机构(6)和大电流计数电路(3)连接，实现清零。
本发明的工作原理是：
当避雷器放电时，放电电流流过取能部件(1)使得小电流计数电路(2)、大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)取得能量。当放电电流超过100A的时候小电流计数电路(2)的小电流计数器(JS1)动作累加计数；当放电电流超过20kA的时候大电流计数电路(3)的大电流计数器(JS2)动作累加计数，当计数器(JS2)计数次数累加到18次时，告警指示电路(4)中电磁铁线圈(L)和第3电容器(C3)接通，电磁铁衔铁(5.3)缩回，掉牌(5.1.5)掉出，告警完成。
重复使用的时候，通过计数器清零机构(6)将大电流计数器(JS2)清零；用手将掉牌(5.1.5)垂直推入掉牌匣子(5.1.1)至顶端，同时另一只手按动复位按钮(5.5.3)，就完成了掉牌(5.1.5)的复位。全部复位后该指示器可以重复使用。
二、各功能块结构
1、取能部件(1)
如图2，取能部件(1)为一种电流互感器，包括磁芯及绕在磁芯上的原边线圈(N)和第1、2、3副边线圈(N1、N2、N3)；通过磁芯和不同匝数的线圈按照一定的比例转换能量，给三个支路提供工作能源。
2、小电流计数电路(2)
如图2，小电流计数电路(2)由第1整流桥(D1)、第1压敏电阻(MOV1)、第1电容器(C1)和小电流计数器(JS1)组成；第1整流桥(D1)的交流端并联取能部件(1)的第1副边(N1)和第1压敏电阻(MOV1)；第1整流桥(D1)的直流端分别与 第1电容器(C1)和小电流计数器(JS1)并联。
其工作原理是：从取能部件(1)的第1副边线圈(N1)感应的电流经第1整流桥(D1)整流后给第1电容器(C1)充电，然后给小电流计数器(JS1)放电，小电流计数器(JS1)累加计数，并显示；当电流过大时，第1压敏电阻(MOV1)动作，限制电压的增加。
3、大电流计数电路(3)
大电流计数电路(3)和小电流计数电路(2)的结构和工作原理一样。
具体地说：
如图2，大电流计数电路(3)由第2整流桥(D2)、第2压敏电阻(MOV2)、分压电阻(R1)、第2电容器(C2)和大电流计数器(JS2)组成；第2整流桥(D2)的交流端串联分压电阻(R1)后再与取能部件(1)的第2副边线圈(N2)并联，第2整流桥(D2)的交流端还与第2压敏电阻(MOV2)并联；第2整流桥(D2)的直流端分别与第2电容器(C2)和大电流计数器(JS2)并联。
其工作原理是：从取能部件(1)的第2副边线圈(N2)感应的电压经分压电阻(R1)分得部分电压后，电流经第2整流桥(D2)整流给第2电容器(C2)充电，并通过大电流计数器(JS2)放电，大电流计数器(JS2)的指针转动一个角度累加计数，并显示。
分压电阻(R1)的作用是分得部分电压，使得当避雷器放电电流超过20kA的时候大电流计数器(JS2)才计数。
小电流计数器(JS1)选用404型计数器；
大电流计数器(JS2)选用JJ-8型计数器。
4、告警指示电路(4)
如图2，告警指示电路(4)由第3整流桥(D3)、第3电容器(C3)、放电电阻(R2)、控制开关机构(4.1)和电磁铁线圈(L)组成；
第3整流桥(D3)的交流端分别与取能部件(1)的第3副边线圈(N3)和第3压敏电阻(MOV3)并联；第3整流桥(D3)的直流端分别与第3电容器(C3)和放电电阻(R2)并联，再串联控制开关机构(4.1)后与电磁铁线圈(L)并联。
如图3，所述的控制开关机构(4.1)由相互串联的第1、2干簧管(G1、G2)和第1、2强磁铁(M1、M2)组成；第1、2干簧管(G1、G2)分别设置在大电流计数器表盘(JS2-2)反面对应的数字位置，第1、2强磁铁(M1、M2)分别设置在两根大电流计数器指针(JS2-1)上。
其工作原理是：
从取能部件(1)的第3副边线圈(N3)感应的电流经第3整流桥(D3)整流后给第3电容器(C3)充电：当控制开关机构(4.1)断开，第3电容器(C3)上的电压经放电电阻(R2)放掉；当控制开关机构(4.1)闭合，第3电容器(C3)经电磁铁线圈(L)放电，电磁铁衔铁(5.3)收缩。
控制开关机构(4.1)的闭合是由固定在两个大电流计数器指针(JS2-1)上的第1、2强磁铁(M1、M2)控制；当大电流计数器指针(JS2-1)转到第1、2干簧管(G1、G2)对应的位置时，第1、2干簧管(G1、G2)闭合，告警指示电路导通，否则不导通。
5、告警指示机构(5)
如图4、图5，告警指示机构(5)由掉牌机构(5.1)、电磁铁(5.2)、电磁铁衔铁(5.3)、支撑机构(5.4)和复位机构(5.5)组成；
四个部件掉牌机构(5.1)、电磁铁(5.2)、电磁铁衔铁(5.3)和复位机构(5.5)均设置在支撑机构(5.4)上，并前后依次连接；
掉牌机构(5.1)中的掉牌(5.1.5)与电磁铁(5.2)相连；电磁铁衔铁(5.3)与复位机构(5.5)中的复位块(5.5.1)相连；
所述的掉牌机构(5.1)由掉牌匣子(5.1.1)、限位掉牌(5.1.2)、第1横杆(5.1.3)、匣子孔(5.1.4)、掉牌(5.1.5)、第2横杆(5.1.6)、掉牌孔(5.1.7)和限位磁铁(5.1.8)组成；限位掉牌(5.1.2)居于掉牌匣子(5.1.1)内部空间的上部，第1横杆(5.1.3)贯穿限位掉牌(5.1.2)上的竖长孔；掉牌(5.1.5)居于掉牌匣子(5.1.1)内部空间的下部，第2横杆(5.1.6)贯穿掉牌(5.1.5)中间的竖长孔，掉牌(5.1.5)的下部设置有掉牌孔(5.1.7)；在掉牌匣子(5.1.1)中部的两个侧壁上分别设置有匣子孔(5.1.4)和限位磁铁(5.1.8)。
所述的复位机构(5.5)由复位块(5.5.1)、弹簧(5.5.2)、卡环(5.5.3)和复位按钮(5.5.4)组成；复位块(5.5.1)、卡环(5.5.3)和复位按钮(5.5.4)依次连接，弹簧(5.5.2)卡在复位按钮(5.5.4)上。
所述的告警指示电路(4)与大电流计数电路(3)的连接是指：通过安置于大电流计数电路(3)中计数器指针(JS2-1)上的第1、2强磁铁(M1、M2)和安置于计数器表盘(JS2-2)背后的第1、2干簧管(G1、G2)实现磁连接，相互串联的第1、2干簧管(G1、G2)处于告警指示电路(4)的回路中(如图2中4.1)；告警指示电路(4) 只能与告警指示机构(5)中的电磁铁(5.2)连接，实现电能向机械能的转换；
告警指示机构(5)的工作原理是：
当告警指示电路(4)工作，且电磁铁衔铁(5.3)缩回，脱离限位磁铁(5.1.8)的吸引，挂在限位衔铁(5.1.8)上的掉牌(5.1.5)掉落，在匣子(5.1.1)的第2横杆(5.1.6)上挂住；同时原来被掉牌(5.1.5)顶着的限位掉牌(5.1.2)掉落，挂在匣子(5.1.1)中部的第1横杆(5.1.3)上；此时限位掉牌(5.1.2)隔在限位磁铁(5.1.8)和电磁铁衔铁(5.3)之间。
复位时，将掉牌(5.1.5)推入匣子(5.1.1)中，此时限位掉牌(5.1.2)被掉牌(5.1.5)推回到匣子(5.1.1)的上部分；按动复位按钮(5.5.4)，卡环(5.5.3)压缩弹簧(5.5.2)，复位块(5.5.1)推动电磁铁衔铁(5.3)，使其穿过匣子孔(5.1.4)和掉牌(5.1.5)上的竖长孔与限位磁铁(5.1.8)吸引，完成掉牌的复位。放开复位按钮(5.5.4)，弹簧(5.5.2)弹开，复位块(5.5.1)下落，卡环(5.5.3)卡在复位按钮(5.5.4)的出口处。
限位掉牌(5.1.2)可以防止震动引起的误动作或是复位时过早地按动复位按钮(5.5.4)而引起的误操作。
6、计数器清零机构(6)
如图(6)，计数器清零机构(6)是由转叶(6.1)、旋转杆(6.2)、轴承套(6.3)、轴承(6.4)和旋钮(6.5)组成；
转叶(6.1)、旋转杆(6.2)、轴承(6.4)和旋钮(6.5)依次连接；
计数器清零机构(6)与计数器衔铁(JS2-3)相连，旋动旋钮(6.5)触动计数器衔铁(JS2-3)实现清零。
其工作原理是：拧动旋扭(6.5)，旋转杆(6.2)带动转叶(6.1)转动，转叶(6.1)撞击大电流计数器衔铁(JS2-3)动作计数，直到计数器清零。
三、面板及其它外部布置
如图(7)，面板上有两个显示部分：一个是小电流计数器示数窗(JS1-1)；另一个是大电流计数器指针(JS2-1)和大电流计数器表盘(JS2-2)；大电流计数器清零旋钮(6.5)和告警指示机构复位按钮(5.5.4)均在底部；掉牌出口也在仪器底部；面板后面有两个Φ12的螺杆固定仪器在杆塔上面，兼做地线；面板右侧面上通过绝缘子(8)固定一个Φ12的螺杆(7)作为高压引线。
Claims (1)
1.一种带间隙线路避雷器状态指示器，包括取能部件(1)、小电流计数电路(2)和大电流计数电路(3)，设置有告警指示电路(4)、告警指示机构(5)和计数器清零机构(6)；
取能部件(1)串联在避雷器接地线上，小电流计数电路(2)、大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)分别和取能部件(1)对应端连接，获取能量；
大电流计数电路(3)和告警指示电路(4)连接，为告警指示电路(4)提供开关信号；
告警指示电路(4)和告警指示机构(5)连接，控制告警指示机构(5)动作；
计数器清零机构(6)和大电流计数电路(3)连接，实现清零；
取能部件(1)为一种电流互感器，包括磁芯及绕在磁芯上的原边线圈(N)和第1、2、3副边线圈(N1、N2、N3)；
小电流计数电路(2)由第1整流桥(D1)、第1压敏电阻(MOV1)、第1电容器(C1)和小电流计数器(JS1)组成；第1整流桥(D1)的交流端并联取能部件(1)的第1副边线圈(N1)和第1压敏电阻(MOV1)；第1整流桥(D1)的直流端分别与第1电容器(C1)和小电流计数器(JS1)并联；
大电流计数电路(3)由第2整流桥(D2)、第2压敏电阻(MOV2)、分压电阻(R1)、第2电容器(C2)和大电流计数器(JS2)组成；第2整流桥(D2)的交流端串联分压电阻(R1)后再与取能部件(1)的第2副边线圈(N2)并联，第2整流桥(D2)的交流端还与第2压敏电阻(MOV2)并联；第2整流桥(D2)的直流端分别与第2电容器(C2)和大电流计数器(JS2)并联；
其特征在于：
所述的告警指示电路(4)由第3整流桥(D3)、第3电容器(C3)、放电电阻(R2)、控制开关机构(4.1)和电磁铁线圈(L)组成；
第3整流桥(D3)的交流端分别与取能部件(1)的第3副边线圈(N3)和第3压敏电阻(MOV3)并联；第3整流桥(D3)的直流端分别与第3电容器(C3)和放电电阻(R2)并联，再串联控制开关机构(4.1)后与电磁铁线圈(L)并联；
所述的控制开关机构(4.1)由第1、2干簧管(G1、G2)和第1、2强磁铁(M1、M2)组成；第1、2干簧管(G1、G2)相互串联，并分别设置在大电流计数器表盘(JS2-2)反面对应的数字位置，第1、2强磁铁(M1、M2)分别设置在两根大电流计数器指针(JS2-1)上；
所述的告警指示机构(5)由掉牌机构(5.1)、电磁铁(5.2)、电磁铁衔铁(5.3)、支撑机构(5.4)和复位机构(5.5)组成；
掉牌机构(5.1)、电磁铁(5.2)、电磁铁衔铁(5.3)和复位机构(5.5)均设置在支撑机构(5.4)上依次连接；
所述的掉牌机构(5.1)由掉牌匣子(5.1.1)、限位掉牌(5.1.2)、第1横杆(5.1.3)、匣子孔(5.1.4)、掉牌(5.1.5)、第2横杆(5.1.6)、掉牌孔(5.1.7)和限位磁铁(5.1.8)组成；限位掉牌(5.1.2)居于掉牌匣子(5.1.1)内部空间的上部，第1横杆(5.1.3)贯穿限位掉牌(5.1.2)上的竖长孔；掉牌(5.1.5)居于掉牌匣子(5.1.1)内部空间的下部，第2横杆(5.1.6)贯穿掉牌(5.1.5)中间的竖长孔，掉牌(5.1.5)的下部设置有掉牌孔(5.1.7)；在掉牌匣子(5.1.1)中部的两个相对的侧壁上分别设置有匣子孔(5.1.4)和限位磁铁(5.1.8)；
所述的复位机构(5.5)由复位块(5.5.1)、弹簧(5.5.2)、卡环(5.5.3)和复位按钮(5.5.4)组成；复位块(5.5.1)、卡环(5.5.3)和复位按钮(5.5.4)依次连接，弹簧(5.5.2)卡在复位按钮(5.5.4)上；
所述的告警指示电路(4)与大电流计数电路(3)的连接是指：通过安置于大电流计数电路(3)中计数器指针(JS2-1)上的第1、2强磁铁(M1、M2)和安置于计数器表盘(JS2-2)背后的第1、2干簧管(G1、G2)实现磁连接，相互串联的第1、2干簧管(G1、G2)处于告警指示电路(4)的回路中；
所述的计数器清零机构(6)是由转叶(6.1)、旋转杆(6.2)、轴承套(6.3)、轴承(6.4)和旋钮(6.5)组成；
转叶(6.1)、旋转杆(6.2)、轴承(6.4)和旋钮(6.5)依次连接；
计数器清零机构(6)与大电流计数器衔铁(JS2-3)相连，旋动旋钮(6.5)触动计数器衔铁(JS2-3)实现清零。
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Effective date of registration: 20081010 Address after: 5 floor, block A, Optics Valley Software Park, Optics Valley Avenue 1, Hongshan District, Wuhan, Hubei. Applicant after: Wuhan Water Institute electric limited liability company Co-applicant after: Quzhou Power Supply Bureau Address before: Room 601, Phase 3, International Business Center, No. 1 Guanggu Avenue, Hongshan District, Wuhan City, Hubei Province, China Applicant before: Wuhan Heng An Electric Co., Ltd. |
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