CN101471554A - 防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器 - Google Patents

Abstract

防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器，包括避雷器本体、联接支撑组件、绝缘子、由上电极和下电极构成的空气间隙，其特征在于避雷器本体通过联接支撑组件与杆塔横担牢固电联接，绝缘子安装在避雷器本体下方，上电极固定在避雷器本体与绝缘子之间，上电极与避雷器本体导通，下电极通过紧固件与绝缘子的底部连接，上电极与下电极之间形成空气间隙，在绝缘导线的下跳线位置安装穿刺金具组件，穿刺金具组件通过金属联接线与下电极、绝缘子紧密电联接。上电极可设计成环球状，下电极可设计为球形、板形或棒形等形状，确保了上、下电极相互对应。本发明具有防雷击断线、施工简单、附带绝缘罩、安全可靠性高、不需要采取任何接地措施，安装方便的特点。

Description

防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器

技术领域

本发明涉及电力系统架空配电线路，尤其涉及一种用于防止架空绝缘导线雷击断线的带外串联间隙金属氧化物避雷器，其特别合适在耐张杆塔架空绝缘导线上使用。

背景技术

架空绝缘导线的防雷击断线问题在我国越来越严重，而针对耐张杆塔配电线路上跳线的线路，可以采用我公司已有的穿刺型避雷器来有效防止雷击断线。而针对耐张杆塔下跳线的线路，目前尚无良好的防护手段。

目前的避雷器存在以下不足：

1.目前已有的避雷器虽然可以有效地防止绝缘导线雷击断线，但安装方式只限于普通杆塔，不适用于耐张杆塔配电线路的安装。

2.架设避雷线也是有效降低雷害的手段，但是架设成本高，效果不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器，在现有的外串联间隙金属氧化物避雷器的基础上，研究解决了原有避雷器的缺陷，其新型结构尤其适用于防止架空绝缘线雷击断线耐张杆塔配电线路的运行，安装简单，维护方便。

本发明防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器，包括避雷器本体、联接支撑组件、绝缘子、由上电极和下电极构成的空气间隙，其特征在于避雷器本体通过联接支撑组件与杆塔横担牢固电联接，绝缘子安装在避雷器本体下方，上电极固定在避雷器本体与绝缘子之间，上电极与避雷器本体导通，下电极通过紧固件与绝缘子的底部连接，上电极与下电极之间形成空气间隙，在绝缘导线的下跳线位置安装穿刺金具组件，穿刺金具组件通过金属联接线与下电极、绝缘子紧密电联接。

本发明即是用于防止架空绝缘导线雷击断线耐张杆塔下跳线用外串联间隙金属氧化物避雷器。其中优选的技术方案为：

所述避雷器本体通过联接支撑组件与杆塔横担连接，联接支撑组件包括第一金属支撑板及第二金属支撑板。避雷器本体通过调整螺钉安装在第二金属支撑板上，第一金属支撑板与第二金属支撑板通过调整螺钉呈插槽结构垂直固定连接，第一金属支撑板通过固定螺钉安装在杆塔横担上。通过调整螺钉和金属支承板上设在的长条孔可以调整避雷器本体与杆塔之间的高度或间距，适合不同杆塔的安装。

所述避雷器本体内部的金属电极在本体的下表面裸露金属表面，上电极与裸露的金属表面接触，从而使上电极与避雷器本体导通。

所述上电极可设计成环球状，下电极可设计为球形、板形或棒形等形状，确保了上、下电极相互对应，形成空气间隙。其中空气间隙的50％雷电放电电压应小于等于绝缘子的雷电放电电压，空气间隙的伏秒特性曲线电压值应小于绝缘子伏秒特性曲线同一时间电压值的90％，保证在不同陡度的雷电过电压下，闪络路径均发生在空气间隙上。

所述绝缘子由上联接金具、绝缘部分及下联接金具组成，构成避雷器本体与导线之间的绝缘子间隙。上、下联接金具分别固定在绝缘部分的上下两端，上电极通过上联接金具压紧于避雷器本体与绝缘子之间，下电极通过紧定螺钉紧固在绝缘子的下联接金具上。

本发明的穿刺金具组件可以采用公知的技术方式，如CN200983490，名称为“防止架空绝缘导线雷击断线用的耐弧穿刺金具组件”公开的技术内容。穿刺金具组件由固定件、烧灼部分和绝缘外罩三部分构成，固定件与绝缘导线固定安装，烧灼部分设置在固定件下方，烧灼部分的一对弯脚分别朝向电源侧和负荷侧，固定件和烧灼部分外包覆有绝缘外罩。

在电网正常运行下，绝缘子间隙隔离工频电压，避雷器本体几乎不承受电压。在直击雷或感应雷产生的雷电过电压作用下，雷电流通过金属联接线击穿绝缘子上下的空气间隙，导通避雷器本体，避雷器本体呈现低阻抗，将雷电流泄放入地。雷电冲击过后，避雷器本体的电阻又瞬间变大，通过的电流即电弧电流被抑制在较低数值，空气间隙弧压降增大，绝缘子间隙的绝缘迅速恢复，电弧在极短时间内自然熄灭，工频续流被完全遮断。

本发明所述避雷器本体除表面裸露金属表面外可以采用公知的结构型式，绝缘子可以是柱式绝缘子、悬式绝缘子及其它形式绝缘子，相关结构可参照上述内容进行相应的改动，这对本领域普通技术人员而言是很清楚的，为避免重复在此省略对其的描述。

由于采用了上述的技术方案，本发明具有防雷击断线、施工简单、附带绝缘罩、安全可靠性高、填补国内技术空白的特点。具体地，其具有以下优点：(1)采用避雷器本体下端加装绝缘子，绝缘子两端加装上电极和下电极，构成空气间隙，通过研究调整间隙距离，确保雷击放电发生在此空气间隙之间。(2)在系统运行过程中，由研制的绝缘子承受系统电压，避雷器不承受系统电压，增加了可靠性，减少了维护成本。(3)在绝缘导线上加装了穿刺金具组件，用导线将穿刺金具组件与间隙的下电极可靠连接，确保穿刺金具组件、间隙的下电极和导线的芯体等电位联接。(4)加装穿刺金具组件，雷电放电后，在避雷器本体损坏的情况下，电弧弧根由导线转移到穿刺金具组件，接续的工频短路电弧的弧根固定在穿刺金具组件上燃烧，依然保护导线免于烧伤断线。(5)避雷器本体可以有效地保证与绝缘子及上电极的电接触，上电极设计成环球状，方便下电极与之相互对应。(6)穿刺金具组件的烧灼部分采用一对弯脚结构，可以更换，使得在双向供电方式下运行更安全、安装更方便、使用更经济。(7)避雷器本体内部没有空腔，避免因呼吸作用将潮气带进产品内部。(8)因放电间隙部分的隔离作用，不必考虑在长期运行电压下的电老化问题。(9)不需要采取任何接地措施，安装方便。

附图说明

图1是本发明的总安装示意图；

图2是本发明避雷器本体与绝缘子的安装示意图；

图3是本发明绝缘子的结构示意图；

图4是本发明上电极的俯视图；

图5是本发明上电极的左视剖视图；

图6是本发明下电极呈棒球形的主视图；

图7是本发明下电极呈棒球形的左视图；

图8是本发明下电极呈棒球形的俯视图；

图9是本发明穿刺金具组件带绝缘罩的结构主视图；

图10是本发明穿刺金具组件不带绝缘罩的结构主视图；

图11是本发明穿刺金具组件不带绝缘罩的结构左视图；

图12是本发明穿刺金具组件固定金属联接线的安装示意图；

图13是本发明用于雷电冲击伏秒特性试验空气间隙及绝缘子的伏秒特性曲线图；

图14是本发明用于工频电弧试验回路示意图；

图15是本发明用于工频电弧试验安装图片；

图16是本发明用于工频电弧试验后图片。

图中：1 导线  2 杆塔横担  3 固定螺钉  4 第一金属支撑板  5、6 调整螺钉  7 第二金属支撑板  8 双螺母  9 避雷器本体  10 上电极  11 绝缘子  12 线鼻子  13 金属联接线  14 紧定螺钉  15 穿刺金具组件  16 下电极  17 上联接金具  18 绝缘部分  19下联接金具  20 固定件  21 烧灼部分  22 绝缘罩  23 线鼻子  24 螺杆

具体实施方式

以下参考附图来具体描述本发明的具体实施方式。

参见图1，本发明的防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器(即用于防止架空绝缘导线雷击断线耐张杆塔用外串联间隙金属氧化物避雷器)由避雷器本体9、联接支撑组件(第一支撑金属板4、第二支撑金属板7)、上电极10、绝缘子11、下电极16、上电极10与下电极16之间的空气间隙、金属联接线13、与绝缘导线紧密连接的穿刺金具组件15。避雷器本体9通过调整螺钉6安装在第二金属支撑板7上，第一金属支撑板4与第二金属支撑板7通过调整螺钉5呈插槽结构垂直固定连接，第一金属支撑板4通过固定螺钉3安装在杆塔横担2上，绝缘子11安装在避雷器本体9下方，上电极10固定在避雷器本体9与绝缘11子之间，下电极16通过固定螺钉14与绝缘子11连接，穿刺金具组件15固定在绝缘导线1的下跳线位置上，金属联接线13的两端分别通过线鼻子12、24将绝缘子11与穿刺金具组件组件15连接。

避雷器本体9通过调整螺钉6使用双螺母8结构紧固安装在第二金属支撑板7上，根据不同的杆塔横担结构，可以通过调整螺钉5、6(相应的第一、第二金属支撑板上开设长条孔，常规技术，图中省略)使避雷器本体9与杆塔横担2之间处于相应的高度和距离，方便不同杆塔横担的安装。避雷器本体9内部的金属电极在本体的下表面裸露金属表面，上电极10与裸露的金属表面紧密电接触。

如图3所示，绝缘子7由上联接金具17、绝缘部分18及下联接金具19组成，上、下联接金具分别固定在绝缘部分18的上下两端。绝缘部分18可采用有机复合绝缘材料，外绝缘可采用硅橡胶材料制造，从而具有良好的防污性能和防气候老化性。上联接金具7可通过螺纹或焊接方式将绝缘子组件安装于避雷器本体9下端。绝缘子的耐压水平，干耐压不低于42kV，湿耐压不低于35kV。

参见图2与图3，避雷器本体9下端与绝缘子11的上联接金具17之间设计有金属上电极10。上电极10设计成环球状(如图4、图5)，通过绝缘子上联接金具17的特殊结构，将上电极10压紧于避雷器本体9与绝缘子11之间，保证上电极10与避雷器本体9下端裸露的电极表面紧密接触，具有良好的导电通流性。

下电极16安装在绝缘子11下方，形状可设计为球形、板形和棒形(图6～8示意了其中的棒球形)，通过紧定螺钉14紧固在绝缘子11的下联接金具19上。由于上电极10设计成环球状，确保了下电极与之相互对应，形成空气间隙。空气间隙的50％雷电放电电压应小于等于绝缘子的雷电放电电压，空气间隙的伏秒特性曲线电压值应小于绝缘子伏秒特性曲线同一时间电压值的90％，保证在不同陡度的雷电过电压下，闪络路径均发生在空气间隙上。

如图9～11，穿刺金具组件15由固定件20、烧灼部分21和绝缘外罩22三部分构成，固定件20与导线1固定安装，烧灼部分21设置在固定件20下方，烧灼部分21的一对弯脚分别朝向电源侧和负荷侧，固定件20和烧灼部分21外包覆有绝缘外罩22。

通过固定件20内表面凸起的一定数量的尖齿刺破导线的绝缘层，到达金属线芯表面后滑行一定距离后，保证线芯和尖齿以平面方式紧密接触，从而使接触电阻维持在很小的数值。安装时，将两半固定件尖齿对尖齿对抱在绝缘导线上。由于尖齿与绝缘层二者挤压紧密，不必额外考虑导线的密封性问题。

该穿刺金具组件参照CN200983490的技术内容。

如图1所示，金属联接线18的一端使用线鼻子12，通过紧固螺钉14紧紧地压在下电极16的下表面，另一端固定在穿刺金具组件15上。如图12所示，通过固定穿刺金具组件固定件20的螺杆24，使线鼻子23压在穿刺金具组件固定件20的下表面，保证穿刺金具组件通过该股金属联接线与下电极16、绝缘子11紧密电接触。

以上描述了本发明用于架空绝缘导线的耐弧穿刺金具的具体结构，下面通过试验数据，进一步说明本发明的实施效果。

a、雷电冲击伏秒特性试验

该试验是为了检验在雷电冲击作用下，闪络是否都发生在上电极10与下电极16相互对应形成的空气间隙上，能否保证空气间隙的伏秒特性曲线电压值小于绝缘子伏秒特性曲线同一时间电压值的90％。

如表1、表2，试验结果表明，安装上本发明的所述的防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器，在雷电冲击作用下，闪络均发生在上电极10与下电极16相互对应形成的空气间隙上，并能保证空气间隙的伏秒特性曲线电压值小于绝缘子伏秒特性曲线同一时间电压值90％。图13为空气间隙及绝缘子的伏秒特性曲线图。

表1是本发明上、下电极对应而成的空气间隙正极性伏秒特性试验结果。

注：表中，√表示间隙引弧成功，×表示间隙引弧不成功。

表2是本发明用于雷电冲击伏秒特性试验的悬式绝缘子正极性伏秒特性试验结果。

注：表中，√表示间隙引弧成功，×表示间隙引弧不成功。

b.工频电弧试验

该试验是为了检验雷击闪络后的工频续流电弧弧根能否固定在穿刺金具组件15上燃烧、穿刺金具组件15烧灼的程度和保护导线免于烧伤的效果。

试验接线如图14所示，图中各部件分别是：保护断路器2211、试验变压器T、保护断路器201、限流电抗器L、合闸断路器211、电流互感器CT、调频电阻R0、调频电容C0、电阻分压器R、电容分压器C和防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器SP，按照本发明所述的方法安装(图15图片)。试验短路电流为12.5kA，时间为0.23s，进行合闸短路工频燃弧试验。

试验结果表明，穿刺金具组件15安装在负荷侧，电弧弧根固定在穿刺金具组件15的烧灼部分21上燃烧，能有效地保护导线免于烧伤。

图16为试验后穿刺金具组件15的照片，其中烧灼部分21有烧灼痕迹，但绝缘导线没有烧伤。

以上的试验结果表明，本发明的所述的防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器能够有效地防止10kV架空绝缘导线雷击断线。

此外，本发明的防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器中的线路绝缘子不限于上述实施例中的悬式绝缘子，也可以使用于耐张线杆上的其它形式绝缘子，相关结构可参照上述内容进行相应的改动，这对本领域普通技术人员而言是很清楚的，为避免重复在此省略对其的描述。

尽管已对本发明进行了描述，但上述描述只是为了说明的目的，本发明不限于上述结合附图的具体描述，本领域普通技术人员可以对其进行不脱离本发明精神的各种改变。

Claims (6)

1、一种防止雷击断线耐张杆用的过电压保护器，包括避雷器本体(9)、联接支撑组件、绝缘子(11)、由上电极(10)和下电极(16)构成的空气间隙，其特征在于避雷器本体(9)通过联接支撑组件与杆塔横担(2)牢固电联接，绝缘子(11)安装在避雷器本体下方，上电极(10)固定在避雷器本体(9)与绝缘子(11)之间，上电极与避雷器本体导通，下电极(16)通过紧固件与绝缘子的底部连接，上电极(10)与下电极(16)之间形成空气间隙，在绝缘导线(1)的下跳线位置安装穿刺金具组件(15)，穿刺金具组件(15)通过金属联接线(13)与下电极(16)、绝缘子(11)紧密电联接。

2、根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于所述避雷器本体(9)内部的金属电极在本体的下表面裸露金属表面，上电极(10)与裸露的金属表面接触。

3、根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于所述联接支撑组件包括第一金属支撑板(4)和第二金属支撑板(7)，避雷器本体通过调整螺钉(6)安装在第二金属支撑板(7)上，第一金属支撑板(4)与第二金属支撑板(7)通过调整螺钉(5)呈插槽结构垂直固定连接，第一金属支撑板(4)通过固定螺钉(3)安装在杆塔横担(2)上。

4、根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于所述空气间隙的上电极(10)成环球状，下电极(16)为球形、板形或棒形。

5、根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于所述绝缘子(7)的耐压水平，干耐压不低于42kV，湿耐压不低于35kV。

6、根据权利要求1所述的过电压保护器，其特征在于所述穿刺金具组件(15)由固定件(20)、烧灼部分(21)和绝缘外罩(22)三部分构成，固定件(20)与绝缘导线(1)固定安装，烧灼部分(21)设置在固定件(20)下方，烧灼部分(21)的一对弯脚分别朝向电源侧和负荷侧，固定件(20)和烧灼部分(21)外包覆有绝缘外罩(22)。

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