CN101697299B - 架空线路绝缘导线用避雷绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，包括避雷器本体和绝缘子，绝缘子竖直固定在杆塔横担上，避雷器本体竖直装配在绝缘子上，绝缘导线架设在避雷器本体的顶端，避雷器本体的底端和绝缘子之间设置有均压环，所述均压环与避雷器本体的内部电极可靠电联接；在绝缘子和横担之间设置引弧板，所述引弧板与杆塔横担牢固电联接；所述均压环和引弧板之间形成放电空气间隙。本发明体积小，重量轻，安装简单，可靠性高、维护方便，可有效防止架空线路绝缘导线的雷击断线损坏。

Description

架空线路绝缘导线用避雷绝缘子

技术领域

本发明涉及电力系统架空配电线路，尤其涉及一种架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，针对配电网10-35kV系统架空绝缘导线雷击断线问题，可有效防止绝缘导线因雷击过电压而损坏。

背景技术

在配电网中，采用绝缘导线解决了裸导线所解决不了的走廊和安全问题，与电缆相比，采用绝缘导线投资省、建设快，优点十分明显。国外发达国家从20世纪60年代后期已逐渐采用架空绝缘导线。但绝缘导线也有其自身的弱点，即雷击断线问题，所谓雷击必断线。因此，必须妥善解决雷击断线问题。

根据绝缘导线雷击断线的机理，相应的防范措施有“疏导和堵塞”两种方式。“疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。例如，在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层、采用闪络保护型线夹或将绝缘子两侧的绝缘导线剥离一段绝缘层并加装防弧线夹。“疏导式”的方式操作简单、投资少，但导线局部裸露，存在密封和绝缘缺陷。“堵塞”就是雷击闪络后阻止工频续流起弧。例如，采用限流消弧角，即带串联环型外间隙金属氧化物避雷器。相比“疏导式”，“堵塞式”的方式防护效果更好，缺点是施工相对复杂，成本较高。

我国从80年代起开始对城市配电架空网实施绝缘化改造试点，90年代加快了步伐。近年来，随着配电网中绝缘导线覆盖面积的增大，雷击断线问题也日益明显起来。我国对绝缘导线雷击断线问题研究起步晚，目前还处在摸索阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种采用上述“堵塞式”原理并克服现有技术缺陷，适合在10-35kV架空绝缘导线上使用的新型避雷绝缘子，体积小，重量轻，安装方便、可靠性高、维护方便。

本发明所采用的技术方案是：一种架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，包括避雷器本体1和绝缘子2，绝缘子2竖直固定在杆塔横担9上，绝缘导线8架设在避雷器本体1的顶端，其特征在于，避雷器本体1竖直装配在绝缘子2上，避雷器本体1的底端和绝缘子2之间还设置有均压环3，所述均压环3与避雷器本体1的内部电极可靠电联接；在绝缘子2和横担9之间还设置引弧板5，所述引弧板5与杆塔横担9牢固电联接；所述均压环3和引弧板5之间形成空气间隙15。

其中优选方案是：

所述的避雷器本体1和绝缘子2的装配方式为：绝缘子芯棒串入避雷器本体1的环形阀片12中，避雷器本体1与绝缘子2上下组合为一体，共同使用一个外绝缘套。

所述的绝缘子芯棒也可以是串入避雷器本体1中环形阀片12的侧面。

所述的绝缘子芯棒可以是复合材料或瓷。

所述的避雷器本体1与绝缘子2的外绝缘套可以是复合材料或瓷。

所述的绝缘子芯棒直径范围在16-80毫米之间。

所述的引弧板5采用下金具电极16实现。

所述的避雷器与绝缘子上下组合为一体，使绝缘子承力，避雷器阀片几乎不受力，受力全部在承力机构上。

所述的均压环3从避雷器本体1的内部电极引出并与之可靠电联接，所述均压环3与低压电极引弧板5之间构成串联外间隙；此串联外间隙既能满足工频耐压的要求，又能满足隔绝系统电压的要求。

本发明填补了国内技术空白，由于采用了上述的技术方案，具有如下优点：(1)本发明的避雷绝缘子外套采用复合材料或瓷一次压制成型，体积小，重量轻，安装方便、可靠性高、维护方便；(2)本发明在放电箝位柱式复合绝缘子的基础上集成装配金属氧化物避雷器，将放电箝位复合绝缘子与金属氧化物避雷器融为一体，兼顾了放电箝位绝缘子与金属氧化物避雷器的优点，当雷击导线时，均压环和引弧板间构成的空气间隙首先放电，雷电流经氧化锌非线性电阻片释放，降低了导线和地之间的电位差，保证绝缘子不再闪络，从而避免线路跳闸停电，而雷电流过后，非线性电阻片等效电阻瞬间增大，工频续流则被截断，因此不会烧损导线与放电间隙，从而保护了架空线路绝缘导线在雷击过程中不会断线；(3)均压环与引弧板间构成空气间隙，通过试验研究调整间隙距离，可确保雷击放电发生在此空气间隙之间。

附图说明

图1是本发明的立式安装结构示意图；

图2是本发明的避雷绝缘子带阀片的芯棒结构示意图；

图3是本发明的均压环结构示意图；

图4是本发明引弧板的另一实施例下金具电极的结构示意图；

图中：1避雷器本体  2绝缘子  3均压环  4上金具  5引弧板  6螺栓  7均压环固定螺钉  8绝缘导线  9横担  10光棒  11弹簧托  12阀片  13缠绕层14下金具  15空气间隙  16下金具电极

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。

如图1所示，一种架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，包括避雷器本体1、绝缘子2、均压环3、引弧板5、空气间隙15，绝缘子2下端固定于杆塔横担9上，上端固定支持避雷器本体1，绝缘导线8架设在避雷器本体1的顶端，避雷器本体1的底端和绝缘子2之间还设置有均压环3，均压环3从避雷器本体1的内部电极引出并与之可靠电联接；在绝缘子2和横担9之间设置引弧板5，所述引弧板5与杆塔横担9牢固电联接；所述均压环3和引弧板5之间形成空气间隙15。

本实施例中，避雷器本体1和绝缘子2的装配方式为：绝缘子2芯棒串入避雷器本体1的环形阀片中，也可以是芯棒在阀片侧面，避雷器本体1与绝缘子2上下组合为一体，共同使用一个外绝缘套。由于避雷器1和绝缘子2设计采用上下一体的芯棒支持，外套采用复合材料或瓷一次压制成型，因而具有体积小，重量轻，安装简单、可靠性高、维护方便的特点；如图2所示避雷器1与绝缘子2的芯棒由上金具4、下金具14和光棒10组成，光棒10与上金具4、下金具14通过过盈配合挤压在一起，光棒10可以做成上下粗细不相等的，也可以做成直的。上部避雷器段可以略细，下部绝缘子段可以略粗，一方面出于避雷器与绝缘子的配合考虑，另一方面出于避雷器与绝缘子的机械电气性能考虑，即通过把避雷器与绝缘子合为一体，使绝缘子承力，避雷器阀片几乎不受力，受力全部在芯棒等承力机构上。

避雷器本体1的构造可参考图2所示避雷器阀片12与芯棒的配合图形，阀片12可采用金属氧化物电阻片如氧化锌非线性电阻片，阀片12的形状为圆环形，串在避雷绝缘子光棒10的上部，阀片12的上端与上金具4之间装配有弹簧托11，以保证互相电联接紧密，在阀片12的下端联接装配有均压环3，以改善其周围的电压均匀分布。上述金属氧化物电阻片串联的避雷器结构，重量轻、安装方便，在外间隙放电后，由于金属氧化物电阻片的高阻性，起到了灭弧的作用。

绝缘子2可采用复合支柱绝缘子或是悬式绝缘子结构，绝缘子芯棒的组成材料不单一，可以是复合材料的，也可以是瓷的；同样，外套可以是复合材料的，也可以是瓷的，即外伞套可采用有机复合绝缘材料如硅橡胶或瓷伞裙。绝缘子所用芯棒直径范围可调节，根据抗弯强度的要求不同，可选择16-80毫米之间，同时为加强避雷器绝缘子的机械强度，在避雷器1与绝缘子2的连接处用环氧树脂进行缠绕形成缠绕层13。

避雷器本体1高压端的上金具4上设置有底圆半径与绝缘导线半径相匹配的凹槽，绝缘导线8架设在上金具4的凹槽中，具体安装方法按照10kV绝缘子颈扎法或10kV绝缘子顶扎法安装。

绝缘子2下端的下金具14上加工有螺栓孔，通过螺栓6与横担9进行固定。横担9与绝缘子2之间安装引弧板5。引弧板5的水平底板上开有长条孔，方便水平移动调整空气间隙距离；引弧板5的构造首先有一水平底板固定安装在杆塔横担9上以便通过与杆塔横担9牢固电联接后实现接地，然后上折并斜向外伸展，在与均压环3相同高度处外折形成一水平顶面。

均压环3与引弧板5作为本实施例避雷绝缘子的两个电极，其放电空气间隙15由高压电极均压环3、低压电极引弧板5间的空气构成，此串联外间隙既能满足工频耐压的要求，又能满足隔绝系统电压的要求。空气间隙15的数值经过反复试验确定，以确保雷击放电均发生在此空气间隙15。该外放电间隙使雷电过电压很快且可靠地传递到均压环3和通过与杆塔横担连接而接地的引弧板5之间，通过间隙放电而被释放，从而将雷击短路电弧能量在极短的时间内从导线上转移，从而保护绝缘电缆免受雷击伤害。

图3为本发明的均压环结构示意图，均压环3上等间隔打有小孔，目的是将均压环3通过均压环固定螺钉7将均压环3与避雷器1进行固定联接，均压环3从避雷器1内部电极引出并可靠电连接，均压环与低压电极之间构成串联外间隙。

本发明中构成放电空气间隙低压电极的形状不单一，可以单独引出一块引弧板作为低压电极，也可以利用下金具作为低压电极。

图4示出了作为本发明的另一实施例，利用下金具作为引弧板时的结构示意图。图4中与绝缘子2下端连接的下金具14上部加工出一圆箍作为下金具电极16，利用下金具电极16作为低压电极与均压环3构成放电空气间隙，下金具电极16通过下金具14、杆塔横担9构成雷电流泄放通路。

本发明的工作原理及过程：在系统正常运行时，绝缘子隔离工频电压，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，避雷器本体导通，避雷器本体呈现低阻抗，均压环与引弧板间的空气间隙被击穿，雷电流通过上金具4、避雷器本体1的阀片12很快地传递到均压环3，经放电空气间隙15传递到引弧板5或下金具电极16，再通过铁横担或接地线泄放入地，从而保护了绝缘线路。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，不易引起线路跳闸或使线路能够快速重合闸恢复运行。

本发明的避雷绝缘子在本说明书中仅说明一些优选实施例，并不是对其限制。该专业技术人员根据本发明发明构思和精神可以在结构上做出其它变化或修改，例如改变引弧板的形状、硅橡胶伞套的外形等，但这些仍应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，包括避雷器本体(1)和绝缘子(2)，绝缘子(2)竖直固定在杆塔横担(9)上，绝缘导线(8)架设在避雷器本体(1)的顶端，其特征在于，避雷器本体(1)竖直装配在绝缘子(2)上，避雷器本体(1)的底端和绝缘子(2)之间设置有均压环(3)，所述均压环(3)与避雷器本体(1)的内部电极可靠电联接，在绝缘子(2)和横担(9)之间设置引弧板(5)，所述引弧板(5)与杆塔横担(9)牢固电联接，所述均压环(3)和引弧板(5)之间形成空气间隙(15)。

2.根据权利要求1所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的避雷器本体(1)和绝缘子(2)的装配方式为：绝缘子芯棒串入避雷器本体(1)的环形阀片(12)中，避雷器本体(1)与绝缘子(2)上下组合为一体，共同使用一个外绝缘套。

3.根据权利要求2所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的绝缘子芯棒串入避雷器本体(1)中环形阀片(12)的侧面。

4.根据权利要求2或3所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的绝缘子芯棒可以是复合材料或瓷。

5.根据权利要求2或3所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的避雷器本体(1)与绝缘子(2)的外绝缘套可以是复合材料或瓷。

6.根据权利要求2或3所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的绝缘子芯棒直径范围在16-80毫米之间。

7.根据权利要求1或2所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的引弧板(5)采用下金具电极(16)实现。

8.根据权利要求1或2所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的避雷器本体与绝缘子上下组合为一体，使绝缘子承力，避雷器本体的环形阀片几乎不受力，受力全部在承力机构上。

9.根据权利要求1或2所述的架空线路绝缘导线用避雷绝缘子，其特征在于：所述的均压环(3)从避雷器本体(1)的内部电极引出并与之可靠电联接，所述均压环(3)与低压电极引弧板(5)之间构成串联外间隙，此串联外间隙既能满足工频耐压的要求，又能满足隔绝系统电压的要求。

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