CN102592757B - 约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防雷保护装置，特别是一种用于各电压等级输电线路的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置。该装置并联安装于线路绝缘子串两端，保护间隙之间的闪络电压小于被保护绝缘子串，从而在输电线路遭受雷击时优先于被保护绝缘子串击穿，击穿放电时，约束空间内部的产气材料被高温电弧急剧加热产生高压气体的同时，信号采集装置自动采集信号并启动喷射气体发生装置，瞬间产生高速气流沿纵向对电弧造成冲击、冷却至熄灭。本发明结构简单，安装方便，其在线路发生雷击时可快速将雷电流泄入大地的同时产生高速气流熄灭工频续流，从而有效地保护电力设备，提高供电可靠性。

Description

约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置

技术领域

本发明涉及一种防雷保护装置，具体地说是一种用于各电压等级输电线路的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置。

背景技术

输电线路防雷一直都是电力部门防雷工作的重要内容，雷电故障仍然是影响电网安全的重要因素之一。输电线路发生雷击时引起的冲击闪络，导致线路绝缘子闪络，继而产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具，导致线路事故。传统的“堵塞型”防雷保护方式，由于其局限性，不能根本解决雷击问题。因此电力部门一般采用在输电线路加装并联保护间隙或者线路避雷器来实现保护线。然而实际运行中，并联保护间隙和线路避雷器都有其明显的缺陷如下：

首先，当输电线路发生雷击时，并联保护间隙优先因雷击引起的过电压而击穿，将雷电流泄入大地，从而起到保护输电线路及电气设备的作用。然而由于并联保护间隙没有灭弧能力，不能熄灭绝缘子串闪络后引起的工频续流，电弧在保护间隙间长时间灼烧，将造成绝缘子串损坏，严重时，可能造成输电线路断线，同时电弧会对电极造成烧蚀而降低其保护性能。最终依靠断路器来熄灭电弧来实现保护输电线路及设备，是牺牲“跳闸率”和“供电可靠性”换取“低事故率”的做法。

其次，线路避雷器价格昂贵，使用、维护成本高，泄露电流大，使用寿命短，更换频繁，而且线路避雷器用的氧化锌模块在雷电冲击下由于存在明显的集肤效应，大电流下容易爆炸，造成线路长期故障，不利于电网经济、安全、稳定运行。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的缺点，提供一种约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置。本发明针对我国多雷地区输电线路的实际情况，进行的大量探索性实验，设计出了一种可用于各电压等级输电线路的悬垂绝缘子串(瓷、玻璃)和耐张绝缘子串的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，该装置不但能优先于被保护绝缘子串击穿，而且具有很强的约束空间强气流主动灭弧功能，在保护装置击穿，雷电流流过后，约束空间内气体发生装置动作产生高速气流熄灭工频续流，达到快速消除雷击接地或短路故障的目的，且灭弧时间小于继电保护动作时间，从而有效确保供电的可靠性。

这种约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置包括：接地侧电极固定装置、接地侧电极、信号采集装置、气体发生装置、绝缘密封壳体、灭弧腔体、憎水性裙边、主放电间隙、导线侧电极、导线侧电极固定装置及气体发生装置切换开关；所述约束空间喷射气流灭弧防雷间隙通过固定装置并联安装于线路绝缘子串两端，接地侧电极和导线侧电极之间形成主放电间隙，主放电间隙的闪络电压小于被保护绝缘子串的闪络电压，从而在输电线路遭受雷击时优先击穿，持续的工频续流在主放电间隙间形成放电电弧通道，保护绝缘子串免受电弧灼烧；3个气体发生装置安装于约束空间的绝缘密封壳体内，输电线路发生雷击时，信号采集装置自动采集信号并启动气体发生装置，产生的高速喷射气流作用于灭弧腔体内的电弧并对电弧造成纵向冲击冷却至熄灭。

信号采集装置串联安装于接地侧电极，分别连接至对应的气体发生装置，3个气体发生装置顺序启动，气体发生装置启动后的高速喷射气流冲击断开气体发生装置切换开关，作为下一个喷射气体发生装置启动的必要条件；绝缘壳体外部的憎水性裙边能有效防止雨天发生沿绝缘壳体表面的闪络。

本发明相对于并联间隙和线路避雷器有明显的优势，在线路正常运行时无续流，发生雷击过电压时可以迅速启动，“疏导”雷电流的同时可靠灭弧，且能在输电线路继电保护动作之前将电弧熄灭，从而避免线路跳闸发生，从而有效地保护电力设备，提高供电可靠性。且可重复动作，气体发生装置可以带电更换。由于电弧持续的时间极短，电极材料基本无烧蚀，可长期稳定运行。

附图说明

图1是本发明的结构图

图2是本发明中气体发生装置启动切换示意图

具体实施方式

以下结合附图详细描述本发明的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙的实施方式。

图1是本发明的结构图，这种约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置包括：接地侧电极固定装置(1)、接地侧电极(2)、信号采集装置(3)、气体发生装置(4)、绝缘密封壳体(5)、灭弧腔体(6)、憎水性裙边(7)、主放电间隙(8)、导线侧电极(9)、导线侧电极固定装置(10)及气体发生装置切换开关(11)，所述约束空间喷射气流灭弧防雷间隙通过固定装置并联安装于线路绝缘子串两端，其特征在于：用于连接导线并与导线形成可靠连接的导线侧电极固定装置(10)连接主放电间隙(8)的一端为导线侧电极(9)，与接地体可靠连接的接地侧电极固定装置(1)，连接到主放电间隙(8)的另一端为接地侧电极(2)，信号采集装置(3)串联于接地侧电极(2)，主放电间隙的闪络电压小于被保护绝缘子串的闪络电压，从而在输电线路遭受雷击时，该装置优先击穿，持续的工频续流在主放电间隙间形成放电通道，保护绝缘子串免受电弧灼烧。3个气体发生装置(4)安装于约束空间的绝缘密封壳体(5)内，输电线路发生雷击时，信号采集装置(3)自动采集信号并启动气体发生装置(4)，产生的高速喷射气流作用于灭弧腔体(6)内的电弧并对电弧造成纵向冲击冷却至熄灭。灭弧腔体(6)的内壁采用产气材料，在高温电弧作用下产生高压气体，能加速对电弧的冲击和冷却，促进电弧熄灭。

输电线路正常运行中，该装置两端的电位差等于线路相电压，远未达到该装置的临界击穿电压，装置不会被击穿且无电流通过，信号采集装置感应不到雷电流从而也不会启动气体发生装置；输电线路发生雷击时(直击雷或者感应雷)，产生的过电压波通过导线传输到线路绝缘子串处，由于该装置的闪络电压低于被保护绝缘子串的闪络电压而优先击穿，将雷电流泄入大地，降低过电压的幅值，从而起到保护绝缘子串及线路和电气设备的作用。同时，雷电流流过导体时，信号采集装置感应雷电流并迅速自动启动约束空间强气流主动灭弧单元，瞬间产生高速喷射气流。由于该气流具有极高的速度，可以对电弧产生极大的冲击，约束空间内的电弧被急剧冷却的同时被拉长，从而不能维持至熄灭；同时，灭弧腔体的内壁采用产气材料，在高温电弧作用下产生高压气体，能加速对电弧的冲击和冷却，起到辅助灭弧的作用。

图2是本发明中气体发生装置启动切换示意图，3个信号采集装置(3)分别连接至对应的3个气体发生装置(4)，气体发生装置(4)在输电线路发生雷击时顺序启动，喷射气体发生装置(4)启动后的高速喷射气流冲击断开气体发生装置切换开关(11)，作为下一个喷射气体发生装置(4)启动的必要条件。

本发明相对于并联间隙和线路避雷器有明显的优势，在线路正常运行时无续流，发生雷击过电压时可以迅速启动，“疏导”雷电流的同时可靠灭弧；且具有约束空间强气流主动灭弧和灭弧腔体在高温电弧作用下产生高压气体灭弧的双重作用，从而使得电弧的持续时间极短，电极材料基本无烧蚀，能在输电线路继电保护动作之前将电弧熄灭，从而避免线路跳闸发生；所述装置可以通过调整主放电间隙的距离以适应不同的电压等级。固定支撑装置可以适应不同类型的绝缘子串，气体发生装置采用顺序启动且容易更换，因而该装置可以反复使用，达到一次安装，多次收益的目的。极大地节约投资。并且该装置产生的气体对生物、环境没有危害，符合环保要求。

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具有对其进行不脱离本发明精神的各种改变的能力，而本发明的保护范围由权利要求书限定。

Claims (3)

1.一种约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，该装置包括：接地侧电极固定装置(1)、接地侧电极(2)、信号采集装置(3)、气体发生装置(4)、绝缘密封壳体(5)、灭弧腔体(6)、憎水性裙边(7)、主放电间隙(8)、导线侧电极(9)、导线侧电极固定装置(10)及气体发生装置切换开关(11)，所述约束空间喷射气流灭弧防雷间隙通过固定装置并联安装于线路绝缘子串两端，其特征在于：用于连接导线并与导线形成可靠连接的导线侧电极固定装置(10)连接主放电间隙(8)的一端为导线侧电极(9)，与接地体可靠连接的接地侧电极固定装置(1)，连接到主放电间隙(8)的另一端为接地侧电极(2)，信号采集装置(3)串联于接地侧电极(2)，三个气体发生装置(4)置于接地侧电极(2)非固定端附近的绝缘密封壳体(5)内，且绝缘密封壳体(5)外侧带有憎水性裙边(7)，气体发生装置(4)产生的高速喷射气流纵向作用于灭弧腔体(6)内电弧。

2.根据权利要求1所述的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，其特征在于，三个信号采集装置(3)分别连接至对应的三个气体发生装置(4)，气体发生装置(4)在输电线路发生雷击时顺序启动，气体发生装置(4)启动后的高速喷射气流冲击断开气体发生装置切换开关(11)，作为下一个气体发生装置(4)启动的必要条件。

3.根据权利要求1所述的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，其特征在于，灭弧腔体(6)内壁采用的产气材料在高温电弧作用下产生高压气体，作用于电弧后从灭弧腔体(6)出口排出。