CN103474183B - 均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，包括接地侧灭弧装置、分别通过固定装置并联安装于线路绝缘子串(1)两端的接地侧金具(2)和导线侧金具(14)；接地侧金具(2)和导线侧金具(14)的另一端分别安装接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置；接地侧金具(2)的另一端设有连接细管(3)；接地侧灭弧装置的非金属材料接地极(12)的一端通过Z型连接金具(4)与接地侧金具(2)上的连接细管(3)镶嵌连接，非金属材料接地极(12)的另一端与信号采集装置(11)相连接。该装置均压环能起吸引雷电流作用，几乎100％使电弧进入灭弧室；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，提高了电力系统稳定性；具有Z型连接金具(4)，便于更换灭弧装置，降低电网检修成本和提高运行效率。

Description

均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置

技术领域

本发明涉及了一种气体灭弧防雷保护装置，具体涉及了一种均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置。

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。

因此，人们开始针对这些问题进行研究，如发明人在先申请的专利，中国专利号为2011201046273就公开了一种适用于10～35kV架空输电线路的10～35kV架空输电线路约束空间喷射气体灭弧防雷间隙装置，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，信号采集装置自动感应雷电流信号并触发高速喷射气体发生装置，瞬间产生高速喷射气流对约束空间内续流电弧沿纵向强烈冲击、冷却至熄灭。又如中国专利号为2011200053246公开了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。这些专利对于上述问题已经取到了较好的解决效果，但是仍然存在一定的缺陷，如不能百分百的将电弧引入灭弧室，而且灭弧装置连接更换不方便等，因此，上述的装置还需要进行进一步的改进，从而达到更好的灭弧效果，提高电力系统的稳定性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种适用于各种电压等级的架空输电线路、几乎百分之百使电弧进入灭弧室、便于更换灭弧装置、降低电力系统输电线路雷击跳闸率及事故率、提高电力系统稳定性、延长变压器、断路器等电力设备使用寿命的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，包括接地侧灭弧装置、分别通过固定装置安装于线路绝缘子串两端的接地侧金具和导线侧金具；所述接地侧灭弧装置安装在接地侧金具的另一端；所述接地侧灭弧装置包括信号采集装置、外侧设有憎水性裙边的绝缘密封壳体、气体发生装置和灭弧腔，气体发生装置置于绝缘密封壳体内；其特征在于：所述接地侧金具的另一端设有连接细管；所述接地侧灭弧装置还包括非金属材料接地极，非金属材料接地极的一端通过Z型连接金具与接地侧金具上的连接细管镶嵌连接，非金属材料接地极的另一端与信号采集装置相连接。采用Z型连接金具进行镶嵌连接，实现了灭弧装置的简易更换。憎水性裙边能有效防止雨天发生沿绝缘壳体表面的闪络。

所述导线侧金具的另一端安装有导线侧灭弧装置；导线侧灭弧装置包括非金属材料导线极、外侧设有憎水性裙边的绝缘密封壳体、信号采集装置、气体发生装置和灭弧腔；所述非金属材料导线极的一端与导线侧金具通过内螺纹可靠连接，并与信号采集装置相连接；气体发生装置安装在非金属材料导线极的周围，与信号采集装置相连接。在导线侧金具一端也连接上灭弧装置，可以更好的达到灭弧效果。

所述灭弧腔的喷气口处设有内置金属引弧环。内置金属引弧环可以将电弧几乎100％引入灭弧室内，起吸引电弧及有均压功能。

所述气体发生装置包括灭弧气丸和气丸绝缘底座；在气丸绝缘底座上设有触发电极，在灭弧气丸上设有短路环；触发电极与信号采集装置相连接。灭弧气丸由铜制的短路环短路，灭弧气丸装入气丸绝缘底座时短路环被隔开失去短路效果。接地侧的一个气体发生装置是由若干个气丸组成，组成的是一个较大方形整体，而导线侧的一个气体发生装置是由一个气丸组成，组成的是个较小体；即接地侧的气体发生装置较导体侧的大。

所述接地侧灭弧装置的气体发生装置在绝缘密封壳体内沿轴向叠加布置且内部装有内嵌铁片；所述接地侧灭弧装置的绝缘密封壳体设有强磁体和切换金属片；在输电线路发生一次雷击时，第一个气体发生装置启动进行灭弧，然后脱离接地侧灭弧装置，第二个气体发生装置下落至之前第一个气体发生装置的位置，第三个气体发生装置下落至之前第二个气体发生装置的位置，第二个气体发生装置的内嵌铁片与强磁体吸合，第二个气体发生装置的触发电极与信号采集装置形成可靠连接，完成一次雷击灭弧。在气体发生装置启动后的高速喷射气流冲击气体发生装置的切换金属片，是下一个气体发生装置启动的必要条件。采用这种结构布置，只需一个信号采集装置即可

所述的信号采集装置采集到雷电信号后，便立即向气体发生装置的触发电极发出触发信号。

所述的气体发生装置前端具有数码标记。这就在杆塔下就能观察所剩气体发射器的数量，利于及时更换检修该装置。

所述的超前均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置在雷击时产生电弧，电弧进入灭弧腔到达A点时，需折转90度到达非金属材料接地极，形成电弧回路。气体发生装置喷射的高速气流作用于A点，既有纵吹又有横吹的作用，更易于电弧的熄灭。

所述接地侧灭弧装置的灭弧腔外侧设有外波纹。外波纹起到增加爬电距离，使误击穿概率进一步减小。

所述的绝缘密封壳体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的喷气口排出。

所述的非金属材料接地极和非金属材料导线极组成保护间隙。非金属材料电极较金属材料所产生的电子个数少，有弱化电弧作用。

所述超前均压式电弧深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置通过固定装置并联安装于线路绝缘子串两端，非金属材料接地极和非金属材料导线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。

本发明是针对我国多雷地区架空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种电压等级的架空输电线路的悬垂绝缘子串(瓷、玻璃)和耐张绝缘子串的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，该装置在输电线路发生雷击时，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。

本发明的优点：

本发明相对于现有的并联间隙和线路避雷器具有明显的优势，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。

1.在灭弧腔的喷气口处增设了内置金属引弧环，几乎百分之百使电弧进入灭弧室，并起到均匀电场的作用。

2.间隙电极(接地极和导电极)均采用非金属导电材料，(如C元素、Si元素等导电材料)，具有冷阴极作用，能抑制电弧的能量从而利于熄灭。

3.对装置结构进一步优化，使气流作用电弧的拐弯点，具有横吹与纵吹的双重灭弧效果，更有利于电弧熄灭。

4.装置内气体发生器具有数码标记，能在杆塔下观察所剩气体发射器的数量，利于及时更换检修该装置。

5.改进了灭弧装置与金具的连接关系，有利于灭弧筒的简易更换，提高了跟换效率。

7.降低电力系统输电线路雷击跳闸率及事故率、提高电力系统稳定性、延长变压器、断路器等电力设备使用寿命，大大节约了设备成本以及系统的检修、维护成本。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例的接地侧灭弧装置中气体发生装置布置形式的示意图。

图3是本发明一实施例的气体发生装置内部结构的示意图。

图4是本发明一实施例中导线侧灭弧装置中气体发生装置与信号采集装置连接的示意图。

附图标记：线路绝缘子串1，接地侧金具2，连接细管3，Z型连接金具4，绝缘密封壳体5，气体发生装置6，第一气体发生装置6-1，第二气体发生装置6-2，第三气体发生装置6-3，外波纹7，内置金属引弧环8，灭弧腔9，憎水性裙边10，信号采集装置11，非金属材料接地极12，非金属材料导线极13，导线侧金具14，内嵌铁片15，强磁体16，切换金属片17，触发电极18，灭弧气丸19，气丸绝缘底座20，短路环21。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进一步说明。

实施例：

如附图所示，一个通过固定装置并联安装于线路绝缘子串两端的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，包括接地侧金具2、导线侧金具14、接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置；所述接地侧金具2和导线侧金具14的一端分别通过固定装置并联安装于线路绝缘子串1两端，接地侧金具2和导线侧金具14的另一端分别连接安装接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置；所述接地侧金具2的另一端设有连接细管3；

所述接地侧灭弧装置包括非金属材料接地极12、信号采集装置11、绝缘密封壳体5、气体发生装置6和灭弧腔9；气体发生装置6置于绝缘密封壳体5内，绝缘密封壳体5外侧设有憎水性裙边10；非金属材料接地极12的一端通过Z型连接金具4与接地侧金具2上的连接细管3镶嵌连接，非金属材料接地极12的另一端与信号采集装置11相连接；所述接地侧灭弧装置的气体发生装置6在绝缘密封壳体5内沿轴向叠加布置且内部装有内嵌铁片15；所述接地侧灭弧装置的绝缘密封壳体5设有强磁体16和切换金属片17；在输电线路发生一次雷击时，第一气体发生装置6-1启动进行灭弧，然后脱离接地侧灭弧装置，第二气体发生装置6-2下落至之前第一气体发生装置6-1的位置，第三气体发生装置6-3下落至之前第二气体发生装置6-2的位置，第二气体发生装置6-2的内嵌铁片15与强磁体16吸合，第二气体发生装置6-2的触发电极18与信号采集装置4形成可靠连接，完成一次雷击灭弧；所述接地侧灭弧装置的灭弧腔9外侧设有外波纹7；

所述导线侧灭弧装置包括非金属材料导线极13、外侧设有憎水性裙边10的绝缘密封壳体5、信号采集装置11、气体发生装置6和灭弧腔9；所述非金属材料导线极13的一端与导线侧金具14通过内螺纹可靠连接，并与信号采集装置11相连接；气体发生装置6安装在非金属材料导线极13的周围，与信号采集装置11相连接；

所述灭弧腔9的喷气口处设有内置金属引弧环8；所述的气体发生装置6前端具有数码标记；所述气体发生装置6包括灭弧气丸19和气丸绝缘底座20；在气丸绝缘底座20上设有触发电极18，在灭弧气丸19上设有短路环21；触发电极18与信号采集装置11相连接。

所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置在雷击时产生电弧，电弧进入灭弧腔9到达A点时，需折转90度到达非金属材料接地极12，形成电弧回路；所述的信号采集装置4采集到雷电信号后，便立即给气体发生装置6的触发电极18触发信号；所述的绝缘密封壳体5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9的喷气口排出；所述的非金属材料接地极12和非金属材料导线极13组成保护间隙。

Claims (10)

1.一种均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，包括接地侧灭弧装置、分别通过固定装置安装于线路绝缘子串(1)两端的接地侧金具(2)和导线侧金具(14)；所述接地侧灭弧装置安装在接地侧金具(2)的另一端；所述接地侧灭弧装置包括信号采集装置(11)、外侧设有憎水性裙边(10)、绝缘密封壳体(5)、气体发生装置(6)和灭弧腔(9)，气体发生装置(6)置于绝缘密封壳体(5)内；其特征在于：所述接地侧金具(2)的另一端设有连接细管(3)；所述接地侧灭弧装置还包括非金属材料接地极(12)，非金属材料接地极(12)的一端通过Z型连接金具(4)与接地侧金具(2)上的连接细管(3)镶嵌连接，非金属材料接地极(12)的另一端与信号采集装置(11)相连接。

2.根据权利要求1所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述导线侧金具(14)的另一端安装有导线侧灭弧装置；导线侧灭弧装置包括非金属材料导线极(13)、外侧设有憎水性裙边(10)的绝缘密封壳体(5)、信号采集装置(11)、气体发生装置(6)和灭弧腔(9)；所述非金属材料导线极(13)的一端与导线侧金具(14)通过内螺纹可靠连接，并与信号采集装置(11)相连接；气体发生装置(6)安装在非金属材料导线极(13)的周围，与信号采集装置(11)相连接。

3.根据权利要求2所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述灭弧腔(9)的喷气口处设有内置金属引弧环(8)。

4.根据权利要求1-3任一所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述气体发生装置(6)包括灭弧气丸(19)和气丸绝缘底座(20)；在气丸绝缘底座(20)上设有触发电极(18)，在灭弧气丸(19)上设有短路环(21)；触发电极(18)与信号采集装置(11)相连接。

5.根据权利要求4所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述接地侧灭弧装置的气体发生装置(6)在绝缘密封壳体(5)内沿轴向叠加布置且内部装有内嵌铁片(15)；所述接地侧灭弧装置的绝缘密封壳体(5)设有强磁体(16)和切换金属片(17)；在输电线路发生一次雷击时，第一气体发生装置(6-1)启动进行灭弧，然后脱离接地侧灭弧装置，第二气体发生装置(6-2)下落至之前第一气体发生装置(6-1)的位置，第三气体发生装置(6-3)下落至之前第二气体发生装置(6-2)的位置，第二气体发生装置(6-2)的内嵌铁片(15)与强磁体(16)吸合，第二气体发生装置(6-2)的触发电极(18)与信号采集装置(11)形成可靠连接，完成一次雷击灭弧，同时也为第二次灭弧做好了准备。

6.根据权利要求5所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的信号采集装置(11)采集到雷电信号后，便立即向气体发生装置(6)的触发电极(18)发出触发信号。

7.根据权利要求5所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的气体发生装置(6)前端具有数码标记。

8.根据权利要求5所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置在雷电击穿产生电弧，电弧进入灭弧腔(9)到达A点时，需折转90度到达非金属材料接地极(12)，形成电弧回路。

9.根据权利要求1所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述接地侧灭弧装置的灭弧腔(9)外侧设有外波纹(7)。

10.根据权利要求2所述的均压式深度抑制工频续流电弧防雷间隙装置，其特征在于：所述的绝缘密封壳体(5)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(9)的喷气口排出；所述的非金属材料接地极(12)和非金属材料导线极(13)组成保护间隙。