CN103928900A - 避雷线防雷消电容接地装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种避雷线防雷消电容接地装置，属于电力系统输电技术领域，包括设置在杆塔两侧的避雷线隔离器，两所述避雷线隔离器将避雷线分成一段中间避雷线和两段边侧避雷线；所述避雷线隔离器包括绝缘支架，所述绝缘支架的一端连接对应侧的所述边侧避雷线，另一端通过所述中间避雷线连接所述杆塔，所述绝缘支架内设有非线性电阻元件，所述非线性电阻元件的两端均连接有导通件，靠近所述杆塔的所述导通件连接引下线，所述引下线连接接地装置；远离所述杆塔的所述导通件通过第一导线连接对应侧的所述边侧避雷线。本发明可有效减小导线与大地之间的分布电容，使电网保持稳定。

Description

避雷线防雷消电容接地装置

技术领域

本发明属于电力系统输电技术领域，尤其涉及一种避雷线防雷消电容接地装置。

背景技术

避雷线(也称架空地线)是保护送电线路免遭雷击的设施之一，用作防雷保护，它是架设在送电线路杆塔顶部且设置于输电导线的上方。利用铁塔的塔身及混凝土电杆内的钢筋或电杆专用爬梯、接地引下线等引下与接地装置(地网)连接。根据目前标准，我国规程规定110kV以上线路一般应全线装设避雷线。我国电网公司为了确保线路输电安全，免遭雷击，一般35kV线路都装设了避雷线。

在输电线路中，存在着导线间以及导线与大地之间的分布电容。分布电容的大小与输电线路长度成正比，与距离的平方成反比。避雷线由于是通过杆塔直接与大地相连，相当于将大地直接拉近至输电线路，因此，导致导线与大地之间的分布电容大大增加。分布电容对电网的暂态特性和稳定性具有严重的负面影响，影响电网的稳定，对电网安全产生极大的隐患。

以35kV线路为例，因其属于非直接接地系统，分布电容增大导致对地电容电流增大，目前的消弧线圈接地就是为了解决这个问题。由于消弧线圈的电感量很难匹配分布电容容量，因此，选择恰当容量的消弧线圈是一项比较困难的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种避雷线防雷消电容接地装置，以解决现有的避雷线通过杆塔直接与大地相连，增大了导线与大地之间的分布电容，影响电网的稳定的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：避雷线防雷消电容接地装置，包括设置在杆塔两侧的避雷线隔离器，两所述避雷线隔离器将避雷线分成一段中间避雷线和两段远离所述杆塔的边侧避雷线；所述避雷线隔离器包括绝缘支架，所述绝缘支架的一端连接对应侧的所述边侧避雷线，另一端通过所述中间避雷线连接所述杆塔，所述绝缘支架内设有非线性电阻元件，所述非线性电阻元件的两端均连接有导通件，所述导通件延伸出所述绝缘支架的外表面，靠近所述杆塔的所述导通件连接引下线，所述引下线连接接地装置，所述接地装置埋设在大地中；远离所述杆塔的所述导通件通过第一导线连接对应侧的所述边侧避雷线。

作为一种改进，所述导通件包括通过紧固件连接在一起的固定部和伸出部，所述固定部与所述非线性电阻元件相连，所述伸出部伸出所述绝缘支架的外表面。

作为进一步的改进，所述绝缘支架的外表面包覆有硅橡胶外套，所述硅橡胶外套上设有平行设置的伞裙状凸起。

作为一种改进，所述引下线为复合材料引下线，所述的复合材料引下线包括由内向外设置在一起的石墨芯和绝缘层，所述绝缘层包括由内向外设置在一起的第一橡胶层、金属层和第二橡胶层。

作为进一步的改进，所述石墨芯中设有增强丝。

作为进一步的改进，所述石墨芯包括若干石墨线束，所述石墨芯与绝缘层之间设有石墨线编织层。

作为一种改进，所述接地装置为吸收式接地装置，所述吸收式接地装置包括壳体和设置于所述壳体内的导电内芯，所述导电内芯延伸出所述壳体的两端，所述壳体与导电内芯之间填充有通过无机胶粘合的石墨制品填充物，所述导电内芯的端部设有金属接线头，一所述金属接线头连接所述引下线，另一所述金属接线头连接大地。

作为进一步的改进，所述无机胶为导电离子胶；所述导电内芯为通过柔性石墨导电线拧成的柔性石墨导电绳或通过金属合金制成的金属合金导电芯。

作为进一步的改进，所述接地装置环绕所述杆塔设置有至少四个，每所述接地装置均通过第二导线连接在一起。

作为一种改进，所述杆塔底部的塔脚均通过引上线连接所述接地装置。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：由于避雷线防雷消电容接地装置包括设置在杆塔两侧的避雷线隔离器，两所述避雷线隔离器将避雷线分成一段中间避雷线和两段远离所述杆塔的边侧避雷线；所述避雷线隔离器包括绝缘支架，所述绝缘支架的一端连接对应侧的所述边侧避雷线，另一端通过所述中间避雷线连接所述杆塔，绝缘支架起支撑避雷线的作用，所述绝缘支架内设有非线性电阻元件，所述非线性电阻元件的两端均连接有导通件，所述导通件延伸出所述绝缘支架的外表面，靠近所述杆塔的所述导通件连接引下线，所述引下线连接接地装置，所述接地装置埋设在大地中；远离所述杆塔的所述导通件通过第一导线连接对应侧的所述边侧避雷线，

因而通过避雷线隔离器将避雷线与杆塔分离开来，在正常情况下(没有感应电流或雷电流)下，非线性电阻元件电阻呈无穷大，避雷线与引下线呈断路状态，继而与接地装置呈断路状态，因此增大了导线与大地的距离，特别是顶部导线，减小了导线与大地之间的分布电容，使电网保持稳定；

当避雷线遭受雷击或有感应电流时，避雷线电势差超过避雷线隔离器的阀值，非线性电阻元件电阻骤减至零，避雷线隔离器瞬时导通，两边侧避雷线、第一导线、避雷线隔离器、引下线、接地装置呈通路状态，电流就会瞬间泄入大地，从而将高电压释放，当电势平衡到既定范围之内时，避雷线隔离器的非线性电阻元件电阻恢复到无穷大，使得边侧避雷线与引下线呈开路状态，恢复到正常范围。本发明提供的避雷线防雷消电容接地装置可有效减小导线与大地之间的分布电容，使电网保持稳定。

由于所述导通件包括通过紧固件连接在一起的固定部和伸出部，导通件采用分体结构，便于制造。

由于所述绝缘支架的外表面包覆有硅橡胶外套，所述硅橡胶外套上设有平行设置的伞裙状凸起，硅橡胶外套具有良好的憎水性，在下雨时，便于使水流快速流走。

由于引下线为复合材料引下线，复合材料引下线的石墨芯的主要材质为石墨，采用了石墨芯来替代现有引下线中的金属材料，有效避免了金属的腐蚀，且石墨耐高温，因此提高了引下线的热稳定性；又由于所述绝缘层包括由内向外设置在一起的第一橡胶层、金属层和第二橡胶层，采用橡胶可起到绝缘的作用，同时可保护内部石墨芯不受破坏；且绝缘层中的金属层可增加绝缘层的强度，同时进一步保护内部石墨芯不受破坏。采用复合材料引下线，制造成本低，导电性优秀，其石墨芯耐腐蚀，能够适应各种环境，不易被腐蚀，绝缘层可起到绝缘作用，也可以进一步保护内部石墨芯；使用寿命长，减少了更新改造工程的次数，节省了材料，降低了工程成本。

由于石墨芯中设有增强丝，增加了石墨芯的韧性及抗拉强度。

由于所述石墨芯与绝缘层之间设有石墨线编织层，因而通过石墨线编织层对若干石墨线束进行紧固，增加了导通效果。

由于所述接地装置为吸收式接地装置，所述吸收式接地装置包括壳体和设置于所述壳体内的导电内芯，所述导电内芯延伸出所述壳体的两端，所述壳体与导电内芯之间填充有通过无机胶粘合的石墨制品填充物，具有耗能少、生产成本低、制造省时省力，结构合理，石墨抗腐蚀，导电性能优良，电阻稳定，耐高低温，耐大功频和冲击电流冲击，理化性能稳定，导电性能不受季节影响，表面积大，与大地土壤接触面积比传统的金属接地装置接地面积大，增大了接地装置的自身散流面积，降低了接地装置与大地土壤的接触电阻，接地装置自身无需焊接，施工方便，最适合高土壤电阻率雷区多发地带等使用；由于导电内芯的端部设有金属接线头，可以方便与引下线连接；由于石墨制品填充物是通过回收的废旧电池粉或者石墨纸、石墨盘根经过粉碎后制成的石墨废料，不仅节能环保、大大降低了防雷导电装置的制造成本，经济适用。

由于无机胶为导电离子胶，耐腐蚀、耐高低温性能强，大大提高了接地装置的使用寿命。

由于所述接地装置环绕所述杆塔设置有至少四个，每所述接地装置均通过第二导线连接在一起，因而充分保证了电流泄入大地，进一步达到了防雷保护的目的。

由于所述杆塔底部的塔脚均通过引上线连接所述接地装置，保证了杆塔本身的防雷效果。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1中避雷线隔离器的结构示意图；

图3是图2中A-A剖视图；

图4是图2中绝缘支架的结构示意图；

图5是图4中B-B剖视图；

图6是图1中引下线的结构示意图；

图7是图6的横断面结构示意图；

图8是石墨芯和石墨线编织层的相对位置示意图；

图9是接地装置外形为圆柱形的立体结构示意图；

图10是图9中C-C剖视图；

图11是接地装置外形为矩形的立体结构示意图；

图中：1、杆塔，2、避雷线隔离器，21、绝缘支架，211、安装槽，212、安装孔，22、非线性电阻元件，23、导通件，231、固定部，232、伸出部，24、第一导线，25、紧固件，26、硅橡胶外套，261、伞裙状凸起，27、U型线夹，3、避雷线，31、中间避雷线，32、边侧避雷线，4、引下线，41、石墨芯，411、石墨线束，412、石墨线编织层，42、绝缘层，421、第一橡胶层，422、金属层，423、第二橡胶层，5、接地装置，51、壳体，52、导电内芯，53、石墨制品填充物，54、金属接线头，55、第二导线，6、引上线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图5共同所示，一种避雷线防雷消电容接地装置，包括设置在杆塔1两侧的避雷线隔离器2，两避雷线隔离器2将避雷线3分成一段中间避雷线31和两段远离杆塔1的边侧避雷线32；避雷线隔离器2包括绝缘支架21，绝缘支架21的一端连接对应侧的边侧避雷线32，另一端通过中间避雷线31连接杆塔1，绝缘支架21内设有非线性电阻元件22，非线性电阻元件22的两端均连接有导通件23，导通件23延伸出绝缘支架21的外表面，靠近杆塔1的导通件23连接引下线4，引下线4连接接地装置5，接地装置5埋设在大地中；远离杆塔1的导通件23通过第一导线24连接对应侧的边侧避雷线32。

非线性电阻元件22可采用氧化锌制成的压敏电阻元件。

为了便于制造，导通件23采用分体结构，导通件23包括通过紧固件25连接在一起的固定部231和伸出部232，紧固件25可采用螺钉，伸出部232可采用导通螺栓，固定部231与非线性电阻元件22压制在一起，伸出部232伸出绝缘支架21的外表面，固定部231和伸出部232可采用金属制成。

绝缘支架21的外表面包覆有硅橡胶外套26，硅橡胶外套26上设有平行设置的伞裙状凸起261，硅橡胶外套26具有良好的憎水性，在下雨时，便于使水流快速流走。

为了使接线方便，绝缘支架21的两端均设有U型线夹27，便于避雷线3与绝缘支架21的连接。当然，U型线夹27也可以采用连接螺栓或其他连接件等等，都可以实现，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，在此不再赘述。

绝缘支架21内设有用于安装非线性电阻元件22的安装槽211，安装槽211的两端设有用于安装导通件23的安装孔212，安装槽211的延伸方向与安装孔212的轴线方向相垂直，使得本发明实施例提供的避雷线隔离器结构紧凑，便于安装。

绝缘支架21为陶瓷、玻璃或高分子聚合物制成的支架。

避雷线隔离器2要求放电电压2000V,电流2000A,持续时间1s。

如图6至图8共同所示，引下线4为复合材料引下线，复合材料引下线包括由内向外设置在一起的石墨芯41和绝缘层42，由于石墨芯41的主要材质为石墨，采用了石墨芯41来替代原有引下线中的金属材料，有效避免了金属的腐蚀，且石墨耐高温，因此提高了引下线的热稳定性；绝缘层42包括由内向外设置在一起的第一橡胶层421、金属层422和第二橡胶层423，采用橡胶可起到绝缘的作用，同时可保护内部石墨芯41不受破坏；且绝缘层42中的金属层422可增加绝缘层42的强度，同时进一步保护内部石墨芯41不受破坏。

为了增加石墨芯41的韧性及抗拉强度，石墨芯41中设有增强丝(图中未标出)。

石墨芯41包括若干石墨线束411，石墨线束411呈直线布置。

为了增加导通效果，石墨芯41与绝缘层42之间设有石墨线编织层412，通过石墨线编织层412对若干石墨线束411进行紧固，从而增加导通效果。

为了提高石墨芯41的导电性，石墨芯41为柔性石墨或高碳石墨制成的石墨芯41。

采用复合材料引下线，制造成本低，导电性优秀，其石墨芯41耐腐蚀，能够适应各种环境，不易被腐蚀，绝缘层42可起到绝缘作用，也可以进一步保护内部石墨芯41；使用寿命长，减少了更新改造工程的次数，节省了材料，降低了工程成本。

如图9至图11共同所示，接地装置5为吸收式接地装置，吸收式接地装置5包括壳体51和设置于壳体51内的导电内芯52，导电内芯52延伸出壳体51的两端，壳体51与导电内芯52之间填充有通过无机胶粘合的石墨制品填充物53，导电内芯52的端部设有金属接线头54，一金属接线头54连接引下线4，另一金属接线头54连接大地。由于导电内芯52的端部设有金属接线头54，可以方便与引下线4连接。

石墨制品填充物53为通过回收的废旧电池粉或石墨纸、石墨盘根废料粉碎为颗粒后制成的石墨制品填充物，不仅节能环保、大大降低了吸收式接地装置的制造成本，经济适用。当然，也可以采用高纯度的石墨制成的石墨填充物，具体的选择制造方式根据具体的环境和精度要求选择使用。

壳体51为增强石墨板形成的筒状壳体。壳体51的外形为圆柱形、矩形或者多边柱形结构。

吸收式接地装置的外形可以为圆柱形，如图9所示，也可以为矩形，如图11所示，或者多边柱形等结构，具体的形状可以根据实际需要选择设计确定。

无机胶为导电离子胶。无机导电离子胶为包括通过膨胀高碳石墨粉，石墨废料粉，废旧电池粉，煤泥粉，石油沥青漆，膨润土粉，金属矿石粉以及铝粉或银粉制成的具有耐腐蚀、耐高低温的导电胶，大大提高了接地装置5的使用寿命。

导电内芯52为通过柔性石墨导电线拧成的柔性石墨导电绳或通过金属合金制成的金属合金导电芯。

吸收式接地装置与传统的防雷接地装置相比，相当于一个大电容，可以迅速吸收瞬间电流并能储存电荷，之后再将储存的电荷释放到大地中进行泄流，起到防雷保护的作用，传统的防雷接地装置不能吸收电荷，只作为导体进行导电泄流，不仅导电效果差而且容易被电流损坏，使用寿命短。

吸收式接地装置在制造使用时，先用多根石墨导线拧成石墨绳状后作为导电内芯52，然后再将石墨增强板围绕导电内芯52卷成筒状作为壳体51，此时导电内芯52与壳体51之间形成容纳空腔，然后再将回收的废旧电池粉或石墨纸、石墨盘根等废料粉碎为颗粒制成石墨制品填充物53，将石墨制品填充物53填充在上述的容纳空腔内，同时加入无机导电离子胶，然后高压压制石墨制品填充物53，由于无机导电离子胶和高压力的作用最后成为一体即形成上述吸收式接地装置，制造工艺简单，成本低，省时省力。

接地装置5环绕杆塔1设置有至少四个，每接地装置5均通过第二导线55连接在一起，优选的，接地装置5设有六个，因而充分保证了电流泄入大地，进一步达到了防雷保护的目的。

杆塔1底部的塔脚均通过引上线6连接接地装置5，保证了杆塔1本身的防雷效果。引上线6与第二导线55的连接点与引下线4与第二导线55的连接点距离保持1米以上。

在实际使用过程中，通过避雷线隔离器2将避雷线3与杆塔1分离开来，在正常情况下(没有感应电流或雷电流)下，非线性电阻元件22电阻呈无穷大，避雷线3与引下线4呈断路状态，继而与接地装置5呈断路状态，因此增大了导线与大地的距离，特别是顶部导线，减小了导线与大地之间的分布电容，使电网保持稳定；

当避雷线3遭受雷击或有感应电流时，避雷线3电势差超过避雷线隔离器2的阀值，非线性电阻元件22电阻骤减至零，避雷线隔离器2瞬时导通，两边侧避雷线32、第一导线24、避雷线隔离器2、引下线4、接地装置5呈通路状态，电流就会瞬间泄入大地，从而将高电压释放，当电势平衡到既定范围之内时，避雷线隔离器2的非线性电阻元件22电阻恢复到无穷大，使得边侧避雷线32与引下线4呈开路状态，恢复到正常范围。

本发明实施例提供的避雷线防雷消电容接地装置可有效减小导线与大地之间的分布电容，使电网保持稳定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，包括设置在杆塔两侧的避雷线隔离器，两所述避雷线隔离器将避雷线分成一段中间避雷线和两段远离所述杆塔的边侧避雷线；

所述避雷线隔离器包括绝缘支架，所述绝缘支架的一端连接对应侧的所述边侧避雷线，另一端通过所述中间避雷线连接所述杆塔，所述绝缘支架内设有非线性电阻元件，所述非线性电阻元件的两端均连接有导通件，所述导通件延伸出所述绝缘支架的外表面，靠近所述杆塔的所述导通件连接引下线，所述引下线连接接地装置，所述接地装置埋设在大地中；远离所述杆塔的所述导通件通过第一导线连接对应侧的所述边侧避雷线。

2.根据权利要求1所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述导通件包括通过紧固件连接在一起的固定部和伸出部，所述固定部与所述非线性电阻元件相连，所述伸出部伸出所述绝缘支架的外表面。

3.根据权利要求1或2所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述绝缘支架的外表面包覆有硅橡胶外套，所述硅橡胶外套上设有若干平行设置的伞裙状凸起。

4.根据权利要求1所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述引下线为复合材料引下线，所述的复合材料引下线包括由内向外设置在一起的石墨芯和绝缘层，所述绝缘层包括由内向外设置在一起的第一橡胶层、金属层和第二橡胶层。

5.根据权利要求4所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述石墨芯中设有增强丝。

6.根据权利要求4所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述石墨芯包括若干石墨线束，所述石墨芯与绝缘层之间设有石墨线编织层。

7.根据权利要求1所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述接地装置为吸收式接地装置，所述吸收式接地装置包括壳体和设置于所述壳体内的导电内芯，所述导电内芯延伸出所述壳体的两端，所述壳体与导电内芯之间填充有通过无机胶粘合的石墨制品填充物，所述导电内芯的端部设有金属接线头，一所述金属接线头连接所述引下线，另一所述金属接线头连接大地。

8.根据权利要求7所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述无机胶为导电离子胶；所述导电内芯为通过柔性石墨导电线拧成的柔性石墨导电绳或通过金属合金制成的金属合金导电芯。

9.根据权利要求1或7或8所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述接地装置环绕所述杆塔设置有至少四个，每所述接地装置均通过第二导线连接在一起。

10.根据权利要求1所述的避雷线防雷消电容接地装置，其特征在于，所述杆塔底部的塔脚均通过引上线连接所述接地装置。