CN104409968A

CN104409968A - 电极

Info

Publication number: CN104409968A
Application number: CN201410657979.XA
Authority: CN
Inventors: 刘益军; 王俊丰; 李恒真; 黄松波; 孙广慧; 陆志欣; 裴植; 陈邦发; 林秀钦
Original assignee: Foshan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corp
Current assignee: China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority date: 2014-11-18
Filing date: 2014-11-18
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2034-11-18
Also published as: CN104409968B

Abstract

本发明涉及一种电极，包括：分列两端的第一接闪头和第二接闪头，第一接闪头有第一接闪面，第二接闪头有第二接闪面；连接部，一端连接第一接闪头、另一端连接第二接闪头连接；其中，第一接闪头、第二接闪头、连接部组成的整体，整体表面有防松动的凸凹结构。可有效解决多重串联间隙防雷装置中电极由于热胀冷缩效应而产生的松动，和防止由于电磁动力造成的电极脱落。

Description

电极

技术领域

本发明涉及电力系统高压输电线路防雷技术领域，具体涉及一种电极。

背景技术

随着电力系统线路防雷装置的不断深入研究，各种新型的防雷装置的应用日新月异。多重串联间隙防雷装置，利用高压技术中间隙电弧的特性进行防雷设计。但是，实际应用过程中，在电弧灼烧热效应的作用下，电极会发生体积膨胀，在电极流过雷电冲击电流时会受到电磁动力推动作用。在热效应和电磁动力的双重作用下，电极容易发生脱落而损坏多重间隙结构，间隙变化，使得防雷装置防雷特性发生变化，严重的导致防雷功能失效，引发事故。

发明内容

基于此，本发明公开一种电极，可有效解决多重串联间隙防雷装置中电极由于热胀冷缩效应而产生的松动，和防止由于电磁动力造成的电极脱落。

一种电极，包括：分列两端的第一接闪头和第二接闪头，第一接闪头有第一接闪面，第二接闪头有第二接闪面；连接部，一端连接第一接闪头、另一端连接第二接闪头连接；其中，第一接闪头、第二接闪头、连接部组成的整体，整体表面有防松动的凸凹结构。

在其中一个实施例中，所述第一接闪头、所述第二接闪头膨胀凸起，所述连接部截面小于所述第一接闪头最大截面、小于所述第二接闪头最大截面，所述第一接闪头、所述第二接闪头和连接部整体的截面呈两端凸起中间凹陷的结构。

在其中一个实施例中，所述第一接闪头或所述第二接闪头为半球形。

在其中一个实施例中，所述连接部表面有缓冲齿或缓冲槽或缓冲螺纹。

在其中一个实施例中，所述第一接闪面或所述第二接闪面为圆滑曲面。

在其中一个实施例中，所述第一接闪面或所述第二接闪面为半球面。

在其中一个实施例中，所述第一接闪面或所述第二接闪面的表面光洁度达到或高于镜面14C级。

下面对上述电极的优点或原理进行说明：

1、分列两端的第一接闪头和第二接闪头，第一接闪头有第一接闪面，第二接闪头有第二接闪面；连接部，一端连接第一接闪头、另一端连接第二接闪头连接；其中，第一接闪头、第二接闪头、连接部组成的整体，整体表面有防松动的凸凹结构。凹凸结构可以缓冲电极热胀冷缩效应，确保电极在数十千安的雷电冲击大电流作用下，不会由于热效应和电磁动力作用而发生脱落，保障了多重串联间隙防雷装置电特性参数不发生变化。

2、所述第一接闪头、所述第二接闪头膨胀凸起，所述连接部截面小于所述第一接闪头最大截面、小于所述第二接闪头最大截面，所述第一接闪头、所述第二接闪头和连接部整体的截面呈两端凸起中间凹陷的结构；电极两头大、中间小，能更好的嵌装于防雷装置中，避免其轴向滑动。

3、柱体沿面加工有防松动齿纹、凹槽或螺纹，可抵消一部分由于材料膨胀率差异带来的张力，同时可增加电极在轴向和径向的摩擦力，有效防止电极脱落，从而确保多重串联间隙防雷装置有效安全运行。

4、接闪面为圆滑曲面，闪络时点和分布均匀，不容易发生意外击穿，使防雷装置的正确有效动作和电网运行的安全性能，特别是当接闪面为半球面时，电荷分布最均匀，绝缘强度最好，对于在高压配电网中使用，能更好的保障配电网配电质量；

半球面配合表面光洁14C以上，光洁度的大小直接影响球面电荷积聚的程度，引起局部场强畸变。表面电荷积聚多的位置其50％雷击闪络电压和伏秒特性与无表面电荷的不同。有表面电荷积聚的球面的闪络多发生在波头且其伏秒特性的下包线明显向下移动，从而影响了短间隙50％雷电冲击动作电压值，造成动作数值离散性增加，放电不稳定。

附图说明

图1为本发明实施例一防雷装置结构图；

图2为本发明实施例一防雷装置局部放大图；

图3为本发明实施例一防雷装置截面剖视图；

图4为本发明实施例一中电极的结构图；

图5为本发明实施例二中电极的结构图；

图6为图5的A向剖视图；

图7为图5的侧视图。

附图标记说明：

1、外壳，11、灭弧室，12、吹弧通道，111、增爬槽，2、电极，211、第一接闪面，212、第二接闪面，22、连接部，221、缓冲凹槽。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1至3所示，本实施例中，防雷装置包括绝缘硅氟胶体的外壳1和电极2，绝缘外壳1为杆状，有灭弧室11和电极2室，灭弧室11和电极2室在外壳1内部轴向直线交错分布，灭弧室11与相邻的两个电极2室连通，电极2室与相邻的两个灭弧室11连通。

有若干电极2，电极2两端为两接闪面，用于遭受雷击时接引电弧。电极2安放在电极2室内，接闪面分别暴露于与该电极2室相邻的灭弧室11中，使两相邻灭弧室11电连通。

同一灭弧室11内暴露的两个接闪面之间留有闪络间隙，间隙距离0.3mm至1.5mm。

灭弧室11有吹弧通道12与外界连接，吹弧通道12为圆柱孔，吹弧通道12直径小于灭弧室11直径，大于闪络间隙距离，优选的，吹弧通道12直径取值2mm至4mm。

灭弧室11为球形，电极2的接闪面为半球形，接闪面设于灭弧室11内壁对称的位置，闪络间隙的最小距离在灭弧室11与吹弧通道12的连接处。

接闪面半球形的直径D与闪络间隙d满足：D大于或等于d/2。

灭弧室11内壁还有增爬槽111，用于延长两相邻电极2之间的爬电距离，增爬槽111环绕最小闪络间隙、延伸至吹弧通道12后在吹弧通道12内壁延伸，增爬槽111所在平面与电极2轴线垂直，宽度0.5mm至1mm，深度1mm至2mm。

如图4所示，电极2包括连接部22、第一接闪头、第二接闪头，连接部22一端连接第一接闪头、另一端连接第二接闪头，第一接闪头有第一接闪面211，第二接闪头有第二接闪面212。

第一接闪头、第二接闪头、连接部22组成的整体，整体表面有防松动的凸凹结构。第一接闪头、第二接闪头膨胀凸起，连接部22截面小于第一接闪头最大截面、小于所述第二接闪头最大截面，第一接闪头、第二接闪头和连接部22整体的截面呈两端凸起中间凹陷的结构。

第一接闪头、第二接闪头为半球形，其上的半球面分别为第一接闪面211、第二接闪面212为半球面，第一接闪面211、所述第二接闪面212的表面光洁度达到或高于镜面14C级。

连接部22为四面柱体，柱体两端面分别与第一接闪头、第二接闪头连接，四个侧面两两相对分为两组，其中一组与两端的半球体圆滑过渡为圆柱面，另一组为针对的平面。

遵循在电弧灼烧释放等量能量下体积功最大原则，根据温升与能量关系方程：

Q＝c*m*△T；

其中，Q为加热气体的能量，c为气体比热容，m为气体质量，△T为气体温升。

由上式得出△T＝Q/cm；

依据标准气体状态方程：

P*V＝n*R*T；

其中T为温度；R为气体常数；P为压强；n为摩尔数；V为灭弧室容积。

在气体吸收能量后膨胀过程中P*V的乘积恒定，并且由于吹弧通道与外界连通，即灭弧室压强始终趋向外界大气压，计算出T的最大变化量△T即可换算出相应的V值，使得容积变化△V最大。

设计中以幅值5kA的标准8/20雷电流波形双指数函数i(t)＝I₀k(e-αt-e-βt)进行计算，设负载为纯电阻R，通过积分得出雷电能量Q函数Q＝∫R|i(t)|²dt,将Q代入公式△T＝Q/cm得到△T的函数，求出△T的最大值△T_max，从而求得最佳容积设计参数。

计算防雷装置灭弧室的容积时按以下步骤进行：

a.取防雷装置所需承受雷击的雷电流与时间的关系函数i(t)为幅值为5kA的标准8/20雷电流波形双指数函数i(t)＝I₀k(e^-αt-e^-βt)，其中，I₀为雷电流峰值，α、β分别为与雷电流上升沿、雷电流下降相关的常系数。

b.将i(t)积分获得雷电能量与时间t的关系函数Q；

c.将Q带入气体温升方程Q＝c*ρ*V*△T中获得关于△T的函数f(△T)，根据f(△T)求出△T的最大值△T_max的表达式；其中，c为灭弧室所含气体的比热容，ρ为灭弧室所含气体密度质量，V为灭弧室容积；

d.将△T_max的表达式与方程V＝c*T/P联立，求得灭弧室容积V的值；其中，P为避雷区域周围环境大气压。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于：

如图5至7所示，在连接部22的圆柱面上有缓冲凹槽221。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种电极，其特征在于，包括：

分列两端的第一接闪头和第二接闪头，第一接闪头有第一接闪面，第二接闪头有第二接闪面；

连接部，一端连接第一接闪头、另一端连接第二接闪头；

其中，第一接闪头、第二接闪头、连接部组成的整体，整体表面有防松动的凸凹结构。

2.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一接闪头、所述第二接闪头膨胀凸起，所述连接部截面小于所述第一接闪头最大截面、小于所述第二接闪头最大截面，所述第一接闪头、所述第二接闪头和连接部整体的截面呈两端凸起中间凹陷的结构。

3.根据权利要求1所述的电极，其特征在于，所述第一接闪头或所述第二接闪头为半球形。

4.根据权利要求3所述的电极，其特征在于，所述连接部表面有缓冲齿或缓冲凹槽或缓冲螺纹。

5.根据权利要求1至4所述的任一电极，其特征在于，所述第一接闪面或所述第二接闪面为圆滑曲面。

6.根据权利要求1至4所述的任一电极，其特征在于，所述第一接闪面或所述第二接闪面为半球面。

7.根据权利要求6所述的电极，其特征在于，所述第一接闪面或所述第二接闪面的表面光洁度达到或高于镜面14C级。