CN105896451A - 双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，由杆塔横担、绝缘子串及保护间隙机构组成，保护间隙由铁芯、转动轴承金属屏蔽罩、电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁及空气间隙组成，能够在雷电过电压在保护间隙上下电极间放电形成闪络通道后，利用雷电脉冲产生的电磁动力拉长闪络路径，降低通道电位梯度，进而抑制雷击跳闸率。制作工艺简单，安装方便，可操作性强，成本低廉，能多次经受雷电脉冲放电，具有重复多次使用的特点，适用于大规模推广应用。

Description

双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器

技术领域

本发明属于输变电工程领域，涉及输电线路装置，尤其是一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器。

背景技术

输电线路遭受雷击事故，当雷电过电压大于绝缘子串放电电压时将引起绝缘子串放电闪络，闪络通道若发展成稳定电弧将造成绝缘子串损坏(绝缘子表面烧蚀甚至爆炸)，造成输电线路雷击事故；进而引起继电保护动作于跳闸，消除线路故障，造成输电线路雷击跳闸。

雷击跳闸率居于电力系统各类故障跳闸率之首，雷击跳闸率较高严重威胁电力系统安全和可靠供电，抑制雷击跳闸率的关键在于降低闪络通道发展成稳定电弧的概率；闪络通道发展成稳定电弧与闪络路径长度密切相关，拉长闪络路径能大幅度降低雷击跳闸率。因此研制一种能降低雷击跳闸率的装置对于保证电力系统安全和保障可靠供电具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能在雷电过电压保护间隙上下电极间放电形成闪络通道后，利用雷电脉冲产生的电磁动力拉长闪络路径，降低通道电位梯度，达到抑制雷击跳闸率目的的装置。

本发明解决上述技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，由杆塔横担、绝缘子串及保护间隙机构组成，所述绝缘子串的上端通过保护间隙上电极固定金具悬挂在所述杆塔横担上，所述绝缘子串的下端连接保护间隙下电极固定金具，所述保护间隙机构设置在所述保护间隙上电极固定金具和保护间隙下电极固定金具之间。

而且，所述的保护间隙机构包括绝缘支架、金属托架、铁芯、转动轴承金属屏蔽罩、电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁及空气间隙组成，所述转动轴承金属屏蔽罩包括上电极转动轴承金属屏蔽罩和下电极转动轴承金属屏蔽罩，电磁感应线圈包括上电极电磁感应线圈和下电极电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁包括上电极感应线圈平衡强力定位磁铁和下电极感应线圈平衡强力定位磁铁。

而且，所述绝缘支架上端与焊接在所述保护间隙上电极固定金具上的上电极金属部分固定连接，所述绝缘支架下端设置有所述铁芯，所述金属托架设置在所述绝缘支架上，在该金属支架的对应侧面对称设置有两个感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架，所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在上感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上，所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在下感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上。

而且，所述上电极转动轴承金属屏蔽罩由转动轴承和两个金属屏蔽罩组成，所述转动轴承设置在中央，该转动轴承的两端对称设置有左金属屏蔽罩和右金属屏蔽罩，上电极绝缘部分固定在该上电极转动轴承的两端，所述左金属屏蔽罩连接上电极金属部分，所述右金属屏蔽罩连接所述上电极绝缘部分，该右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述上电极绝缘部分的半径，以保证能自由转动，所述下电极转动轴承金属屏蔽罩结构与上电极转动轴承金属屏蔽罩相同，下电极绝缘部分固定在该下电极转动轴承的两端，所述下电极转动轴承的左金属屏蔽罩连接下电极金属部分，所述下电极转动轴承的右金属屏蔽罩连接所述下电极绝缘部分，该下电极转动轴承的右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述下电极绝缘部分的半径。

而且，所述上电极绝缘部分的右侧连接所述上电极电磁感应线圈，该上电极电磁感应线圈内对称设置有上电极电磁感应线圈平衡用铁块，所述上电极电磁感应线圈的另一端通过上电极金属部分与连接碳刷连接，在该连接碳刷上设置有金属球，所述下电极绝缘部分的右侧连接所述下电极电磁感应线圈，该下电极电磁感应线圈内对称设置有下电极感应线圈平衡用铁块，所述上电磁感应线圈的另一端连接保护间隙下电极。

而且，绝缘导线一端连接所述上电极金属部分，缠绕过所述铁芯，穿过所述金属托架与所述金属球连接，从所述金属球引出的保护间隙上电极连接所述空气间隙一端，该空气间隙的另一端连接所述保护间隙下电极，该保护间隙下电极通过下电极电磁感应线圈和下电极转动轴承连接至焊接在保护间隙下电极固定金具的下电极金属部分上，该保护间隙下电极固定金具的另一端引出导线。

而且，所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述上电极电磁感应线圈的宽度；所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述下电极电磁感应线圈的宽度。

而且，所述装置主体结构采用φ14镀锌圆钢和环氧树脂绝缘棒，连接部分用φ14膨胀螺栓固定。

而且，所述保护间隙上电极与保护间隙下电极之间的距离为所述绝缘子串的85％，即将绝缘子串短接15％。。

本发明的优点和有益效果为：

1、本发明在绝缘子串的两端并联安装保护间隙机构，且保证正确的绝缘配合，在实验室条件下，进行放电试验，确保并联保护间隙优先放电；在污秽、潮湿等恶劣条件下，进行放电试验，确保并联保护间隙具有一定概率优先放电。通过电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁及空气间隙的设置有效地拉长闪络路径，避免闪络通道发展成稳定电弧，降低闪络通道发展成稳定电弧的概率，大幅度降低雷击跳闸率，保证了供电的稳定性。

2、本发明构建了一种新型的具有拉长绝缘子闪络路径的并联保护间隙，并联保护间隙上下电极间距离为绝缘子串的85％(即将绝缘子串短接15％)，当雷电过电压施加于绝缘子串两端时，由于并联保护间隙放电电压低于绝缘子串，若雷电过电压超过间隙放电电压，保护间隙放电，形成闪络通道，保护了绝缘子串，避免了绝缘子表面烧蚀甚至爆炸。

3、闪络通道形成后在工频电压作用下，将形成工频短路电弧，引发系统故障。闪络通道形成工频短路电弧的概率与通道电位梯度(工频电压幅值比间隙距离)正相关。本发明的装置能在雷电过电压在保护间隙上下电极间放电形成闪络通道后，利用雷电脉冲产生的电磁动力拉长闪络路径，降低通道电位梯度，进而抑制雷击跳闸率。

4、本发明制作工艺简单，安装方便，可操作性强，成本低廉，能多次经受雷电脉冲放电，具有重复多次使用的特点，能有效拉长雷电放电闪络通道，具有大幅降低雷击跳闸率功能，适用于大规模推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，由杆塔横担1、绝缘子串28(不同电压等级片数不同)及保护间隙机构组成，所述绝缘子串的上端通过保护间隙上电极固定金具2悬挂在所述杆塔横担上，所述绝缘子串的下端连接保护间隙下电极固定金具26；所述保护间隙机构设置在所述保护间隙上电极固定金具和保护间隙下电极固定金具之间。

所述的保护间隙机构包括绝缘支架7、金属托架16、铁芯18、转动轴承金属屏蔽罩、电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁及空气间隙19组成。所述转动轴承金属屏蔽罩包括上电极转动轴承金属屏蔽罩5和下电极转动轴承金属屏蔽罩24，电磁感应线圈包括上电极电磁感应线圈9和下电极电磁感应线圈21、感应线圈平衡强力定位磁铁包括上电极感应线圈平衡强力定位磁铁14和下电极感应线圈平衡强力定位磁铁17。

所述绝缘支架上端与焊接在所述保护间隙上电极固定金具上的上电极金属部分4固定连接，所述绝缘支架下端设置有所述铁芯，所述金属托架设置在所述绝缘支架上，在该金属支架的对应侧面对称设置有两个感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架15，所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在上感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上，所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在下感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上。

所述上电极转动轴承金属屏蔽罩由转动轴承和两个金属屏蔽罩组成，所述转动轴承设置在中央，该转动轴承的两端对称设置有左金属屏蔽罩和右金属屏蔽罩，在所述上电极转动轴承的两端固定上电极绝缘部分6，所述左金属屏蔽罩连接上电极金属部分，所述右金属屏蔽罩连接所述上电极绝缘部分，该右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述上电极绝缘部分的半径，以保证能自由转动。所述下电极转动轴承金属屏蔽罩结构与上电极转动轴承金属屏蔽罩相同，在所述下电极转动轴承的两端固定下电极绝缘部分23，所述下电极转动轴承的左金属屏蔽罩连接下电极金属部分，所述下电极转动轴承的右金属屏蔽罩连接所述下电极绝缘部分，该下电极转动轴承的右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述下电极绝缘部分的半径。

所述上电极绝缘部分的右侧连接所述上电极电磁感应线圈，该上电极电磁感应线圈内对称设置有上电极电磁感应线圈平衡用铁块8。所述上电极电磁感应线圈的另一端通过上电极金属部分10与连接碳刷12连接，在该连接碳刷上设置有金属球11。所述下电极绝缘部分的右侧连接所述下电极电磁感应线圈，该下电极电磁感应线圈内对称设置有下电极感应线圈平衡用铁块22。所述上电磁感应线圈的另一端连接保护间隙下电极20。

绝缘导线3一端连接所述上电极金属部分，缠绕过所述铁芯，穿过所述金属托架与所述金属球连接。从所述金属球引出的保护间隙上电极13连接所述空气间隙一端，该空气间隙的另一端连接所述保护间隙下电极，该保护间隙下电极通过下电极电磁感应线圈和下电极转动轴承连接至焊接在保护间隙下电极固定金具的下电极金属部分25上，该保护间隙下电极固定金具的另一端引出导线27。

所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述上电极电磁感应线圈的宽度；所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述下电极电磁感应线圈的宽度。

所述装置主体结构采用φ14镀锌圆钢和环氧树脂绝缘棒，连接部分用φ14膨胀螺栓固定。

所述保护间隙上电极与保护间隙下电极之间的距离为所述绝缘子串的85％，即将绝缘子串短接15％。

本发明的工作原理：

当发生雷电雷击避雷线或杆塔时，雷电脉冲经流以下途径完成横担对导线放电过程：

1→2→4→3→16→12→11→10→19→20→21→24→26→27；

当发生雷击导线时，雷电脉冲经流以下途径完成导线对横担放电过程：

27→26→24→21→20→19→10→11→12→16→3→4→2→1。

在上述两过程中，雷电脉冲通过绕在铁芯上的绝缘导线产生巨变磁场，感应线圈产生巨大扭矩，克服感应线圈强力定位磁铁力，带动保护间隙上电极与保护间隙下电极部分扭转，拉长了雷电放电闪络路径，抑制了闪络通道转化为工频电弧的概率，降低了雷击跳闸率；雷电脉冲过后，扭转的上电极电磁感应线圈在上电极感应线圈平衡用铁块、上电极感应线圈平衡强力定位磁铁产生的磁力作用下恢复平衡，扭转的下电极电磁感应线圈在下电极感应线圈平衡用铁块、下电极感应线圈平衡强力定位磁铁产生的磁力作用下恢复平衡，确保合理的绝缘配合。

Claims (9)

1.一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：由杆塔横担、绝缘子串及保护间隙机构组成，所述绝缘子串的上端通过保护间隙上电极固定金具悬挂在所述杆塔横担上，所述绝缘子串的下端连接保护间隙下电极固定金具，所述保护间隙机构设置在所述保护间隙上电极固定金具和保护间隙下电极固定金具之间。

2.根据权利要求1所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述的保护间隙机构包括绝缘支架、金属托架、铁芯、转动轴承金属屏蔽罩、电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁及空气间隙组成，所述转动轴承金属屏蔽罩包括上电极转动轴承金属屏蔽罩和下电极转动轴承金属屏蔽罩，电磁感应线圈包括上电极电磁感应线圈和下电极电磁感应线圈、感应线圈平衡强力定位磁铁包括上电极感应线圈平衡强力定位磁铁和下电极感应线圈平衡强力定位磁铁。

3.根据权利要求2所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述绝缘支架上端与焊接在所述保护间隙上电极固定金具上的上电极金属部分固定连接，所述绝缘支架下端设置有所述铁芯，所述金属托架设置在所述绝缘支架上，在该金属支架的对应侧面对称设置有两个感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架，所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在上感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上，所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁设置在下感应线圈平衡强力定位磁铁绝缘支架上。

4.根据权利要求2所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述上电极转动轴承金属屏蔽罩由转动轴承和两个金属屏蔽罩组成，所述转动轴承设置在中央，该转动轴承的两端对称设置有左金属屏蔽罩和右金属屏蔽罩，在所述上电极转动轴承的两端固定上电极绝缘部分，所述左金属屏蔽罩连接上电极金属部分，所述右金属屏蔽罩连接所述上电极绝缘部分，该右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述上电极绝缘部分的半径，以保证能自由转动，所述下电极转动轴承金属屏蔽罩结构与上电极转动轴承金属屏蔽罩相同，在所述下电极转动轴承的两端固定下电极绝缘部分，所述下电极转动轴承的左金属屏蔽罩连接下电极金属部分，所述下电极转动轴承的右金属屏蔽罩连接所述下电极绝缘部分，该下电极转动轴承的右金属屏蔽罩的上端开口半径大于所述下电极绝缘部分的半径。

5.根据权利要求4所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述上电极绝缘部分的右侧连接所述上电极电磁感应线圈，该上电极电磁感应线圈内对称设置有上电极电磁感应线圈平衡用铁块，所述上电极电磁感应线圈的另一端通过上电极金属部分与连接碳刷连接，在该连接碳刷上设置有金属球，所述下电极绝缘部分的右侧连接所述下电极电磁感应线圈，该下电极电磁感应线圈内对称设置有下电极感应线圈平衡用铁块，所述上电磁感应线圈的另一端连接保护间隙下电极。

6.根据权利要求2-5任一项所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：绝缘导线一端连接所述上电极金属部分，缠绕过所述铁芯，穿过所述金属托架与所述金属球连接，从所述金属球引出的保护间隙上电极连接所述空气间隙一端，该空气间隙的另一端连接所述保护间隙下电极，该保护间隙下电极通过下电极电磁感应线圈和下电极转动轴承连接至焊接在保护间隙下电极固定金具的下电极金属部分上，该保护间隙下电极固定金具的另一端引出导线。

7.根据权利要求5所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述上电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述上电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述上电极电磁感应线圈的宽度；所述下电极感应线圈平衡强力定位磁铁在两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中垂线上，且与两块所述下电极感应线圈平衡用铁块中点的距离大于所述下电极电磁感应线圈的宽度。

8.根据权利要求1所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述装置主体结构采用φ14镀锌圆钢和环氧树脂绝缘棒，连接部分用φ14膨胀螺栓固定。

9.根据权利要求1所述的一种双电极互拉式降低电位梯度的雷击跳闸限制器，其特征在于：所述保护间隙上电极与保护间隙下电极之间的距离为所述绝缘子串的85％，即将绝缘子串短接15％。