CN106448961A - 一种10kV过电压防护绝缘子 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种10kV过电压防护绝缘子，包括复合外套绝缘子本体及安装在所述复合外套绝缘子本体上的高压接线端、高压电极、接闪电极、灭弧圈、低压电极，高压接线端与10kV架空线路导线连接，高压电极与所述高压接线端等电位连接，高压电极与接闪电极形成空气间隙以隔离正常工频网压，接闪电极与灭弧圈的一端等电位连接，灭弧圈另一端与低压电极等电位连接，灭弧圈呈圆弧状，由均匀等间距排列的导电电极串联形成多段空气间隙。本发明能够抵消正常工频网压，抑制工频续流上升率和幅值的增长，实现快速泄放雷电流并切断工频续流的作用，有效防止10kV架空线路断线、跳闸的故障发生,且具有制作成本低廉、安装简单、维护成本低等特点。

Description

一种10kV过电压防护绝缘子

技术领域

本发明涉及架空线路雷电过电压防护领域，具体是一种10kV过电压防护绝缘子。

背景技术

电力系统架空输电线路的绝缘水平主要依靠线路绝缘子的绝缘水平来决定。长期以来，为了提高架空线路的防雷水平，加强线路的绝缘水平是一个重要的技术手段。但由于线路电压等级所限，片面的增加线路绝缘水平，造成资金投入和产生的经济效益比例失衡，而且加强的绝缘水平并不足以抵抗雷击过电压，经常出现线路由于雷击造成绝缘破坏引起的供电故障。

传统架空线路防雷技术手段主要由并联保护间隙、安装金属氧化物线路避雷器、提高线路绝缘子的绝缘强度、架设线路避雷线等。并联保护间隙结构简单、价格低廉，便于大面积安装。但由于其不能自主熄弧，须与自动重合闸装置配合使用，增加了线路雷击跳闸率。安装金属氧化物避雷器大大增加了线路的建设成本，受金属氧化物电压梯度限制，存在体积、重量大，结构安装复杂，不易维护等缺陷。片面地提高线路绝缘子的绝缘强度成本太高，并且成本投入与经济效益产出比例失调。架设线路避雷线成本太高，在接地电阻不易降低的山区效果甚微。

专利CN 103177824 B公开了一种10kV耐张杆绝缘子，包含绝缘子，还包含引弧环及放电环，绝缘子一端连接引弧环，其另一端连接放电环。其原理是在绝缘子两端并联一个保护间隙，以达到产品比较固定的雷击临界闪络电压。该装置能够解决绝缘导线雷击断线，但由于不能自主熄弧，提高了雷击线路跳闸率。专利CN 103956239 A公开了一种防雷绝缘子保护器，其原理为在绝缘子下端串联一个由导电块和热爆式脱离器构成的空气间隙，并在绝缘子本体内设置阀片。通过阀片防雷，通过热爆式脱离器来防止过流过大的直击雷。结构较复杂，维护更换频繁。专利CN 105139974 A公开了一种防雷绝缘子，其原理为在绝缘子两端并联由引弧棒和导电横担形成的空气间隙，同样面临不能自主切断工频续流的缺陷，能够有效防止导线断线但提高了线路雷击跳闸率。专利CN 102938278 A公开的一种用于10kV绝缘导线的防雷绝缘子，是在绝缘子本体上设置一个放电间隙和氧化锌电阻片串联的防护装置，面临氧化锌线路避雷器高压老化，受电压梯度限制而带来的体积、重量大，故障隐患不易发现，维护成本高等问题。专利CN 103337312 A公开的一种内置喷墨气囊的防雷绝缘子由内置多个喷墨气囊构成，在绝缘子闪络击穿过程中利用热效应喷射出墨水，并在喷射口留下痕迹用于故障点指示。该装置侧重于提高检修人员故障巡视查找效率，并且属于一次性产品。专利CN 104091661 A公开的一种双重防雷防爆复合柱式绝缘子由金属氧化物电阻片和内置气体构成，通过金属氧化物压敏特性实现防雷功能，通过内部气体热膨胀破坏金具或环氧筒进行故障指示，存在氧化锌电老化和通流容量不足的缺陷，并且防爆装置属于一次性使用，侧重于指示。

发明内容

本发明提供一种10kV过电压防护绝缘子，能够抵消正常工频网压，抑制工频续流上升率和幅值的增长，实现快速泄放雷电流并切断工频续流的作用，有效防止10kV架空线路断线、跳闸的故障发生,且具有制作成本低廉、安装简单、维护成本低等特点。

一种10kV过电压防护绝缘子，包括复合外套绝缘子本体及安装在所述复合外套绝缘子本体上的高压接线端、高压电极、接闪电极、灭弧圈、低压电极，所述高压接线端与10kV架空线路导线连接，所述高压电极与所述高压接线端等电位连接，所述高压电极与所述接闪电极形成空气间隙以隔离正常工频网压，所述接闪电极与所述灭弧圈的一端等电位连接，所述灭弧圈另一端与所述低压电极等电位连接，所述灭弧圈呈圆弧状，由均匀等间距排列的导电电极串联形成多段空气间隙。

进一步的，所述灭弧圈具有35～60段空气间隙，空气间隙的间隔距离为0.6～1mm，通过硅氟橡胶硫化工艺固化呈圆弧状，单面设置通道与大气环境连通。

进一步的，灭弧圈轴向沿面设置有增爬伞裙。

进一步的，所述高压电极与接闪电极形成的空气间隙距离为25～50mm。

进一步的，高压电极与接闪电极为球面对球面或者棒对棒结构。

进一步的，复合外套绝缘子本体上设有多个间隔排列的伞裙。

进一步的，所述高压接线端、高压电极、接闪电极、灭弧圈、低压电极可承受10ms工频电流1000A和幅值100kA的8/20us的雷电流。

本发明通过结构的巧妙设计，将10kV线路绝缘子与防雷装置功能合二为一，有效降低了线路建设成本；通过设计合理的防雷间隙结构，能有效控制雷击闪络路径和抑制工频续流作用，防止线路雷击断线和跳闸事故的发生，并且具有制作成本低廉、安装简单、维护成本低等特点。

附图说明

图1是本发明10kV过电压防护绝缘子的结构示意图；

图2是本发明1中灭弧圈的结构示意图；

图3是本发明的现场安装示意图。

图中：1—高压接线端，2—高压电极，3—接闪电极，4—灭弧圈，5—低压电极，6—复合外套绝缘子本体，7—伞裙，41—导电电极，42—空气间隙，43—增爬伞裙，

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本发明10kV过电压防护绝缘子的结构示意图，所述10kV过电压防护绝缘子包括高压接线端1、高压电极2、接闪电极3、灭弧圈4、低压电极5、复合外套绝缘子本体6、伞裙7。

所述高压接线端1与10kV架空线路导线连接，所述高压电极2与高压接线端1等电位连接，所述高压电极2与接闪电极3形成25～50mm的空气间隙，该空气间隙能够隔离正常工频网压。高压电极2与接闪电极3为球面对球面或者棒对棒结构。

所述接闪电极3与灭弧圈4的一端等电位连接，所述灭弧圈4另一端与低压电极5等电位连接。所述灭弧圈4由35～60段间隙串联形成圆弧状。

高压接线端1、高压电极2、接闪电极3和灭弧圈4安装在复合外套绝缘子本体6上，复合外套绝缘子本体6上间隔设有多个间隔排列的伞裙7。

如图2所示，本发明中，所述灭弧圈4由均匀等间距排列的导电电极41形成35～60段空气间隙42，空气间隙42的间隔距离为0.6～1mm之间，通过硅氟橡胶硫化工艺固化呈圆弧状，单面设置通道与大气环境连通，有利于闪络电弧等离子体的快速扩散和冷却。灭弧圈4轴向沿面设置有增爬伞裙43，所述灭弧圈4两端分别与接闪电极3和低压电极5等电位连接。

作为本发明的进一步说明，所述高压接线端1、高压电极2、接闪电极3、灭弧圈4、低压电极5可承受10ms工频电流1000A，可承受幅值100kA的8/20us的雷电流。

图3为本发明的现场安装结构示意图。在线路正常工作中，由高压电极2与接闪电极3形成空气间隙隔离工频网压，灭弧圈4不承担工频网压，不会发生闪络。当线路遭受雷击过电压入侵时，过电压通过高压接线端1传递给高压电极2，高压电极2与接闪电极3之间的固定间隙被击穿闪络，过电压传递到灭弧圈4，依次击穿灭弧圈4的多段空气间隙42，引起多段空气间隙42闪络形成电弧，雷电流通过低压电极41泄放至大地。灭弧圈4由35～60个间隙串联构成，能够将雷击闪络电弧分割为35～60段小电弧，由于电弧为等离子体，这样在等离子体暂态分布中会呈现约40V左右的弧道压降，通过35～60段空气间隙42的串联，在灭弧圈4两端的压降增加至1.4～2.4Kv，该压降可有效抵消施加在10kV架空线路过电压防护绝缘子两端的工频网压，深度抑制工频续流的增长速度和幅值，促进雷击过后工频续流的快速熄灭，线路恢复绝缘强度。增爬伞裙43的作用为提高绝缘体沿面爬电比距，保证其雷击动作电压幅值远大于空气间隙42和灭弧圈50％冲击动作电压幅值，确保雷击过电压闪络路径可控，箭头指向为雷击过电压闪络路径。

灭弧圈4一端与接闪电极3等电位连接，另一端与低压电极5等电位连接，用以控制过电压闪络路径，并深度抑制过电压电流增长速度和幅值，实现泄放雷电流，快速遮断后续工频续流，恢复线路绝缘。本发明最长熄弧时间可控制在5ms以内，有效地将10kV线路绝缘子与雷击防护功能合二为一，大大降低了10kV配网架空线路建设、改造和运维成本，有效防止10kV架空线路雷击断线、跳闸事故的发生。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：包括复合外套绝缘子本体(6)及安装在所述复合外套绝缘子本体(6)上的高压接线端(1)、高压电极(2)、接闪电极(3)、灭弧圈(4)、低压电极(5)，所述高压接线端(1)与10kV架空线路导线连接，所述高压电极(2)与所述高压接线端(1)等电位连接，所述高压电极(2)与所述接闪电极(3)形成空气间隙以隔离正常工频网压，所述接闪电极(3)与所述灭弧圈(4)的一端等电位连接，所述灭弧圈(4)另一端与所述低压电极(5)等电位连接，所述灭弧圈(4)呈圆弧状，由均匀等间距排列的导电电极(41)串联形成多段空气间隙(42)。

2.如权利要求1所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：所述灭弧圈(4)具有35～60段空气间隙(42)，空气间隙(42)的间隔距离为0.6～1mm，通过硅氟橡胶硫化工艺固化呈圆弧状，单面设置通道与大气环境连通。

3.如权利要求2所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：灭弧圈(4)轴向沿面设置有增爬伞裙(43)。

4.如权利要求1所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：所述高压电极(2)与接闪电极(3)形成的空气间隙距离为25～50mm。

5.如权利要求1所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：高压电极(2)与接闪电极(3)为球面对球面或者棒对棒结构。

6.如权利要求1所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：复合外套绝缘子本体(6)上设有多个间隔排列的伞裙(7)。

7.如权利要求1所述的10kV过电压防护绝缘子，其特征在于：所述高压接线端(1)、高压电极(2)、接闪电极(3)、灭弧圈(4)、低压电极(5)可承受10ms工频电流1000A和幅值100kA的8/20us的雷电流。