CN1072830C - 输电线杆塔避雷器 - Google Patents

Abstract

装设一种输电线避雷器，以防止由于雷电冲击损坏承载线路的绝缘子串。避雷器装置固定承载在固定到杆塔横担构件的配件上，其接地侧与配件电绝缘。一个动作检测装置连在避雷器装置接地侧和配件之间。该动作检测装置形式为一个动作指示器，一个闪络指示器和/或一个动作记录器。在传输雷电冲击情况下，动作检测装置检测从避雷器接地侧流向配件的雷电流。

Description

输电线杆塔避雷器

本发明涉及到为输电线装设的避雷器装置，以使得杆塔上承载输电线的绝缘子串不会因雷电冲击而损坏。

例如从JP-A-61-260506的公开内容已经知道这种先有技术的避雷器，并示于图1。参考图1，该图是这种已知避雷器的垂直正面视图，一个包括一串多个悬式绝缘子的悬式绝缘子串32，在其上端从杆塔的一个横担构件4的下部悬挂下来，并在其下端承载着一条输电线3，一个避雷器装置10的上端被固定一个配件33的自由端33A，该配件33的另一端固定到杆塔的横担构件4：在固定到避雷器装置10下端的一个放电电极38和固定到输电线3侧悬式绝缘子串32的一个放电电极36之间，构成一个串联间隙。

于是，在输电线3的先有技术避雷器中，避雷器装置10以及串联间隙37的串联连接布置，在电气上与悬式绝缘子串32呈并联关系。因此，当雷击造成的冲击波加到输电线3上时，就发生跨越串连间隙37的放电，且避雷器装置10就切断了小电流值的电流，因而防止了跨越悬式绝缘子串32的闪络。

但是，在上述杆塔的先有技术避雷器装置中，避雷器装置10在其接地侧通过配件33直接连到地电位的杆塔的横担构件4，并且该避雷器装置10的接地侧及配件33具有同样的地电位。由于上述布置，从证实避雷器装置10动作，在发生事故情况下指示避雷器装置10故障等等的角度来看，就不能完全把握住避雷器装置10的保护效果。

本发明的一个主要目的是提供一种输电线的避雷器，它可准确地鉴别避雷器装置的抑制雷电动作及该避雷器装置的事故，以便于把握住避雷器装置的保护效果。

本发明的另一个目的是通过设置一个检测装置来保护避雷器装置，该检测装置检测当避雷器装置被施加雷击时从其接地侧流出的雷电流。

本发明的再一个目的是提供这样一种小尺寸的避雷器，它在避雷器装置附近集中紧凑地布置多个动作检测装置。

实现上述各目的的本发明提供一种输电线杆塔避雷器装置，包括由固定到杆塔的横担构件上的多个悬式绝缘子支撑的输电线和与悬式绝缘子并列配置的避雷器装置，其特征在于，在杆塔的横担构件上设置一个配件，该配件和避雷器装置的接地侧由电绝缘子固定支撑，在避雷器装置的接地侧与该配件之间形成一个电流通路，一个动作检测装置连接到该电流通路。

由于本发明的避雷器具有上述结构，借助动作检测装置就能检测到从避雷器装置接地侧向配件流动的电流，该动作检测装置例如可以是一个动作记录器或一个动作指示器，这样就能把握住该避雷器装置的保护效果。

由于本发明提供了一种输电线避雷器，在固定到杆塔的横担构件的配件和避雷器装置的接地侧之间设置电绝缘子，在其接地侧电绝缘的避雷器装置由该配件固定支撑，由于一个动作检测装置连接在避雷器装置的接地侧和配件之间，从避雷器装置的接地侧流出的电流能够被开式避雷器装置精确检测，从而能够把握避雷器装置的保护效果和故障动作。

此外，由于通过控制电绝缘子的高度能调节串联间隙的长度，即使避雷器装置的长度被延长，该避雷器装置也能够容易地安装在所需的间隙长度中。

现在结合附图详述本发明的推荐实施例，其中：

图1是一条输电线杆塔的先有技术避雷器装置的正面垂直视图；

图2是表示为一条输电线设置的本发明避雷器基本原理的典型示图；

图3和图4分别是本发明避雷器第一实施例的平面视图和垂直正面视图；图5是表示由图4所示的状态动作后避雷器的状态的垂直正面视图；

图6是表示在本发明第一实施例中采用的动作指示器6A结构的断面图；

图7是本发明避雷器第二实施例的垂直正面视图；以及图8是表示从图7所示状态动作后装置状态的正面垂直视图；

图9及10分别是本发明避雷器第三实施例的平面图及垂直正面视图；

图11及图12分别是本发明避雷器第四实施例的平面图及垂直正面视图；

图13是本发明避雷器第五实施例的垂直正面视图；

图14是本发明避雷器第六实施例的垂直正面视图；

图15和图16分别是本发明避雷器第七实施例的平面图及垂直正面视图；

图17是本发明避雷器第八实施例的垂直正面视图；

图18是本发明避雷器第九实施例的垂直正面视图；

图19和图20分别是本发明避雷器第十实施例的平面图及垂直正面视图；

图21和图22分别是本发明避雷器第十一实施例的平面图和垂直正面视图；

图23是表示用于本发明的动作指示器6A、6B、6D、6F，闪络指示器6C以及动作记录器6E的故障鉴别特性及方式的表格：

图24是详细表示图2典型示图中避雷器装置实际结构的纵向断面图，其中示出了本发明的基本原理。

现在参考附图详细叙述本发明的推荐实施例。附图中，同样的参考编号用于表示相同或等同的部件。

图2是表示为一条输电线而装设的本发明悬式避雷器基本原理的典型示图。参考图2，一个配件8以平行于输电线3之基本水平的方向延伸，它与悬式绝缘子串32的一端一起，靠杆塔(未示出)的一个横担(未示出)构件4而固定支撑住，并且输电线3由悬式绝缘子串32的另一端或下端所承载。电极2a和2b被分别连到悬式绝缘子32的上端和下端，而形成了与悬式绝缘子串32串联延伸的一个引弧角(间隙)12。也可不设置该引弧角12。配件8在其纵向中点处被固定到杆塔横担构件4上，且分别靠配件8的左侧和右侧端部来支承一个重平衡器34和一个避雷器装置10。更详细地说，一个接地侧导体7的左侧端部靠一个电绝缘子的部件9被固定到配件8的右侧端部，且在电气上与该配件8绝缘；而避雷器装置10的接地侧安装到接地侧导体7的右侧端部。放电电极13a连到避雷器装置10的高压侧，以便在它与连到输电线3侧的悬式绝缘子串32的放电电极13b之间构成一个串联间隙11。接地导体5垂直安装在配件8上，且通过一个动作检测装置6与接地侧导体7串联。

因此，当雷击传到输电线3上从而将雷电冲击波过电压加到输电线3上时，会发生跨串联间隙11两端的放电，并借助避雷器装置10切断冲击电流。在这种情况下，电流i流过的路线为：从避雷器装置10，通过接地侧导体7→动作检测装置6→接地导体5→配件8到达杆塔的横担构件4，如图2所示。当电流i通过上述路线流动时，动作检测装置6就动作，将避雷器装置10的动作记录下来，并且在避雷器装置10正确动作发生故障情况下指示该故障。

现在叙述在本发明中采用的动作检测装置6及本发明装置的各实际结构。

图3和图4分别是当动作检测装置6为动作指示器6A形式时本发明避雷器第一实施例的平面视图和垂直正视图。图4是沿图3Ⅳ-Ⅳ线观察装置时的视图。

参考图3和4，配件8具有倒U状断面，且接地侧导体7也具有倒U状断面。接地侧导体7的左端与配件8右端垂直相对装设，并且在配件8和接地侧导体7之间插入一个断面为H状的隔离件40，以在它们之间提供一个所要求的间隔或距离1。该隔离件40以这样的关系机械地栓接到接地侧导体7和配件8上；在该隔离件40至少一端借助电绝缘子部件9进行电绝缘。具有已知结构的避雷器装置10，在其接地侧通过导电体42连到接地侧导体7。接地导体5垂直安装在配件8上，且在接地导体5和接地侧导体7之间，连接了动作指示器6A，该指示器6A具有从其端部延伸出的引线39。该动作指示器6A相应于图2所示的动作检测装置6。因此，由接地侧导体7→隔离件40→配件8组成的电流路径由绝缘子部件9截断，并且建立了由接地侧导体7→引线39之一→动作指示器6A→另一引线39→接地导体5→配件8组成的电流ip的路径。

动作指示器6A是已知型式，它在一个容器内容纳有起爆粉末，且不响应于雷电冲击电流动作。该指示器6A只是响应于避雷器装置10短路时所产生的短路电流而动作。就是说，该动作指示器6A被设计成在这样的短路电流维持一个预定的时间以前是不会动作的。在动作指示器6A动作以后，避雷器的状态就转到图5所示的状态。因此，避雷器装置10的故障能够通过观察破坏的动作指示器6A而由视觉检测出。

图6是表示在图3到5所示的本发明第一实施例中采用的动作指示器6A结构的断面视图。

参考图6，一个保护间隙62与导电线圈61并联设置。当传来一个雷电冲击电流时，跨保护间隙62两端会发生放电，且电流通过线圈61。另一方面，只有当流过交流故障电流时，线圈61产生的热量才会造成起爆粉末63的膨胀，且故障指示器6A由起爆粉末63的膨胀力而胀破，因此能检测出避雷器装置故障。

图7和8表示本发明的第二个实施例，其中，采用了一个动作检测装置6，它呈有如球状闪络指示器的已知的动作指示器6B的形式。由于该第二实施例的基本原理与第一实施例相同，所以用同样的参考编号指示图4中出现的等同部件，且下面只叙述其不同之处。

动作指示器6B的一端固定到接地侧导体7，且在该动作指示器6B的另一端和接地导体5之间构成一个间隙25。该动作指示器6B包括容纳在一个塑料材料的球形容器内的熔丝，这在技术上是已知的，该熔丝的两端由端子引出。

该动作指示器6B还允许雷电冲击电流自由流动，如第一实施例一样。但是，当避雷器装置10的元件被短路时，通过其短路电流，使动作指示器6B损坏，并从图8所示的安装位置落下，所以通过在外部的视觉观察就能容易地检测到避雷器装置10的故障。在以输电线3侧的串联间隙11构成的传统避雷器中，在输电线3上传输的电压被避雷器装置10的元件的静态电容和串联间隙11的静态电容所分配分，且约30％到40％的线路电压加到避雷器装置10，结果使得避雷器装置10的元件可能由于所分配的电压的反复作用而损坏。但是，这种不利作用能够通过在避雷装置10接地侧构成的间隙25而被限制。该间隙25也能用于图4中的一第一实施例。

图9和10分别是本发明避雷器第三实施例的平面图和垂直正面视图，其中，作为故障检测装置6设置了一个闪络指示器6C，一个动作指示器6D和一个动作记录器6E。

该第三实施例的构成总体上与图4所示第一实施例相同，其中接地侧导体7连到配件8但在电气上与其绝缘。接地侧导体5垂直安装在配件8上，且电流互感器围绕着接地导体5，以检测流过该接地导体5的电流，其作用作为故障指示器6D的功能。闪络指示器6C位于接地导体5附近，以指示避雷器装置10的动作。动作记录器6E位于接地导体5和接地侧导体7之间。就是说，动作记录器6E的型式为，在导体16正下方设有一个磁带17，导体16将接地导体5和接地侧导体7分别连到端子15a和15b，并且由通过导体16的电流产生的磁通被记录在磁带17上。

根据该第三实施例，通过避雷器装置10的雷电冲击电流峰值能被动作记录器6E记录在磁带17上。进而，闪络指示器6C及动作指示器6D能根据流过避雷器装置10元件的电流检测避雷器装置10的动作，及能检测避雷器装置10的故障。

在图3到10所示的每个实施例中，隔离件40被装设在配件8和接地侧导体7之间。因此，甚至当避雷器装置10的轴向长度或串联间隙11的间隙长度可变时，也能通过相应改变隔离件40的轴向长度而容易地处理。

图11和12分别是本发明避雷器装置第四实施例的平面图和垂直正面视图，其中，悬式绝缘子串32为小轴向长度，且串联间隙11为小间隙长度。

在该第四实施例中，导体42的左端固定到避雷器装置10的上端，它与倒U形截面的配件8右端垂直相对安装，且导体42和配件8机械地连，并在电气上靠绝缘子部件9绝缘而不像图4所示的结构在其间设置隔离件40。L形导体18在电气及机械上将其右端连到导体42的左端。该L形导体18的左端通过垂直设置在配件8上的接地导体5在电气连到配件8并在机械上与其固定。因此，配件8和导体18被隔开由绝缘子部件9轴向长度所确定的距离。在这个间隔里，呈围绕着接地导体5的电流互感形式的动作指示器6D与其位置与导体18相对闪络指示器6C装在一起。

图13是本发明第五个实施例的垂直正面视图，它是图11和12所示的第四实施例的改进，且其中装设有闪络指示器6C和动作指示器6F作为动作检测装置6。该第五实施例总体上与图11及12所示的第四实施例相同，其中接地侧导体7被连到配件8，而在电气上与其绝缘。

参考图13，动作指示器6F在电气和机械上连在垂直设立在配件8上的接地导体5和L形导体18之间。动作指示器6F的型式是已知的，它在一个容器内容纳有起爆粉末，且不响应于雷电冲击电流动作是只响应于当避雷器装置10元件短路时产生的短路电流而动作。于是能通过观察动作指示器6F来靠视觉检测避雷器装置10的故障。该闪络指示器6C安装在L形导体18上。

图14是本发明避雷器第六实施例的垂直正面视图。其中使用承载着输电线3的绝缘子组件27，代替图13所示的悬式绝缘子串32。

参考图14，放电电极13b连到承载着输电线3的线路承载绝缘子组件27的下端，且放电电极13a连到避雷器装置10的下端，则在放电电极13a和13b之间构成了水平串联间隙11。避雷器装置10的上部导体42在机械上连到配件8，而在电气上由绝缘子部件9与其绝缘。L形导体18的右端连到导体42的左端，且动作指示器6F在电气和机械上连在L形导体18的左端和垂直设置在配件8上的接地导体5之间。闪络指示器6C设置于导体18上。动作指示器6F和闪络指示器6C的动作与参照图13已经叙述的内容相同。

图15和16分别为本发明避雷器第七实施例的平面图和垂直正面视图，其中还采用了耐张绝缘子组件27，代替悬式绝缘子串32。

参考图15和16，放电电极13b连到承载输电线3的绝缘子组件27的下端，且放电电极13a连到避雷器装置10的下端，则在放电电极13a和13b之间形成水平串联间隙。避雷器装置10的上部导体42被固定到倒U形配件8，且靠多个电绝缘子部件9a和9b与其电气绝缘。该配件8的右端固定到杆塔的横担构件4并以水平方向延伸。且以其自由端承载着避雷器装置10。接地侧导体7靠绝缘子部件9a和9b与配件8电绝缘，并在其左端连到避雷器装置10的接地侧。该接地侧导体7靠绝缘子部件9a和9b与配件8电绝缘，并靠螺栓将其右端电气连到L形导体18。该导体18水平地安装在配件8之上且固定到配件8，并靠多个绝缘子部件9c,9d和9e与配件8电气绝缘。导体18通过图4所示的动作指示器6A连到垂直安装在配件8上的接地导体5，且在导体18正下方装设闪络指示器6c。

于是，避雷器装置10的接地侧接地的路线为：从导体42→接地侧导体7→动作指示器6A→接地导体5→配件8→横担构件4。

动作指示器6A可连在接地侧导体7和配件8之间，且闪络指示器6c可靠近接地导体7设置。但是，由于设置导体18，动作指示器6A和闪络指示器6c能安装在配件8之上，以便于检查这些指示器。

图17和18分别表示本发明避雷器的第八和第九实施例，其每一个都采用了输电线承载绝缘子组件27。在图17中，图16所示的动作指示器6A由像图7所示的球状闪络指示器那样的故障指示器6B所取代。在图18中，图16所示的绝缘子部件9e被去掉，且导体18和配件8由垂直设置在配件8上的接地导体5连接。在图18中，围绕着接地导体5的电流互感器还构成动作指示器6D。所以，这些实施例的作用与前述实施例的作用相似。

以上叙述是针对本发明的悬式避雷器。

图19和20分别是本发明第十实施例的平面图和局部垂直正面视图，是一个耐张型式的避雷器。

参考图19和20，配件8a和8b被固定到杆塔(未示出)的横担构件4的内表面，且连接到避雷器装置10的接地侧的导体42固定地承载这些配件8a和8b，且靠绝缘子部件9与其电气绝缘。接地侧导体7电气连到导体42，且接地导体30电气连到配件8b。图7所示的故障指示器6B和间隙25设置在接地侧导体7和接地导体30之间。

上述结构的优点在于，避雷器装置10能牢固地由固定到横担构件4的配件8a和8b所牢固承载，且包括动作指示器6B的装置的轮廓尺寸能作得小而紧凑。

图21和22示出本发明的第十一实施例，其中对图19和20的结构进行了改进。

参考图21和22，承载部件43被固定到配件8b，以承载接地侧导体7的第一端子7a，而在电气上与其绝缘。第二端子7b位于与第一端子7a相对，且动作记录器6E设于两端子6a和7b之间。如上述，该动作记录器6E由端子7a和7b间的一个连接导体，记录通过该导体磁通的磁带等构成。L形导体18的右端电气连到第二端子7b。该L形导体18位于避雷器装置10之上，且通过固定支撑在配件8a上的接地导体5电气连接到配件8a且机械地与其固定。该L形导体18的右端通过端子7b和支撑部件43而支撑在配件8b上。围绕着接地导体5的电流互感形成动作指示器6D，且检测避雷器装置10动作的闪络指示器6C设在L形导体18的正下方。

按照上述结构，避雷器装置10的接地侧的接地路线为：从导体42→接地侧导体7→端子7a→动作记录器6E→端子7b→L形导体18→接地导体5→配件8a到横担构件4。再有，因为动作指示器6D，动作记录器6E以及闪络指示器6C都集中设置在避雷器装置10上方附近，则装置的轮廓尺寸能作得小而紧凑。

图23示出了借助在上述本发明实施例中用作为动作检测装置6的动作指示器6A、6B、6D、6F，闪络指示器6C以及动作记录器6E进行故障鉴别的特性及方式。

图24为一个纵向断面视图，详细示出了图2典型示图中避雷器装置10的局部结构，图2只表示本发明的基本原理。

如图24所示，该避雷器装置10具有这样的结构：多个氧化锌元件64具有良好的非线性电压-电流特性，它们被串联叠放在电绝缘子的一个圆柱形部件65内，并由具有在它与夹持部件66之间设置的一个偏压弹簧72的连接板71加压。当放电结果送入雷电冲击电流时。避雷器装置10就切断从系统来的随后的电流。

因为输电线避雷器设在承载输电线3的杆塔上，与变电站用的避雷器比较就特别需要重量轻并改进防爆。为了满足这两个条件，采用了一个硅橡胶盖子67将圆柱状电气绝缘部件65盖住，代替瓷盖。因为不需要瓷盖，则避雷器能作得轻且承受热冲击。

但是，当氧化锌元件64只堆叠起来时，避雷器装置10不能承受由于当氧化锌元件64被过大的冲击电流烧毁时流动的接地电流造成的内部压力上升。这种现象可以通过增大圆柱形部件65内部空间的容积来防止。按照本发明，通过采用具有环状的，从而就利用这种形状内部容积的氧化锌元件64将不需要的内部压力上升减至最小。进而，设置具有截掉部分的环状的连接板68的适宜部件，以对付由于沿氧化锌元件64外表面发生爬电闪络而导致的内部压力上升。通过设置该连接板68，在圆柱形部件65的内表面和氧化锌元件64的外表面之间产生的压力被导向氧化锌元件64的内表面，以将内部压力上升减至最小。在每个环状连接板68的两个表面上都设有一对金属连接板76，且将板76连到氧化锌元件64。建立起来的内部压力冲破在避雷器装置10两端设置的压力释放板79，且通过金属部件77的压力释放孔释放到外边，且每个金属部件77的两端都由电弧短路，释放压力。

金属部件77形成有槽70，其作用是保证金属部件77与圆柱形部件65牢固啮合，因而提高圆柱形部件65的机械强度。于是，就能提供具有良好防爆性能的避雷器装置10。在避雷器装置10中的圆柱形部件65和金属部件77之间设置有O环69，以提高圆柱状部件65的密封度。

在组装避雷装置10期间，装设一个以密封为目的的塞子75，并设置O环73和74，以保证塞子75的密封。

Claims (11)

1．一种输电线避雷器，包括由多个固定到杆塔的横担构件(4)的多个悬式绝缘子(32)支撑的输电线(3)和与悬式绝缘子(32)并行配置的避雷器装置(10)，输电线(3)和避雷器装置(10)的高压侧之间设有串联间隙(11)，其特征在于，一个配件(8)被固定于杆塔的横担构件(4)上，并且接地侧导体(7)的一端固定到避雷器装置(10)的接地侧，配件(8)和接地侧导体(7)通过电绝缘子(9)相连接，一个动作检测装置(6)连接在接地侧导体(7)与配件(8)之间。

2．根据权利要求1所述的输电线避雷器，其特征在于，其一端固定到避雷器装置(10)的接地侧的接地侧导体(7)的另一端和配件(8)与隔离件(40)相连，隔离件(40)经所述电绝缘子(9)设置于所述接地侧导体(7)和所述配件(8)中的至少一个上，所述动作检测装置(6)连接在所述接地侧导体(7)和所述配件(8)之间。

3．根据权利要求1所述的输电线避雷器，其特征在于，所述动作检测装置(6)连接在所述避雷器装置(10)的接地侧导体(7)和所述配件(8)之间，一个垂直串联间隙(11)形成在所述避雷器装置(10)的高压侧设置的放电电极(13a)和与所述输电线(3)相连的放电电极(13b)之间。

4．根据权利要求1所述的输电线避雷器，其特征在于，所述动作检测装置(6)连接在所述避雷器装置(10)的接地侧导体(7)和所述配件(8)之间，一个水平串联间隙(11)形成在设置于所述避雷器装置(10)的高压侧的放电电极(13a)和与所述输电线(3)相连的放电电极(13b)之间。

5．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于：一个动作指示器(6A、6B、6D、6F)被用作上述动作检测装置(6)。

6．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于：一个闪络指示器(6C)被用作上述动作检测装置(6)。

7．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于，一个动作记录器(6E)被用作上述动作检测装置(6)。

8．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于，上述配件(8)在远离与上述避雷器装置(10)相关的一端的端部上设置一个平衡器(34)。

9．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于，上述装置为悬挂型式。

10．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于，上述装置为耐张型式。

11．根据权利要求1至4中任何一项所述的输电线避雷器，其特征在于，上述避雷器装置(10)包括一个用硅橡胶盖子(67)盖住的电绝缘子的圆柱状部件(65)，以及多个环状装设在上述圆柱状部件内的氧化锌元件(64)，上述氧化锌元件与适当数量具有部分截去的环状连接板(68)一起叠置。

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