CN107732662A - 一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球及双球式招弧角 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球及双球式招弧角，该横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球包括灭弧球和引雷球；在灭弧球的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管相连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球的外表面，即灭弧球的外表面设有气流喷出口；在灭弧球外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极。本发明结构简单可靠，吸引雷电先导，减少因雷电拦截失败而引发的输电线路绕击事故；横纵吹相结合，将雷电流压缩拉长拉细并喷出，将电弧熄灭，降低因雷击避雷线造成的反击概率。

Description

一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球及双球式招弧角

技术领域

本发明涉及一种避雷灭弧装置，具体涉及了一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球即双球式招弧角。

背景技术

当前为了保护输电线路的导线少受雷击，普遍采用的是架设避雷线，我国电力行业标准DL/T620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》第6.1.2条规定：110kV沿全线架设避雷线，在山区和雷电活动特殊强烈地区，宜沿全线架设避雷线。该避雷线的结构为在三相输电导线上方的左右输电杆塔的顶端安装一个裸露的钢绞线，该钢绞线既为避雷线，该避雷线通过两侧的输电杆塔和大地导通。但由于现有避雷线的引雷能力不足，在输电线路采用各项常规防雷措施后，输电线路的雷害跳闸还是很多，国外和我国福建、广东、湖北、东北、华北等地输电线路跳闸次数统计结果，在各种原因引起的跳闸次数中，雷害跳闸次数均占总跳闸次数之首位。例如：《高电压技术》2008年第1期，易辉‘我国输电线路运行现状及防雷保护’一文给出的2002-2004年全国电网故障统计表，在9种原因造成的线路跳闸总次数231次中，雷害跳闸129次，占总次数的55.8%，居首位；又如2005-2007年北京电力公司35kV以上架空输电线路共发生跳闸442次，其中雷击跳闸198次，占总次数的44.8%，也居首位。输电线路运行统计结果表明：在平原地区的线路雷电绕击造成的跳闸率与反击造成的跳闸率基本相当；而在山区线路因地形复杂、坡度角的影响、挡距跨度大、风吹使避雷线和导线的摆度加大，甚至导线和避雷线出现方向相反的摆动，使避雷线与导线水平距离加大，即避雷线对导线的保护角变大，导致绕击率比反击率要大得多。上述发生雷击跳闸事故的线路均已架设了避雷线和采用了常规的各种防雷技术措施，可见已有的各种防雷技术措施不能够保证输电线路的安全运行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的一些不足，提出了一种避雷效果更好、安装在避雷线或者招弧角上的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，包括灭弧球和引雷球；所述的灭弧球的中心位置设有与引雷球大小相适应的空腔；所述的引雷球安放在空腔内；在灭弧球的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管，并且上一层灭弧通道内的最后一个U型灭弧管与下一层灭弧通道内的第一个U型灭弧管电气连接，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管相连接；U型灭弧管的端部和三通管之间直接触碰连接或者通过连接件相连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球的外表面，即灭弧球的外表面设有气流喷出口；在灭弧球外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极；第一层灭弧通道的第一个U型灭弧管与灭弧球顶部的引弧电极电气连接，最后一层灭弧通道的最后一个U型灭弧管与灭弧球底部的引弧电极电气连接，中间层灭弧通道的最后一个U型灭弧管还与引雷球电气连接（或者在避雷线上安装时，直接与避雷线电气连接）。

在本发明中，在常规的引雷球外边面加装了一个灭弧球（可以由两个灭弧半球组成）；在灭弧球内部设置了若干层由U型灭弧管组成的灭弧通道，通过引导并限定电弧的路径，有多个电弧拐点，在电弧拐点产生强气流进行灭弧，并且在U型灭弧管之间设有三通管，可以实现纵吹、横吹相结合，有着更强的防雷灭弧效果，保证输电线路的安全稳定运行。

本发明进一步说明，所述的灭弧球由两个结构设置相同的绝缘灭弧半球组成，并通过非导电材料材质的螺栓固定安装在一起。当灭弧球有两个灭弧半球组成时，可以仅在其中一个灭弧半球上设置灭弧路径，也可以在两个灭弧半球均设置灭弧路径，而两个灭弧半球均设置同样结构的灭弧路径等，避雷灭弧效果更佳。两个灭弧半球的安装方式可以根据实际生产需要进行选择，只要能固定安装在一起即可，例如可以采用在灭弧半球的外周沿延伸设置安装片，然后用不导电的螺栓组件将它们固定在一起；也可以灭弧半球内设置螺栓、螺栓孔等，然后采用镶嵌或者卡扣的方式进行固定安装等等。灭弧半球采用非导电材料（如塑料、橡胶等）制成。

本发明进一步说明，所述的U型灭弧管内部设有一个导弧球和两个压缩冷壁管；所述的导弧球安放在两个压缩冷壁管之间；所述的U型灭弧管的两个端口处还分别设有导弧环。所述的压缩冷壁管采用陶瓷管；所述的导弧球采用石墨球或者金属球；所述的导弧环采用石墨环或者金属环。

本发明进一步说明，所述的连接件采用铜片或者电线或者导弧电极。所述的导弧电极的一端为圆柱，伸入三通管中，另一端为圆环状，直接与U型灭弧管的端部直接接触或者嵌套连接。在三通管的内部，两个导弧电极之间设有空气间隙，并且空气间隙长度恰好是三通管的径向管的直径。

本发明进一步说明，所述的灭弧球的外表面设有裙边。设置裙边不仅可以防水，还可以有效避免电弧直接在防雷器主体外面直接闪络。

本发明进一步说明，所述的裙边的走向与气流喷出口的排列走向相对应。即裙边沿着气流喷出口设置。

在本发明中，压缩冷壁管用于压缩电弧，由于冷壁管道吸收热量，在管道内形成热量积累。导弧球放置于U型管中央，使U型管两头形成半封闭空间。压缩冷壁管压缩电弧，形成管内和管外压力梯度，压缩冷壁管吸收热量形成管内管外热量梯度，压力梯度和热量梯度促使半封闭空间内气流急剧膨胀并喷射，形成纵吹喷射口，截断电弧的连续性，有效灭弧。两U型管间通过连接金属部件连接，确保电弧经过时，一部分电弧被喷射气流截断，剩下的电弧则通过连接金属部件，形成电流流入下一个U型管，再次重复“压缩—喷射—灭弧”的过程。

本发明的工作原理：

本发明由引雷球和绝缘的灭弧球组成，雷电先导在内层的引雷球上感应聚集大量的异性电荷，产生很强的库仑力，对雷电先导有牵引作用，由于导线感应的异性电荷远不如引雷球，因此雷电更容易被引雷球所吸引，而引雷球的外层有绝缘的灭弧球，通过引弧电极将雷电引入灭弧球内的灭弧路径，由于灭弧管内的导弧球的引弧作用，电弧的路径被限定，当电弧经过灭弧路径中灭弧通道时被压缩、拉长拉细，在拐点形成电弧喷口。

根据压缩温升效应：

（1）压缩段产热量增加导致温升——压缩致使电弧严重变细，电阻和压降变大。在电流源作用下压缩电弧段吸收功率变大，产热量和温度增加。

（2）压缩段散热量减小导致温升——压缩电弧采用隔热材料，压缩致使电弧变细导致散热面减小和阻断能量流失通道，温升严重。

再根据温升定向爆炸灭弧效应：

（1）压缩段电弧温升定向爆炸灭弧效应——压缩温升严重致使电弧温度高于非压缩段，产生从压缩段向非压缩段爆炸性膨胀喷射气流，形成压缩断裂效应。

（2）定向爆炸气流在拐点连接处形成T形横向压缩断裂点——整体多个锯齿状压缩通道布局，形成了单元压缩通道之间的突变拐点有T形再次压缩通道，电弧定向爆炸点方向与电弧垂直，确保电弧被有效的熄灭。

本发明中，在一个档距的避雷线上串接若干横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球（引雷球表面光滑，并与避雷线电气连接），有两条或多条避雷线时，横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球在避雷线上交错分布，球之间的间隔距离按照电压等级、地形、地貌、气流等情况进行选择从而形成横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球串。

一种双球式招弧角，在招弧角的上下两端分别安装一个上述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。由于招弧角灭弧球之间的距离总是小于绝缘子的距离，招弧角总是优先于绝缘子被击穿，而相比于传统的招弧角没有灭弧功能，电弧不易熄灭且烧蚀招弧角的触头，新型的纵吹双球式招弧角具有灭弧功能，招弧角之间建立起电弧时，电弧流过灭弧球中的灭弧管道，通过对电弧的压缩产生巨大的电弧物理压缩性定向爆炸力使使电弧粉碎性断裂，利用相邻段电弧高速喷射和路径突变结合的机制，实现对工频电弧的连续性撕裂；通过近百个灭弧点和撕裂点，形成电弧通道全段同步粉碎性湮灭态势，摧毁建弧通道，将电弧熄灭。

本发明的优点：

1.本发明结构简单可靠，吸引雷电先导，减少因雷电拦截失败而引发的输电线路绕击事故。

2.本发明将雷电流压缩拉长拉细并喷出，横纵吹相结合，有效的将电弧熄灭，降低因雷击避雷线造成的反击概率。

3.与烘烤产气装置不同，本发明采用刚性硬材料，使用寿命长，通过灭弧的快速性将电弧熄灭在最脆弱的时期，而烘烤产气延迟性容易致使灭弧的失败。

4.安装有横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球的招弧角，可以将雷电流压缩拉长拉细并喷出，将电弧熄灭，减少电弧对招弧角触头的燃烧，使得招弧角的使用寿命更长，更加安全。

附图说明

图1是本发明一实施例的结构示意图。

图2是本发明一实施例中的横截面结构示意图。

图3是本发明一实施例中的横截面部分结构放大示意图。

图4是本发明一实施例中的灭弧通道布置结构示意图。

图5是本发明一实施例安装到招弧角上的结构示意图。

附图标记：1-灭弧球，2-引雷球， 3-气流喷出口，4-引弧电极，5-U型灭弧管，6-三通管，7-连接件，8-导弧环，9-压缩冷壁管，10-导弧球。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

如图1-4所示，一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，包括灭弧球1和引雷球2；所述的灭弧球1的中心位置设有与引雷球2大小相适应的空腔；所述的引雷球2安放在空腔内；在灭弧球1的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管5，并且上一层灭弧通道内的最后一个U型灭弧管与下一层灭弧通道内的第一个U型灭弧管电气连接，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管6相连接；U型灭弧管的端部和三通管之间通过连接件7相连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球1的外表面，即灭弧球1的外表面设有气流喷出口3；在灭弧球1外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极4；第一层灭弧通道的第一个U型灭弧管与灭弧球1顶部的引弧电极电气连接，最后一层灭弧通道的最后一个U型灭弧管与灭弧球1底部的引弧电极电气连接，中间层灭弧通道的最后一个U型灭弧管还与引雷球2电气连接。

所述的U型灭弧管5内部设有一个导弧球10和两个压缩冷壁管9；所述的导弧球10安放在两个压缩冷壁管9之间；所述的U型灭弧管5的两个端口处还分别设有导弧环8。所述的压缩冷壁管9采用陶瓷管；所述的导弧球10采用金属球；所述的导弧环8采用石墨环。所述的连接件7采用电线。

实施例2：

一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，包括灭弧球1和引雷球2；所述的灭弧球1的中心位置设有与引雷球2大小相适应的空腔；所述的引雷球2安放在空腔内；在灭弧球1的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管5，并且上一层灭弧通道内的最后一个U型灭弧管与下一层灭弧通道内的第一个U型灭弧管电气连接，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管6相连接；U型灭弧管的端部和三通管之间通过连接件7相连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球1的外表面，即灭弧球1的外表面设有气流喷出口3；在灭弧球1外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极4；第一层灭弧通道的第一个U型灭弧管与灭弧球1顶部的引弧电极电气连接，最后一层灭弧通道的最后一个U型灭弧管与灭弧球1底部的引弧电极电气连接，中间层灭弧通道的最后一个U型灭弧管还与引雷球2电气连接。

所述的U型灭弧管5内部设有一个导弧球10和两个压缩冷壁管9；所述的导弧球10安放在两个压缩冷壁管9之间；所述的U型灭弧管5的两个端口处还分别设有导弧环8。所述的压缩冷壁管9采用陶瓷管；所述的导弧球10采用石墨球；所述的导弧环8采用石墨环。

所述的连接件7采用导弧电极。所述的导弧电极的一端为圆柱，伸入三通管中，另一端为圆环状，直接与U型灭弧管的端部直接接触或者嵌套连接。在三通管的内部，两个导弧电极之间设有空气间隙，并且空气间隙长度恰好是三通管的径向管的直径。

实施例3：

一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，包括灭弧球1和引雷球2；所述的灭弧球1的中心位置设有与引雷球2大小相适应的空腔；所述的引雷球2安放在空腔内；在灭弧球1的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管5，并且上一层灭弧通道内的最后一个U型灭弧管与下一层灭弧通道内的第一个U型灭弧管电气连接，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管6相连接；U型灭弧管的端部和三通管之间直接触碰连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球1的外表面，即灭弧球1的外表面设有气流喷出口3；在灭弧球1外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极4；第一层灭弧通道的第一个U型灭弧管与灭弧球1顶部的引弧电极电气连接，最后一层灭弧通道的最后一个U型灭弧管与灭弧球1底部的引弧电极电气连接，中间层灭弧通道的最后一个U型灭弧管还与引雷球（2）电气连接。

所述的灭弧球1由两个结构设置相同的绝缘灭弧半球组成，并通过非导电材料材质的螺栓固定安装在一起。

所述的U型灭弧管5内部设有一个导弧球10和两个压缩冷壁管9；所述的导弧球10安放在两个压缩冷壁管9之间；所述的U型灭弧管5的两个端口处还分别设有导弧环8。所述的压缩冷壁管9采用陶瓷管；所述的导弧球10采用石墨球或者金属球；所述的导弧环8采用石墨环或者金属环。

实施例4：

本实施例与实施例1的区别仅在于：所述的灭弧球1的外表面设有裙边。所述的裙边的走向与气流喷出口的排列走向相对应。

实施例5：

本实施例与实施例3的区别仅在于：所述的灭弧球1的外表面设有裙边。所述的裙边的走向与气流喷出口的排列走向相对应。

实施例6：

如图5所示，一种双球式招弧角，其中，在招弧角的上下两端分别安装一个实施例1中的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。

实施例7：

一种双球式招弧角，其中，在招弧角的上下两端分别安装一个实施例3中的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。

实施例8：

一种双球式招弧角，其中，在招弧角的上下两端分别安装一个实施例4中的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。

Claims (10)

1.一种横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：包括灭弧球（1）和引雷球（2）；所述的灭弧球（1）的中心位置设有与引雷球（2）大小相适应的空腔；所述的引雷球（2）安放在空腔内；在灭弧球（1）的主体内部设有若干层灭弧通道，每一层灭弧通道内均放置有若干个U型灭弧管（5），并且上一层灭弧通道内的最后一个U型灭弧管与下一层灭弧通道内的第一个U型灭弧管电气连接，在同一层灭弧通道内的两两相邻的U型灭弧管的端部通过三通管（6）相连接；U型灭弧管的端部和三通管之间直接触碰连接或者通过连接件（7）相连接；在U型灭弧管和三通管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至灭弧球（1）的外表面，即灭弧球（1）的外表面设有气流喷出口（3）；在灭弧球（1）外表面的顶部和底部分别设有一个引弧电极（4）；第一层灭弧通道的第一个U型灭弧管与灭弧球（1）顶部的引弧电极电气连接，最后一层灭弧通道的最后一个U型灭弧管与灭弧球（1）底部的引弧电极电气连接，中间层灭弧通道的最后一个U型灭弧管还与引雷球（2）电气连接。

2.根据权利要求1所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的灭弧球（1）由两个结构设置相同的绝缘灭弧半球组成，并通过非导电材料材质的螺栓固定安装在一起。

3.根据权利要求1所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的U型灭弧管（5）内部设有一个导弧球（10）和两个压缩冷壁管（9）；所述的导弧球（10）安放在两个压缩冷壁管（9）之间；所述的U型灭弧管（5）的两个端口处还分别设有导弧环（8）。

4.根据权利要求3所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的压缩冷壁管（9）采用陶瓷管；所述的导弧球（10）采用石墨球或者金属球；所述的导弧环（8）采用石墨环或者金属环。

5.根据权利要求1或3所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的连接件（7）采用铜片或者电线或者导弧电极。

6.根据权利要求5所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的导弧电极的一端为圆柱，伸入三通管中，另一端为圆环状，直接与U型灭弧管的端部直接接触或者嵌套连接。

7.根据权利要求6所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：在三通管的内部，两个导弧电极之间设有空气间隙，并且空气间隙长度恰好是三通管的径向管的直径。

8.根据权利要求1所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的灭弧球（1）的外表面设有裙边。

9.根据权利要求8所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球，其特征在于：所述的裙边的走向与气流喷出口的排列走向相对应。

10.一种双球式招弧角，其特征在于，在招弧角的上下两端分别安装一个如权利要求1-8任一所述的横纵吹库仑力压缩引雷灭弧球。