CN108023275B - 一种可调间隙的户外避雷器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调间隙的户外避雷器，包括壳体、壳体上设有第一端子以及第二端子，壳体内设有至少两个串接的固定间隙，第一端子与第二端子通过与固定间隙串联形成电路；当流经电流的电压值达到固定间隙的电压阀值时，固定间隙导通从而使电路导通；其中，调节装置以及串接在电路上的可调放电间隙，当电路中电流达到可调放电间隙的阀值时，可调放电间隙导通，调节装置驱动可调放电间隙使其间隙增大切断电弧，当电路中无电流存在时调节装置驱动可调放电间隙使其间隙恢复正常；本发明具有消除工频续流等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种避雷器，具体为一种可调间隙的户外避雷器。
背景技术
电力系统的配电线路一般传输距离较长、经过的地形错综复杂，容易遭受雷击。因雷击引起的直击雷过电压和感应雷过电压，特别容易在配电线路的两相或三相线路之间闪络而形成金属性短路通道，会引起数千安培工频续流，电弧能量将骤增，可能会烧断导线；尤其对于绝缘导线来说，由于架空绝缘导线绝缘层阻碍电弧在其表面滑移，高温弧根被固定在绝缘层的击穿点而容易在断路器动作之前烧断导线。此外，配电线路的导线一般通过避雷器串支承于接地的杆塔上，因此导线和接地杆塔之间容易因为雷击而产生爬行电弧，这些电弧往往发生在导线和杆塔之间距离最近处枛即避雷器串的附近，因此容易造成避雷器串烧毁，导致线路跳闸停电、架空绝缘导线断线等事故。
现有技术通过在避雷器两端加装引弧装置的方法来减少雷击断线的事故，但仍难以消除雷击线路后多相短路造成的跳闸断电；也有在避雷器旁并联线路避雷器的方法，但这会大大增加装设难度和建设成本。
如中国专利号为200920224412.8的电气化铁路牵引供电系统用避雷装置中公开了其包括立柱，立柱上固定设置有腕臂避雷器，腕臂避雷器的高压侧和供电系统联接，低压侧和立柱联接，在腕臂避雷器的两端分别设置抱箍组件，两组抱箍组件上部分别对称设置避雷器本体，两个避雷器本体上部分别对称设置羊角电极，两个羊角电极之间构成空气间隙。
其通过多组羊角电极，使得电弧熄灭，但是此种由于间隙恒定，工频电流与电弧击穿间隙进入至后续电路中，极易发生火灾。本专利还公开了通过，两羊角电极相对布置使羊角向上，其水平尾部分别通过上压板和下压板固定在两避雷器本体上部，根据腕臂避雷器不同的绝缘距离，可通过调整羊角电极与上压板、下压板的相对位置，改变空气间隙的距离，确保雷击放电发生在此空气间隙之间。但是此种结构需要通过人工手动进行调整空气间隙，操作不便。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种具有可调间隙的户外避雷器。
本发明所解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可调间隙的户外避雷器，包括壳体、壳体上设有第一端子以及第二端子，壳体内设有至少两个串接的固定间隙，第一端子与第二端子通过与固定间隙串联形成电路；当流经电流的电压值达到固定间隙的电压阀值时，固定间隙导通从而使电路导通；其中，调节装置以及串接在电路上的可调放电间隙，当电路中电流达到可调放电间隙的阀值时，可调放电间隙导通，调节装置驱动可调放电间隙使其间隙增大切断电弧，当电路中无电流存在时调节装置驱动可调放电间隙使其间隙恢复正常。
当出现雷电流或者电网出现操作过电压或出现暂时过电压时，电压达到击穿固定间隙的电压阀值以及可调放电间隙的电压阀值，调节装置驱动可调放电间隙使其间隙增大切断电弧，此时工频电流无法流入至电路中，因此不会出现工频续流现象，保证了后端的设备以及避雷器本身的使用。
其中，可调放电间隙串接在固定间隙与第二端子之间或可调放电间隙串接在固定间隙与第一端子之间。
采用此种机构，使得可调放电间隙靠近第二端子，也就是避雷器的输出端，可以起到防止工频电流流入第二端子中。采用此种机构，使得可调放电间隙靠近第一端子，也就是避雷器的输入端，可以起到防止工频电流流入到固定间隙中。
其中，固定间隙替换为氧化锌压敏电阻。
其中，可调放电间隙包括第一电极以及第二电极，调节装置与第二电极相连通过拉动第二电极移动使可调放电间隙变化。
采用此种，通过调节装置驱动第二电极移动从而改变可调放电间隙的间隙。
其中，调节装置包括线圈Ⅰ、线圈Ⅱ、固定放电间隙、拉杆以及复位装置；线圈Ⅰ串接于电路中，线圈Ⅱ与固定放电间隙串联共同串接于电路中，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ为并联关系；拉杆与可调放电间隙的一电极连接，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ均套设在拉杆上，当电路中有电流经过，线圈Ⅰ和/或线圈Ⅱ产生磁场力驱动拉杆移动增大可调放电间隙的间隙；复位装置用于当磁场力消失时带动拉杆复位。
避雷器在电力线路正常情况下为开路状态,当电力线路遭受雷击时,其输电线路出现一个高过电压,此时线圈Ⅰ导通,当电流超过一定值时线圈Ⅰ两端的电压值快速上升,当电压超过线圈Ⅱ串连的固定间隙放电电压时,线圈Ⅱ和固定放电间隙组合同时讯速对地放电, 线圈Ⅱ产生一个强电磁场使得拉杆移动，改变可调放电间隙的间隙,当可调放电间隙的间隙增大到设定的灭弧距离时续电流被切断；当电网出现操作过电压或出现暂时过电压时（但该电压还不足以驱动线圈Ⅱ以及固定放电间隙导通）,可调放电间隙被击穿放电,线圈Ⅰ导通并产生电磁场,拉杆移动使得可调放电间隙间隙增大从而切断续电流。
其中，第一电极与第二电极之间的初始间隙为5-200mm。
间隙采用此种区间的设置，保证能够适应不同雷击防护等级。
其中，线圈Ⅱ与线圈Ⅰ相互交替缠绕于同一线圈骨架上。
采用此种结构，便于线圈Ⅱ以及线圈Ⅰ的固定，减少占用空间，同时线圈Ⅱ与线圈Ⅰ均可以产生磁场力驱动拉杆移动。
其中，固定放电间隙为0.1-1mm。
采用此种结构使得固定放电间隙具有足够低的放电电压，使得固定放电间隙容易导通使得电流由线圈Ⅱ以及固定放电间隙流入，进一步起到保护线圈Ⅰ的效果。
其中，复位装置为弹簧，弹簧与拉杆相抵，用于驱动拉杆复位。
采用弹簧的设计，弹簧具有反应迅速的特点，因此利用弹簧可以实现拉杆快速复位。
其中，线圈Ⅰ的最大工作电流值为X, 线圈Ⅱ的最大工作电流大于Ⅰ的最大工作电流；当电路中的电流值达到X时导通线圈Ⅱ以及固定放电间隙，线圈Ⅱ产生磁场力；所述X为至少2安培。。
避雷器在电力线路正常情况下为开路状态,当电力线路遭受雷击时,其输电线路出现一个高过电压,此时线圈Ⅰ导通,当电流超过X安培时线圈Ⅰ两端的电压值快速上升,当电压超过线圈Ⅱ串连的固定间隙放电电压时,线圈Ⅱ和固定放电间隙组合同时讯速对地放电, 线圈Ⅱ产生一个强电磁场使得拉杆移动，改变可调放电间隙的间隙,当可调放电间隙的间隙增大到设定的灭弧距离时续电流被切断(由于线圈Ⅰ是设计在X安培以下的工作电流,强大的雷击电流会将线圈Ⅰ击坏,增设线圈Ⅱ和串连间隙的目的也可以保护线圈Ⅰ不被雷电击坏,也就是线圈Ⅰ是小电流放电时的保护单元,线圈Ⅱ是大电流放电的保护单元,线圈Ⅱ还具有保护线圈Ⅰ的功能)；当电网出现操作过电压或出现暂时过电压时（但该电压还不足以驱动线圈Ⅱ以及固定放电间隙导通）,可调放电间隙被击穿放电,线圈Ⅰ导通并产生电磁场,拉杆移动使得可调放电间隙间隙增大从而切断续电流。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1的剖视图；
图3是本发明实施例1的电路图；
图4是本发明实施例2的电路图；
图5是本发明实施例2的剖视图。
具体实施方式
实施例1：
参照附图1-3所示，一种可调间隙的户外避雷器，包括壳体1，壳体1周边设有伞裙2，壳体1的顶部设有第一端子3，壳体1的底部设有第二端子4，壳体1内设有至少两个串接的固定间隙5(电路图中仅画出一个)。固定间隙5可以替换为氧化锌压敏电阻。
第一端子3与第二端子4通过固定间隙5串接，当输电线路的雷电流或者过电压电流达到所有固定间隙5的电压阀值时，固定间隙5导通，使得第一端子3、固定间隙5以及第二端子4形成电路，电流由第一端子3流向第二端子4进行泄放。
该可调间隙的户外避雷器还包括调节装置以及可调放电间隙6，调节装置以及可调放电间隙6串接在电路上，此处串接在电路是指调节装置以及可调放电间隙6在线路上的连接关系，并不限定其具体位于壳体1内部还是壳体1外部。以本实施例1为例：调节装置以及可调放电间隙6位于壳体1内部且串接在固定间隙5于第二端子4之间。可调放电间隙6包括第一电极61与第二电极62，第一电极61与第二电极62之间的初始间隙为5-200mm，第一电极61与固定间隙5电气连接。调节装置包括线圈Ⅰ7、线圈Ⅱ8、固定放电间隙9、拉杆10以及复位装置。固定放电间隙9串联在线圈Ⅱ8的前端，第二电极62与固定放电间隙9之间为电气连接关系，线圈Ⅱ8的后端与第二端子4电气连接，也就是说第二电极62与第二端子4之间通过固定放电间隙9和线圈Ⅱ8形成的支路形成电气连接。此处第二电极62还通过线圈Ⅰ7与第二端子4电气连接，因此线圈Ⅰ7与固定放电间隙9和线圈Ⅱ8形成的支路之间为并联关系。线圈Ⅰ7与线圈Ⅱ8共同套设在同一个线圈骨架11上，此处套设的方式是线圈Ⅰ7与线圈Ⅱ8交替的缠绕在同一个线圈骨架11上。拉杆10位于线圈Ⅰ7和线圈Ⅱ8的中空部分中，拉杆10的顶部与第二电极62相连，当线圈Ⅰ7或/和线圈Ⅱ8产生磁场力的时候，拉杆10可以在磁场力的作用下缩进，从而使得第二电极62移动增大可调放电间隙6的距离。复位装置为弹簧12，弹簧12位于线圈骨架11内部，弹簧12的一端与第二极板相抵，另一端与线圈骨架11的末端相抵，弹簧12可以在磁场力消失的时候驱动第二极板以及拉杆10复位。此处弹簧12也可以设置在拉杆10与线圈骨架11的末端之间，也就是说弹簧12的一端与拉杆10的末端相抵，另一端与线圈固定得末端相抵。
固定放电间隙9为0.1-1mm。线圈Ⅰ7的最大工作电流值为X, 此处X为至少2安培。线圈Ⅱ8的最大工作电流大于Ⅰ的最大工作电流，当电路中的电流值达到X安培时导通线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9，线圈Ⅱ8产生磁场力。
本实施例1的具体工作流程如下：避雷器在电力线路正常情况下为开路状态（即此时输电线路的电压还不能达到固定间隙5的放电阀值，因此为开路状态）。当电力线路遭受雷击时,输电线路出现一个高过电压（达到固定间隙5的阀值）,此时线圈Ⅰ7导通,当电流超过X安培时线圈Ⅰ7两端的电压值快速上升,当电压超过线圈Ⅱ8串连的固定间隙放电电压时,线圈Ⅱ8和固定放电间隙9同时导通，电流由第一端子3依次流经固定间隙5、固定放电间隙9、线圈Ⅱ8以及第二端子4进行泄放。由于线圈Ⅱ8由强电流流经，因此会产生一个强电磁场，该磁场会驱动拉杆10缩进，从而使得可调放电间隙6变大，增大到足以灭弧，由于雷电流存在的时间非常短暂，因此当雷电流完全泄放的同时，可调放电间隙6正好达到足以灭弧的距离，从而可以防止工频续流的状况发生。当磁场消失后，弹簧12会驱动拉杆10以及第二极板复原。此处线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9还可以起到保护线圈Ⅰ7的作用，使其不会被雷电流击坏。
当电网出现操作过电压或出现暂时过电压时（但该电压还不足以驱动线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9导通，但能达到固定间隙5的电压阀值）,可调放电间隙6同时也被击穿放电,线圈Ⅰ7导通，电流由第一端子3依次流经固定间隙5、线圈Ⅰ7以及第二端子4进行泄放。由于线圈Ⅰ7有电流经过，因此会产生电磁场,拉杆10在磁场力的作用下移动使得可调放电间隙6增大，可调放电间隙6达到足以灭弧的距离时切断电弧，从而可以防止工频续流的状况发生。
实施例2：
请参阅，图4-5所示，一种可调间隙的户外避雷器，包括壳体1，壳体1周边设有伞裙2，壳体1的顶部设有第一端子3，壳体1的底部设有第二端子4，壳体1内设有至少两个串接的固定间隙5。壳体1内设有至少两个串接的固定间隙5(电路图中仅画出一个)。固定间隙5可以替换为氧化锌压敏电阻。
第一端子3与第二端子4通过固定间隙5串接，当输电线路的雷电流或者过电压电流达到所有固定间隙5的电压阀值时，固定间隙5导通，使得第一端子3、固定间隙5以及第二端子4形成电路，电流由第一端子3流向第二端子4进行泄放。
该可调间隙的户外避雷器还包括调节装置以及可调放电间隙6，调节装置以及可调放电间隙6串接在电路上，此处串接在电路是指调节装置以及可调放电间隙6在线路上的连接关系，并不限定其具体位于壳体1内部还是壳体1外部。以本实施例1为例：调节装置以及可调放电间隙6位于壳体1内部且串接在固定间隙5于第一端子3之间。可调放电间隙6包括第一电极61与第二电极62，第一电极61与第二电极62之间的初始间隙为5-200mm，第一电极61与第一端子3电气连接。调节装置包括线圈Ⅰ7、线圈Ⅱ8、固定放电间隙9、拉杆10以及复位装置。固定放电间隙9串联在线圈Ⅱ8的前端，第二电极62与固定放电间隙9之间为电气连接关系，线圈Ⅱ8的后端与固定间隙5电气连接，也就是说第二电极62与固定间隙5之间通过固定放电间隙9和线圈Ⅱ8形成的支路形成电气连接。此处第二电极62还通过线圈Ⅰ7与固定间隙5电气连接，因此线圈Ⅰ7与固定放电间隙9和线圈Ⅱ8形成的支路之间为并联关系。线圈Ⅰ7与线圈Ⅱ8共同套设在同一个线圈骨架11上，此处套设的方式是线圈Ⅰ7与线圈Ⅱ8交替的缠绕在同一个线圈骨架11上。拉杆10位于线圈Ⅰ7和线圈Ⅱ8的中空部分中，拉杆10的顶部与第二电极62相连，当线圈Ⅰ7或/和线圈Ⅱ8产生磁场力的时候，拉杆10可以在磁场力的作用下缩进，从而使得第二电极62移动增大可调放电间隙6的距离。复位装置为弹簧12，弹簧12位于线圈骨架11内部，弹簧12的一端与第二极板相抵，另一端与线圈骨架11的末端相抵，弹簧12可以在磁场力消失的时候驱动第二极板以及拉杆10复位。此处弹簧12也可以设置在拉杆10与线圈骨架11的末端之间，也就是说弹簧12的一端与拉杆10的末端相抵，另一端与线圈固定得末端相抵。
固定放电间隙9为0.1-1mm。线圈Ⅰ7的最大工作电流值为X, 此处X为至少2安培。线圈Ⅱ8的最大工作电流大于Ⅰ的最大工作电流，当电路中的电流值达到X安培时导通线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9，线圈Ⅱ8产生磁场力。
本实施例2的具体工作流程如下：避雷器在电力线路正常情况下为开路状态（即此时输电线路的电压还不能达到固定间隙5的电压阀值，因此为开路状态）。当电力线路遭受雷击时,输电线路出现一个高过电压（达到固定间隙5的电压阀值）,此时线圈Ⅰ7导通,当电流超过X安培时线圈Ⅰ7两端的电压值快速上升,当电压超过线圈Ⅱ8串连的固定间隙放电电压时,线圈Ⅱ8和固定放电间隙9同时导通，电流由第一端子3依次流经固定放电间隙9、线圈Ⅱ8、固定间隙5以及第二端子4进行泄放。由于线圈Ⅱ8由强电流流经，因此会产生一个强电磁场，该磁场会驱动拉杆10缩进，从而使得可调放电间隙6变大，增大到足以灭弧，由于雷电流存在的时间非常短暂，因此当雷电流完全泄放的同时，可调放电间隙6正好达到足以灭弧的距离，从而可以防止工频续流的状况发生。当磁场消失后，弹簧12会驱动拉杆10以及第二极板复原。此处线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9还可以起到保护线圈Ⅰ7的作用，使其不会被雷电流击坏。
当电网出现操作过电压或出现暂时过电压时（但该电压还不足以驱动线圈Ⅱ8以及固定放电间隙9导通，但能达到固定间隙5的电压阀值）,可调放电间隙6同时也被击穿放电,线圈Ⅰ7导通，电流由第一端子3依次流经线圈Ⅰ7、固定间隙5以及第二端子4进行泄放。由于线圈Ⅰ7有电流经过，因此会产生电磁场,拉杆10在磁场力的作用下移动使得可调放电间隙6增大，可调放电间隙6达到足以灭弧的距离时切断电弧，从而可以防止工频续流的状况发生。
Claims (7)
1.一种可调间隙的户外避雷器，包括壳体、壳体上设有第一端子以及第二端子，壳体内设有至少两个串接的固定间隙，第一端子与第二端子通过与固定间隙串联形成电路；当流经电流的电压值达到固定间隙的电压阀值时，固定间隙导通从而使电路导通；其特征在于：调节装置以及串接在电路上的可调放电间隙，当电路中电流达到可调放电间隙的阀值时，可调放电间隙导通，调节装置驱动可调放电间隙使其间隙增大切断电弧，当电路中无电流存在时调节装置驱动可调放电间隙使其间隙恢复正常；可调放电间隙包括第一电极以及第二电极，调节装置与第二电极相连通过拉动第二电极移动使可调放电间隙变化；调节装置包括线圈Ⅰ、线圈Ⅱ、固定放电间隙、拉杆以及复位装置；线圈Ⅰ串接于电路中，线圈Ⅱ与固定放电间隙串联共同串接于电路中，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ为并联关系；拉杆与可调放电间隙的一电极连接，线圈Ⅰ与线圈Ⅱ均套设在拉杆上，当电路中有电流经过，线圈Ⅰ和/或线圈Ⅱ产生磁场力驱动拉杆移动增大可调放电间隙的间隙；复位装置用于当磁场力消失时带动拉杆复位；线圈Ⅱ与线圈Ⅰ相互交替缠绕于同一线圈骨架上。
2.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器,其特征在于：可调放电间隙串接在固定间隙与第二端子之间或可调放电间隙串接在固定间隙与第一端子之间。
3.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器,其特征在于：固定间隙替换为氧化锌压敏电阻。
4.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器，其特征在于：第一电极与第二电极之间的初始间隙为5-200mm。
5.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器,其特征在于：固定放电间隙为0.1-1mm。
6.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器,其特征在于：复位装置为弹簧，弹簧与拉杆相抵，用于驱动拉杆复位。
7.如权利要求1所述的一种可调间隙的户外避雷器,其特征在于：线圈Ⅰ的最大工作电流值为X, 线圈Ⅱ的最大工作电流大于Ⅰ的最大工作电流；当电路中的电流值达到X时导通线圈Ⅱ以及固定放电间隙，线圈Ⅱ产生磁场力；所述X为至少2安培。
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