CN108231300A - 一种防雷绝缘子的并联间隙装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防雷绝缘子的并联间隙装置，包括双环电极、上放电电极4和下放电电极8；所述双环电极与绝缘子绝缘连接，所述双环电极设置于所述上放电电极4与所述下放电电极8的放电间隙之间；所述双环电极与所述下放电电极8之间的距离小于所述双环电极与所述上放电电极4之间的距离。本发明通过在上放电电极和下放电电极之间的保护间隙中设置双环电极，改变了保护间隙之间的电场分布，增加了保护间隙的最大场强，降低了保护间隙的雷电击穿电压；并且通过双环电极将长保护间隙分为两短保护间隙后，明确了雷电放电路径，降低了间隙放电的分散性，提高了绝缘子的防雷效果。

Description

一种防雷绝缘子的并联间隙装置

技术领域

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种防雷绝缘子的并联间隙装置。

背景技术

雷击现象一直以来严重威胁着电力系统的可靠运行，为了减少雷害事故的发生，电网采取各种防雷措施对输电线路进行保护，主要可分为“堵”和“泄”两大类。

其中，“堵”的防雷措施包括架设避雷线、降低杆塔接地电阻、加强绝缘、安装线路型避雷器等，这些防雷保护措施的核心思想是尽可能地提高线路的耐雷水平，减少雷击跳闸率，但投资巨大。

其中，“泄”的防雷保护措施包括绝缘子并联间隙防雷装置，其作用原理是在绝缘子两端并联一对金属电极(又称招弧角或引弧角)，构成保护间隙；能在雷击时及时切断工频续流，在输电线路防雷中起“泄放”雷电流的作用；保护间隙通常并联安装在绝缘子两端，当雷电波施加在绝缘子两端时，保护间隙击穿，将雷电流泄放到大地，雷电波衰减后，电网电压不能维持电弧燃烧，工频电弧熄灭。

但是，实际运行经验表明，应用于500kV绝缘子的并联保护间隙装置由于距离较长，放电分散性大，在多雷区有很大概率失去防雷保护的作用；另外，图1为现有技术提供的绝缘子伏秒特性示意图，如图1所示，从伏秒特性来看，面对陡度及幅值很大的雷电冲击(例如图1中的U₁值)时，并联间隙可能晚于绝缘子放电而使被保护的绝缘子损坏，导致并联间隙失去了防雷保护的作用。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种防雷绝缘子的并联间隙装置。

本发明提供的一种防雷绝缘子的并联间隙装置，包括双环电极、上放电电极4和下放电电极8；所述双环电极与绝缘子绝缘连接，所述双环电极设置于所述上放电电极4与所述下放电电极8的放电间隙之间；所述双环电极与所述下放电电极8之间的距离小于所述双环电极与所述上放电电极4之间的距离。

其中，所述双环电极包括上下平行设置的上环电极11和下环电极10；所述上环电极11及所述下环电极10的圆心与所述上放电电极4及所述下放电电极8的端头正对设置。

其中，所述双环电极还包括电极连杆13和绝缘连杆6；所述电极连杆13设置于所述上环电极11与所述下环电极10之间，分别与所述上环电极11及所述下环电极10连接；所述绝缘连杆6的一端与绝缘子垂直连接，所述绝缘连杆6的另一端与所述电极连杆13连接。

其中，所述上放电电极4的一端与绝缘子的上部垂直连接，所述上放电电极4的另一端垂直向下弯曲并朝向所述双环电极；所述下放电电极8的一端与绝缘子的下部垂直连接，所述下放电电极8的另一端垂直向上弯曲并朝向所述双环电极。

其中，所述绝缘子包括芯棒2和绝缘伞裙5，所述绝缘伞裙5套设于所述芯棒2的外表面中部；所述绝缘连杆6通过绝缘连杆夹具12连接至所述绝缘伞裙5；所述上放电电极4通过金属金具夹具与所述芯棒2的顶部连接；所述下放电电极8通过金属金具夹具与所述芯棒2的底部连接。

其中，所述上放电电极4和所述下放电电极8的朝向所述双环电极的一端的端头为平滑圆角状。

其中，所述上环电极11和所述下环电极10为铝质圆环，所述上放电电极11和所述下放电电极10为铝棒。

其中，所述绝缘子还包括碗头金具1；所述碗头金具1设置于所述芯棒2的顶端，所述绝缘子通过所述碗头金具1与输电线路连接。

其中，所述双环电极及所述下放电电极8之间的垂直距离与所述双环电极及所述上放电电极4之间的垂直距离的比例为0.1至0.3之间。

其中，所述绝缘子用于500kV输电线路；所述上放电电极4与所述下放电电极8的垂直距离为3.78m，所述双环电极与所述下放电电极8的垂直距离为0.7m。

本发明提供的防雷绝缘子的并联间隙装置，通过在上放电电极和下放电电极之间的保护间隙中设置双环电极，改变了保护间隙之间的电场分布，增加了保护间隙的最大场强，降低了保护间隙的雷电击穿电压；并且通过双环电极将长保护间隙分为两短保护间隙后，明确了雷电放电路径，降低了间隙放电的分散性，提高了绝缘子的防雷效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的绝缘子伏秒特性示意图；

图2为本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的双环电极的俯视结构示意图；

图4本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的原理示意图；

图5本现有技术提供的传统并联间隙装置的伏秒特性示意图；

图6本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的伏秒特性示意图；

图中，1：碗头金具；2：芯棒；3：金属金具夹具；4：上放电电极；5：绝缘伞裙；6：绝缘连杆；7：金属金具夹具紧固螺母；8：下放电电极；9：绝缘连杆紧固螺母；10：下环电极；11：上环电极；12：绝缘连杆夹具；13：电极连杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置，为了解决长间隙放电分散性大的问题，采用设置在放电间隙中间的双环电极，将长间隙分隔为两个短间隙；为了解决面对陡度及幅值很大的雷电冲击，传统并联间隙可能晚于绝缘子放电而导致被保护的绝缘子损坏的问题，采用双环电极改变间隙之间的电场分布，降低整体电场，实现伏秒特性配合。

图2为本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的结构示意图，图3为本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的双环电极的俯视结构示意图；如图2和图3所示，包括双环电极、上放电电极4和下放电电极8；所述双环电极与绝缘子绝缘连接，所述双环电极设置于所述上放电电极4与所述下放电电极8的放电间隙之间；所述双环电极与所述下放电电极8之间的距离小于所述双环电极与所述上放电电极4之间的距离。

具体地，上放电电极4和下放电电极8之间形成放电间隙，而双环电极设置在放电间隙之间，且双环电极与绝缘子绝缘连接；与相对于上放电电极4的距离相比，双环电极更靠近下放电电极8。基于上述设置，双环电极将较长的放电间隙分隔为两个短间隙。

图4本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的原理示意图，如图4所示，本发明实施例的原理如下：通过电场计算在放电间隙的适当位置处布置一个双环电极；在下放电电极8附近的双环电极感应出异种负电荷，并在双环电极的与下放电电极8相对的远端感应出异种电荷；电场线是从正电荷指向负电荷。

因此，在改进结构后，在d₁区域，由于双环电极的引入而形成的额外电场E₁，其与原始场强E₀方向相同，对电场起加强作用；而在d₂区域，由于双环电极的引入形成的额外电场E₂，其与原始场强E₀方向相反，对电场起减弱作用；因此，改变了保护间隙的电场分布，增大了最大场强，降低了空气间隙的整体绝缘强度。

另一方面，由于双环电极的引入，长空气间隙d被分为两个小间隙d₁和d₂，放电的路径更明确；双环电极的引入能在间隙放电通道形成大量先导电子，先导电子为间隙在雷击情况下优先放电，从而提供了能导致流注和主放电的电子，有效的缩短了放电时延，大大降低了保护间隙在雷击放电下的分散性。

本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置，通过在上放电电极和下放电电极之间的保护间隙中设置双环电极，改变了保护间隙之间的电场分布，增加了保护间隙的最大场强，降低了保护间隙的雷电击穿电压；并且通过双环电极将长保护间隙分为两短保护间隙后，明确了雷电放电路径，降低了间隙放电的分散性，提高了绝缘子的防雷效果。

在上述任一实施例的基础上，所述双环电极包括上下平行设置的上环电极11和下环电极10；所述上环电极11及所述下环电极10的圆心与所述上放电电极4及所述下放电电极8的端头正对设置。

具体地，上环电极包括上环电极11和下环电极10，均为圆环；并且，上环电极11和下环电极10的圆心同时与上放电电极4和下放电电极8的端头正对，即，上放电电极4与下放电点击8所连成的直线(放电间隙的方向)，通过上环电极11和下环电极10的圆心。

在上述任一实施例的基础上，所述双环电极还包括电极连杆13和绝缘连杆6；所述电极连杆13设置于所述上环电极11与所述下环电极10之间，分别与所述上环电极11及所述下环电极10连接；所述绝缘连杆6的一端与绝缘子垂直连接，所述绝缘连杆6的另一端与所述电极连杆13垂直连接。

具体地，由于上环电极11和下环电极10平行设置，因此需要利用电极连杆13对上环电极11和下环电极10进行连接和支撑；另外采用一个绝缘连杆6，将电极连杆13固定至绝缘子，从而实现了对双环电极的固定。

另外，绝缘连杆6可以与绝缘子及电极连杆13分别垂直连接，绝缘连杆13可以分别与上环电极11及下环电极10垂直连接；从而实现了上环电极11和下环电极10与绝缘子的垂直设置。

在上述任一实施例的基础上，所述上放电电极4的一端与绝缘子的上部垂直连接，所述上放电电极4的另一端垂直向下弯曲并朝向所述双环电极；所述下放电电极8的一端与绝缘子的下部垂直连接，所述下放电电极8的另一端垂直向上弯曲并朝向所述双环电极。

具体地，上放电电极4可以为棒状导体，其一端与绝缘子的上部电气连接，另一端垂直向下弯曲(该另一端的端头与上环电极11及下环电极10的圆心正对设置)；下放电电极8也为棒状导体，其一端与绝缘子的下部电气连接，另一端垂直向上弯曲(该另一端的端头与上环电极11及下环电极10的圆心正对设置)；基于上述设置，上放电电极4与下放电电极8之间能够形成保护间隙。

在上述任一实施例的基础上，所述绝缘子包括芯棒2和绝缘伞裙5，所述绝缘伞裙5套设于所述芯棒2的外表面中部；所述绝缘连杆6通过绝缘连杆夹具12连接至所述绝缘伞裙5；所述上放电电极4通过金属金具夹具与所述芯棒2的顶部连接；所述下放电电极8通过金属金具夹具与所述芯棒2的底部连接。

其中，芯棒在绝缘子运行过程中是抗拉作用的承担者；绝缘伞裙通常由混炼好的绝缘胶料通过专用模具再经橡胶硫化而成，其可以为中空的圆筒状(芯棒设置在中空圆筒内部)，用于保护芯棒；绝缘伞裙具有伞径尺寸不同且交错层叠的伞裙串。

具体地，绝缘子由芯棒2和绝缘伞裙5组成，绝缘伞裙5套设在芯棒2的外侧中部，并未完全覆盖芯棒2的整个外侧，芯棒2仍然露出了顶部和底部的部分外表面。

并且，双环电极的绝缘连杆6通过绝缘连杆夹具12(卡箍)固定至绝缘伞裙5，实现了绝缘子与双环电极的绝缘连接；而芯棒2的顶部的未覆盖绝缘伞裙5的部分上，上放电电极4通过金属金具夹具3(卡箍)以及金属金具夹具紧固螺母固定至芯棒2，实现了上放电电极4与绝缘子的电气连接；同样地，而芯棒2的底部的未覆盖绝缘伞裙5的部分上，下放电电极8通过金属金具夹具(卡箍)以及金属金具夹具紧固螺母7固定至芯棒2，实现了下放电电极8与绝缘子的电气连接。

在上述任一实施例的基础上，所述上放电电极4和所述下放电电极8的朝向所述双环电极的一端的端头为平滑圆角状。

具体地，上放电电极4垂直朝向下的一端的端头以及下放电电极8垂直朝向上的一端的端头为平滑圆角状，来防止局部放电。

在上述任一实施例的基础上，所述上环电极11和所述下环电极10为铝质圆环，所述上放电电极11和所述下放电电极10为铝棒。

在上述任一实施例的基础上，所述绝缘子还包括碗头金具1；所述碗头金具1设置于所述芯棒2的顶端，所述绝缘子通过所述碗头金具1与输电线路连接。具体地，绝缘子通过碗头金具1与输电线路连接，碗头金具1可以为铝材料；并且，碗头金具1通过压接与芯棒2紧固在一起。

在上述任一实施例的基础上，所述双环电极及所述下放电电极8之间的垂直距离与所述双环电极及所述上放电电极4之间的垂直距离的比例为0.1至0.3之间。由于下放电电极8为高压端，因此，双环电极与下放电电极8之间的距离应当较小，从而具有较好的防雷效果。

应当说明的是，垂直距离是上放电电极4和所述下放电电极8的朝向双环电极的一端的端头距离双环电极的垂直距离。

在上述任一实施例的基础上，所述绝缘子用于500kV输电线路；所述上放电电极4与所述下放电电极8的垂直距离为3.78m，所述双环电极与所述下放电电极8的垂直距离为0.7m。

具体地，对于用于500kV输电线路的绝缘子，垂直距离可以如上设置，此时双环电极与下放电电极8以及上放电电极4的垂直距离之比为0.22。

本发明实施例中，下放电电极8通过金具与500kV输电线路导线连接，提供高电位；在传统绝缘子的使用过程中，当线路正常运行时，绝缘子悬挂导线，本发明实施例提供的新型保护间隙在工频运行电压下不会发生击穿，当线路遭受严重雷击时，由于双环电极降低了保护间隙的绝缘强度，固定了恶劣放电路径，降低了放电的分散性，在线路遭遇雷击灾害时能够先于绝缘子放电，实现了保护线路和绝缘子的作用，在一定程度上降低了线路发生覆冰闪络的风险。

图5本现有技术提供的传统并联间隙装置的伏秒特性示意图，图6本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置的伏秒特性示意图，本发明实施例提供的并联间隙装置的伏秒特性与传统保护间隙的伏秒特性对比如图5和图6所示，在绝大部分雷击下，本发明实施例提供的保护间隙装置(图6中示出的新型并联间隙)先于绝缘子放电，实现了保护线路避免遭受雷击的作用。

综上所述，相比于传统的并联间隙装置，本发明实施例提供的防雷绝缘子的并联间隙装置，通过在保护间隙之间增加双环电极，改变了间隙之间的电场分布，增加了保护间隙的最大场强，降低了间隙的雷电击穿电压，调整了伏秒特性曲线；并且，双环电极将长间隙分成了两段放电路径，明确了雷电放电路径，降低了间隙放电的分散性，确保了保护间隙装置先于绝缘子闪络放电，大大提高装置的防雷效果，从而提高了输电线路应对覆冰闪络、污秽闪络和雷击跳闸故障的能力；并且装置结构简单，安装简便，节省投资。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种防雷绝缘子的并联间隙装置，其特征在于，包括双环电极、上放电电极(4)和下放电电极(8)；

所述双环电极与绝缘子绝缘连接，所述双环电极设置于所述上放电电极(4)与所述下放电电极(8)的放电间隙之间；

所述双环电极与所述下放电电极(8)之间的距离小于所述双环电极与所述上放电电极(4)之间的距离。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述双环电极包括上下平行设置的上环电极(11)和下环电极(10)；

所述上环电极(11)及所述下环电极(10)的圆心与所述上放电电极(4)及所述下放电电极(8)的端头正对设置。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，

所述双环电极还包括电极连杆(13)和绝缘连杆(6)；

所述电极连杆(13)设置于所述上环电极(11)与所述下环电极(10)之间，分别与所述上环电极(11)及所述下环电极(10)连接；

所述绝缘连杆(6)的一端与绝缘子垂直连接，所述绝缘连杆(6)的另一端与所述电极连杆(13)连接。

4.根据权利要求1或3所述的装置，其特征在于，

所述上放电电极(4)的一端与绝缘子的上部垂直连接，所述上放电电极(4)的另一端垂直向下弯曲并朝向所述双环电极；

所述下放电电极(8)的一端与绝缘子的下部垂直连接，所述下放电电极(8)的另一端垂直向上弯曲并朝向所述双环电极。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

所述绝缘子包括芯棒(2)和绝缘伞裙(5)，所述绝缘伞裙(5)套设于所述芯棒(2)的外表面中部；

所述绝缘连杆(6)通过绝缘连杆夹具(12)连接至所述绝缘伞裙(5)；

所述上放电电极(4)通过金属金具夹具与所述芯棒(2)的顶部连接；

所述下放电电极(8)通过金属金具夹具与所述芯棒(2)的底部连接。

6.根据权利要求2或4所述的装置，其特征在于，

所述上放电电极(4)和所述下放电电极(8)的朝向所述双环电极的一端的端头为平滑圆角状。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述上环电极(11)和所述下环电极(10)为铝质圆环，所述上放电电极(11)和所述下放电电极(10)为铝棒。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

所述绝缘子还包括碗头金具(1)；

所述碗头金具(1)设置于所述芯棒(2)的顶端，所述绝缘子通过所述碗头金具(1)与输电线路连接。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述双环电极及所述下放电电极(8)之间的垂直距离与所述双环电极及所述上放电电极(4)之间的垂直距离的比例为0.1至0.3之间。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述绝缘子用于500kV输电线路；

所述上放电电极(4)与所述下放电电极(8)的垂直距离为3.78m，所述双环电极与所述下放电电极(8)的垂直距离为0.7m。