CN111641111B - 一种内置间隙避雷器 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电气工程技术领域，公开了一种内置间隙避雷器。该内置间隙避雷器包括绝缘外套和设置于所述绝缘外套内的避雷器本体；所述避雷器本体包括沿轴向上交替且堆叠设置的电阻片单元和真空灭弧单元，所述真空灭弧单元具有真空间隙。本公开实施例通过将电阻片单元和真空灭弧单元交替堆叠设置，优化了避雷器电场分布，同时配合真空灭弧单元的真空间隙，加强了避雷器灭弧能力，改善了工频续流问题。

Description

一种内置间隙避雷器

技术领域

本公开涉及电气工程技术领域，尤其涉及一种内置间隙避雷器。

背景技术

随着电力系统的日趋完善，电网辐射区域越来越广，输电线路穿越的地形和气象等复杂多变，使得输电线路因遭受雷击引起的跳闸停电和设备损坏等事故频频发生，因此，线路防雷是困扰电网稳定运行和用户可靠供电的顽症。

现有防雷措施主要包括架设避雷线、降低杆塔接地电阻和杆塔上加装并联间隙或线路避雷器等。配网输电线路存在无避雷线架设情况，新增避雷线改造难度大，难以实施；杆塔接地改造受限于杆塔所处地形，存在施工难度大、投入费用高和改造效果不明显等缺陷；并联间隙结构能防止雷击闪络破坏绝缘子外绝缘，但其闪络特性易受覆冰等环境因素影响，无法阻止线路雷击闪络跳闸。

线路无间隙避雷器存在工频续流、难以熄弧及避雷器老化等缺点。现有带间隙避雷器多采用串联外间隙结构，间隙放电易受覆冰及暴雨等灾害影响，导致其误动作；内间隙避雷器电场分布不均时易导致复合外套闪络发生，内间隙避雷器中的间隙若设置为空气间隙，存在灭弧能力弱，易引发工频续流问题，内间隙避雷器中的间隙若设置为真空间隙，容易因残留气体分子及挥发物等造成真空电极之间冲击耐受电压持续升高现象，存在放电稳定性低，重复性差等问题。

发明内容

为了至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种内置间隙避雷器。

本公开提供了一种内置间隙避雷器，包括绝缘外套和设置于所述绝缘外套内的避雷器本体；

所述避雷器本体包括沿轴向上交替且堆叠设置的电阻片单元和真空灭弧单元，所述真空灭弧单元具有真空间隙。

可选的，所述电阻片单元和所述真空灭弧单元在所述轴向上的厚度比为1:1。

可选的，所述真空灭弧单元包括真空灭弧腔体、上电极和下电极；

所述上电极和所述下电极设置于所述真空灭弧腔体内，且分别位于所述真空灭弧腔体在所述轴向上的上端和下端，所述上电极和所述下电极之间形成所述真空间隙。

可选的，所述真空灭弧单元还包括电极带，所述电极带设置于所述真空灭弧腔体内，在所述轴向上，所述电极带位于所述上电极和所述下电极之间的中间位置，且环绕所述上电极和所述下电极设置。

可选的，所述电阻片单元包括单片饼形氧化锌电阻片。

可选的，所述绝缘外套包括复合外套。

可选的，所述内置间隙避雷器还包括多根绝缘芯棒，所述绝缘芯棒环绕所述避雷器本体设置，所述绝缘外套设置于所述避雷器本体和所述绝缘芯棒的外侧。

可选的，所述内置间隙避雷器还包括上压接金具和下压接金具，所述上压接金具和所述下压接金具分别设置于所述绝缘外套在所述轴向上的上端和下端，且压接于所述绝缘芯棒。

可选的，所述内置间隙避雷器还包括金属垫片、弹簧片、钢帽金具和螺杆金具；

所述金属垫片与所述避雷器本体的上端相连，所述弹簧片分别与所述金属垫片和所述钢帽金具相连，所述螺杆金具与所述避雷器本体的下端相连。

可选的，所述金属垫片包括饼形铝片。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本公开实施例提供的内置间隙避雷器，通过将将电阻片单元和真空灭弧单元交替堆叠设置，提高了避雷器电场分布的均匀性，从而改善了电阻片老化的问题以及防止闪络的发生；同时配合真空灭弧单元的真空间隙，加强了避雷器灭弧能力，改善了工频续流以及电弧烧蚀间隙内壁的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开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简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的内置间隙避雷器的剖面结构示意图；

图2为本公开实施例提供的真空灭弧单元的结构示意图；

图3为本公开实施例提供的真空灭弧单元闪络示意图。

其中，1、绝缘外套；2、电阻片单元；3、真空灭弧单元；4、绝缘芯棒；5、上压接金具；6、下压接金具；7、金属垫片；8、弹簧片；9、钢帽金具；10、螺杆金具；31、真空间隙；32、真空灭弧腔体；33、上电极；34、下电极；35、电极带；36、绝缘支撑件；37、电弧。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本公开实施例提供的内置间隙避雷器的剖面结构示意图。该内置间隙避雷器可适用于10kV输电线路。本公开以适用于10kV输电线路的内置间隙避雷器为例对本公开实施例进行说明，但本公开实施例的保护范围不限于此。如图1所示，内置间隙避雷器包括绝缘外套1和设置于绝缘外套1内的避雷器本体；

避雷器本体包括沿轴向X上交替且堆叠设置的电阻片单元2和真空灭弧单元3，真空灭弧单元3具有真空间隙31。

本实施例中，具有真空间隙31的真空灭弧单元3与电阻片单元2堆叠设置，形成串联间隙，由于串联间隙在正常运行时保持绝缘状态，避免了电阻片的长期带电运行。当超过系统允许的雷击过电压或操作过电压出现时，串联间隙电气击穿，形成导电电弧，冲击电流经电阻片入地，电阻片的限压特性动作，从而与避雷器并联的电气设备得到保护。在过电压现象持续时间内，运行电压一直作用在串联间隙上，对于传统串联间隙，当过电压消失后，串联间隙间的电弧可能不会随之熄灭，形成续流电弧现象，串联间隙不能恢复到绝缘状态。而在本公开中，形成的串联间隙为真空间隙，即串联间隙间为真空，不存在离子或残留较少的离子，可以阻断电弧的路径，从而在过电压消失时电弧也随之熄灭，加强了避雷器灭弧能力，改善了工频续流以及电弧烧蚀间隙内壁的问题。

另外，闪络是指在高电压作用下,气体或液体介质沿绝缘表面发生的破坏性放电。沿面放电是指沿绝缘子和空气的分界面上发生的放电现象；沿面放电发展到贯穿性的空气击穿即为闪络。而沿面放电与固体介质表面的电场分布有很大的关系，当电场分布极不均匀时，很容易发生闪络。因此，本公开通过将电阻片单元2和真空灭弧单元3交替设置，提高了避雷器电场分布的均匀性，从而防止闪络的发生且同时改善了电阻片老化的问题。

需要说明的是，本公开实施例提供的内置间隙避雷器可以包括一个电阻片单元2和一个真空灭弧单元3，优选的，为改善电阻片老化的问题，内置间隙避雷器包括多个电阻片单元2和多个真空灭弧单元3，图1示例性的示出了四个电阻片单元2和四个真空灭弧单元3。避雷器本体的两端可以均为电阻片单元2或真空灭弧单元3，也可以一端为电阻片单元2，另一端为真空灭弧单元3。例如，图1中，避雷器本体的上端为真空灭弧单元3，下端为电阻片单元2。

本公开实施例提供的内置间隙避雷器，通过将将电阻片单元和真空灭弧单元交替堆叠设置，提高了避雷器电场分布的均匀性，从而改善了电阻片老化的问题以及防止闪络的发生；同时配合真空灭弧单元的真空间隙，加强了避雷器灭弧能力，改善了工频续流以及电弧烧蚀间隙内壁的问题。

基于上述实施例，电阻片单元2和真空灭弧单元3在轴向X上的厚度比可以为1:1。由此，可有有效防止闪络的发生。

作为本公开的一可选实施例，如图2所示，真空灭弧单元3包括真空灭弧腔体32、上电极33和下电极34；上电极33和下电极34设置于真空灭弧腔体32内，且分别位于真空灭弧腔体32在轴向上的上端和下端，上电极33和下电极34之间形成真空间隙31。

进一步的，真空灭弧单元3还包括电极带35，电极带35设置于真空灭弧腔体32内，在轴向上，电极带35位于上电极33和下电极34之间的中间位置，且环绕上电极33和下电极34设置。

本实施例中，电极带35可采用铜质薄带，呈环状，由绝缘支撑件36固定，在雷电流作用下，产生部分阳极物质朝阴极方向移动，同时束缚了电弧37(参见图3)的产生途径，解决了电极击穿电弧烧蚀间隙内壁问题，加强了电极放电的稳定性，避免因残留气体分子及挥发物等造成真空电极之间冲击耐受电压持续升高现象，为避雷器可靠、有效防雷提供了支撑，大幅提升了线路防雷水平。另外，电弧37经上电极33和下电极34周围的电极带，由上电极33引至下电极34，拉长了电弧37的路径，从而在过电压消失后，更容易使电弧7熄灭。

基于上述实施例，电阻片单元包括单片饼形氧化锌电阻片。利用氧化锌电阻片的非线性特性，泄流能力强，提高了线路防雷能力。相应的，真空灭弧单元3呈饼形，真空灭弧单元3与电阻片单元2同轴设置且直径(外径)相同。

可选的，绝缘外套包括复合外套。即本实施例采用复合材料做绝缘外套，和传统的瓷外套避雷器相比，具有尺寸小、重量轻、结构坚固、耐污性强、电气绝缘性能好、介电强度高、抗漏痕、抗电蚀、耐热、耐寒、耐老化、防爆、憎水性、密封性等优点。其中，复合外套的材料可以为硅橡胶复合材料，复合外套可以为如图1所示的伞裙套。

作为本公开的一具体实施例，继续参考图1，内置间隙避雷器还包括多根绝缘芯棒4，绝缘芯棒4环绕避雷器本体设置，绝缘外套1设置于避雷器本体和绝缘芯棒的外侧。示例性的，绝缘芯棒4可以采用玻璃纤维棒，八根绝缘芯棒4等间距的环绕避雷器本体设置，绝缘芯棒4的直径为15mm。

进一步的，内置间隙避雷器还包括上压接金具5和下压接金具6，上压接金具5和下压接金具6分别设置于绝缘外套1在轴向X上的上端和下端，且压接于绝缘芯棒4。通过上压接金具5和下压接金具6对绝缘芯棒4进行压接固定，起到机械支撑作用。

进一步的，内置间隙避雷器还包括金属垫片7、弹簧片8、钢帽金具9和螺杆金具10；金属垫片7与避雷器本体的上端相连，弹簧片8分别与金属垫片7和钢帽金具9相连，螺杆金具10与避雷器本体的下端相连。其中，金属垫片7可包括饼形铝片，金属垫片7与真空灭弧单元3的厚度比可为1:5；螺杆金具10的螺杆部的直径可为20mm。由此，只需将导线捆扎在钢帽金具9处，螺杆金具10固定在杆塔横担处，即可直接替换现有避雷器，安装简易，解决了避雷器安装问题。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种内置间隙避雷器，其特征在于，包括绝缘外套和设置于所述绝缘外套内的避雷器本体；

所述避雷器本体包括沿轴向上交替且堆叠设置的电阻片单元和真空灭弧单元，所述真空灭弧单元具有真空间隙，所述电阻片单元包括单片饼形氧化锌电阻片。

2.根据权利要求1所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述电阻片单元和所述真空灭弧单元在所述轴向上的厚度比为1:1。

3.根据权利要求1所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述真空灭弧单元包括真空灭弧腔体、上电极和下电极；

所述上电极和所述下电极设置于所述真空灭弧腔体内，且分别位于所述真空灭弧腔体在所述轴向上的上端和下端，所述上电极和所述下电极之间形成所述真空间隙。

4.根据权利要求3所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述真空灭弧单元还包括电极带，所述电极带设置于所述真空灭弧腔体内，在所述轴向上，所述电极带位于所述上电极和所述下电极之间的中间位置，且环绕所述上电极和所述下电极设置。

5.根据权利要求1所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述绝缘外套包括复合外套。

6.根据权利要求1所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述内置间隙避雷器还包括多根绝缘芯棒，所述绝缘芯棒环绕所述避雷器本体设置，所述绝缘外套设置于所述避雷器本体和所述绝缘芯棒的外侧。

7.根据权利要求6所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述内置间隙避雷器还包括上压接金具和下压接金具，所述上压接金具和所述下压接金具分别设置于所述绝缘外套在所述轴向上的上端和下端，且压接于所述绝缘芯棒。

8.根据权利要求1所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述内置间隙避雷器还包括金属垫片、弹簧片、钢帽金具和螺杆金具；

所述金属垫片与所述避雷器本体的上端相连，所述弹簧片分别与所述金属垫片和所述钢帽金具相连，所述螺杆金具与所述避雷器本体的下端相连。

9.根据权利要求8所述的内置间隙避雷器，其特征在于，所述金属垫片包括饼形铝片。

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