CN111786261A - 一种用于线路防雷的放电间隙装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于线路防雷的放电间隙装置，包括放电间隙下电极板，固定支撑绝缘子，放电间隙上电极板，放电间隙上电极板上设置有工频限流器，放电间隙上电极板上设置有放电间隙上电极，放电间隙下电极板上设置放电间隙下电极，放电间隙上电极和放电间隙下电极之间形成第一放电间隙；放电间隙下电极板上还设置一组可拆卸的放电间隙辅助电极，放电间隙辅助电极和放电间隙上电极之间成型第二放电间隙。本发明能够有效解决现有的无工频续流放电间隙装置的放电间隙结构具有单一的放电间隙，当过电压产生的能量较大时，该间隙被击穿放电仍不能完全释放过电压的能量，多余的能量仍会危害配电线路的正常运行的问题。

Description

一种用于线路防雷的放电间隙装置

技术领域

本发明涉及一种用于线路防雷的放电间隙装置。

背景技术

配电线路(比如35KV高压配电网、110KV高压配电网)受到雷击产生的过电压时会引起绝缘子闪络或击穿、导线断线。雷电波甚至可能顺着配电线路侵入到变电站，影响了变电站的安全运行，甚至会引发人身安全事故。

目前，为了减少过电压对配电线路的影响，配电线路上一般设有放电间隙装置。但是，当前的无工频续流放电间隙装置具有以下弊端：无工频续流放电间隙装置的放电间隙结构具有单一的放电间隙。当过电压产生的能量较大时，该间隙被击穿放电仍不能完全释放过电压的能量，多余的能量仍会危害配电线路的正常运行。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于线路防雷的放电间隙装置，能够有效解决现有的无工频续流放电间隙装置的放电间隙结构具有单一的放电间隙，当过电压产生的能量较大时，该间隙被击穿放电仍不能完全释放过电压的能量，多余的能量仍会危害配电线路的正常运行的问题，同时因为设计结构的不够合理，会存在鸟类驻留，因飞鸟形成短路的风险的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于线路防雷的放电间隙装置，包括放电间隙下电极板，设置在放电间隙下电极板上的固定支撑绝缘子，固定支撑绝缘子的顶端设置有放电间隙上电极板，放电间隙上电极板上设置有工频限流器，放电间隙上电极板上设置有放电间隙上电极，放电间隙下电极板上设置有和放电间隙上电极相适配的放电间隙下电极，放电间隙上电极和放电间隙下电极之间形成第一放电间隙；放电间隙下电极板上还设置一组可拆卸的放电间隙辅助电极，放电间隙辅助电极和放电间隙上电极之间成型第二放电间隙。

进一步的，所述放电间隙上电极板包括一体成型的上电极主板及上电极弯折板，上电极弯折板自上电极主板末端向下弯折；放电间隙上电极设置在上电极弯折板的背面，放电间隙下电极板末端设置有向上弯折的倒钩部，倒钩部自放电间隙下电极板末端向放电间隙上电极方向弯折成型；放电间隙下电极成型在倒钩部顶部。

进一步的，放电间隙下电极板上设置有一组辅助电极柱，放电间隙辅助电极设置在辅助电极柱的顶部。

进一步的，辅助电极柱在倒钩部和固定支撑绝缘子之间设置有两根，分别为第一辅助电极柱、第二辅助电极柱，第一辅助电极柱上的放电间隙辅助电极位于放电间隙上电极的正下方，第二辅助电极柱上的放电间隙辅助电极位于第一辅助电极柱的左侧，倒钩部位于第一辅助电极柱的右侧。

进一步的，所述放电间隙辅助电极、放电间隙上电极均为圆弧状突起。

进一步的，倒钩部和放电间隙上电极相对的顶部为弧形结构。

进一步的，第一辅助电极柱、第二辅助电极柱可拆卸垂直设置在放电间隙下电极板上。

进一步的，第一辅助电极柱、第二辅助电极柱、倒钩部的顶部处于同一水平面上。

本发明的有益效果：通过放电间隙下电极板、放电间隙上电极板、工频限流器、放电间隙辅助电极之间的相互配合，有效解决了现有的无工频续流放电间隙装置的放电间隙结构具有单一的放电间隙，当过电压产生的能量较大时，该间隙被击穿放电仍不能完全释放过电压的能量，多余的能量仍会危害配电线路的正常运行的问题

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图，图中6和7所示的线条均为间隙示意线条，并非实物。

具体实施方式

实施例，如图1所示的一种用于线路防雷的放电间隙装置，包括放电间隙上电极板8，设置在放电间隙上电极板8上的固定支撑绝缘子2，固定支撑绝缘子2的顶端设置有放电间隙上电极板，放电间隙上电极板上设置有工频限流器1，放电间隙上电极板上设置有放电间隙上电极9，放电间隙上电极板8上设置有和放电间隙上电极9相适配的放电间隙下电极13，放电间隙上电极9和放电间隙下电极13之间形成第一放电间隙；放电间隙上电极板8上还设置一组可拆卸的放电间隙辅助电极12，放电间隙辅助电极12和放电间隙上电极9之间成型第二放电间隙。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本发明的描述中，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中的具体含义。

这里所使用的术语仅仅是为了描述具体实施例而不意图限制示例性实施例。除非上下文明确地另有所指，否则这里所使用的单数形式“一个”、“一项”还意图包括复数。还应当理解的是，这里所使用的术语“包括”和/或“包含”规定所陈述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在，而不排除存在或添加一个或更多其他特征、整数、步骤、操作、单元、组件和/或其组合。

以下结合图1进一步阐述本发明的构思。

一种用于线路防雷的放电间隙装置，包括放电间隙上电极板8，设置在放电间隙上电极板8上的固定支撑绝缘子2，固定支撑绝缘子2的顶端设置有放电间隙上电极板，放电间隙上电极板上设置有工频限流器1，放电间隙上电极板上设置有放电间隙上电极9，放电间隙上电极板8上设置有和放电间隙上电极9相适配的放电间隙下电极13，放电间隙上电极9和放电间隙下电极13之间形成第一放电间隙；放电间隙上电极板8上还设置一组可拆卸的放电间隙辅助电极12，放电间隙辅助电极12和放电间隙上电极9之间成型第二放电间隙。

所述放电间隙上电极板包括一体成型的上电极主板10及上电极弯折板11，上电极弯折板11自上电极主板10末端向下弯折；放电间隙上电极9设置在上电极弯折板11的背面，放电间隙上电极板8末端设置有向上弯折的倒钩部4，倒钩部4自放电间隙下电极板8末端向放电间隙上电极9方向弯折成型；放电间隙下电极13成型在倒钩部4顶部。倒钩部4可拆卸装置在放电间隙下电极板8的末端。

放电间隙上电极板8上设置有一组辅助电极柱3，放电间隙辅助电极12设置在辅助电极柱3的顶部。

辅助电极柱3在倒钩部4和固定支撑绝缘子2之间设置有两根，分别为第一辅助电极柱、第二辅助电极柱，第一辅助电极柱上的放电间隙辅助电极位于放电间隙上电极12的正下方，第二辅助电极柱上的放电间隙辅助电极12位于第一辅助电极柱的左侧，倒钩部4位于第一辅助电极柱的右侧。

所述放电间隙辅助电极12、放电间隙上电极9均为圆弧状突起。倒钩部4和放电间隙上电极9相对的顶部为弧形结构。

第一辅助电极柱、第二辅助电极柱可拆卸垂直设置在放电间隙上电极板8上。第一辅助电极柱、第二辅助电极柱、倒钩部的顶部处于同一水平面上。

放电间隙上电极9和第一辅助电极支柱上的放电间隙辅助电极12之间成型主固定空气间隙6，放电间隙上电极9和第二辅助电极支柱上的放电间隙辅助电极12及放电间隙下电极板8末端的倒钩部4顶端顶端的放电间隙下电极13之间成型辅助固定空气间隙7。

工频限流器1在线路出现雷击过电压时，泄放雷击过电压残余能量，并在泄放过程中起对线路电压钳位的作用；固定支撑绝缘子主要起固定间隙距离作用；放电间隙上电极为建立电弧及提供雷击能量泄放通道用；放电间隙上电极板主要用来提供放电间隙，及和固定间隙绝缘子连接的部件，另外放电间隙上电极板上用来固定放电间隙辅助电极。

装置工作描述：

放电间隙上电极和第一辅助电极支柱上的放电间隙辅助电极之间成型主固定空气间隙，放电间隙上电极和第二辅助电极支柱上的放电间隙辅助电极及防点间隙下电极板末端的倒钩部顶部的放电间隙下电极之间成型辅助固定空气间隙。当线路出现过电压或者受到雷击时，过电压会通过架空高压线路经连接电缆和放电间隙上电极板进入到装置，当电压超过间隙击穿电压时时，放电间隙上电极和放电间隙辅助电极之间形成的主固定空气间隙就会被击穿，此时泄放电流通过放电间隙上电极和工频限流器1形成雷击能量泄放通道，将剩余能量泄放，并且在利用工频限流器的非线性特征，将线路两端的电压钳位，使泄放过程平稳。当雷击过电压能量过大时，此时由放电间隙上电极和放电间隙辅助电极及放电间隙上电极板之间形成的辅助固定空气间隙就会被击穿，过电压产生的能量通过放电电弧的热能形式进行释放，剩下的能量通过工频限流器1进行释放。当过电压得到有效释放后，工频限流器会截断固定空气间隙的工频续流，使线路恢复正常。

1、相比线路避雷器：

1)首先线路避雷器的对雷电过电压响应时间快(皮秒级)，这样当出现雷电冲击时，线路避雷器马上通过5～10kA级的大电流对雷电能量进行泄放。此时，如果避雷器接地电阻不合格的话(大于国标要求的30欧姆)，就会产生超过线路绝缘子保护水平(50％击穿电压为100～150kV)瞬间对地的高压反击。造成线路绝缘子闪络甚至击穿损坏。同时引起线路跳闸。而无工频续流放电间隙产品在出现雷电冲击时，首先通过间隙放电释放大部分能量，间隙放电建弧后，电流通过我们限流元件平稳释放，即保证了线路电压的稳定性，又避免了接地电阻对线路的影响。

2)其次线路避雷器直接连接在线路上，长期承受工频电压，使用寿命和可靠性不能得到有效保证。

无工频续流放电间隙产品由于放电间隙的隔离，平时是在“休眠状态”，只有在雷电冲击时才发挥作用，保证了使用寿命和可靠性。

部分线路避雷器采用了内部加云母片的内串联间隙的方式，这种方式释放雷电冲击能量有限，同时内间隙放电会引起避雷器内部温升，会缩短避雷器的寿命

2、相比跌落式避雷器：

跌落式(可投式、可卸式)避雷器是将配电型氧化锌避雷器改装后巧妙地安装在跌落式熔断器的跌落式机构上，达到在不断电的情况下，可以借助绝缘拉闸操纵杆方便地对避雷器进行检测、维修与更换，不但保证了线路的畅通，而且减少了电力维护人员的工作强度和时间。且在避雷器底部安装了热熔式或热爆式脱离器，在避雷器发生短路故障时脱离器动作，使避雷器脱离运行，便于及时消除故障，且便于故障查找。

和无工频续流放电间隙装置(本产品)相比，同样存在下面问题和不足：

1)本质上该产品仍然是避雷器，安装时安装支架同样需要引接地线(支架的安装效率低)，当杆塔接地电阻不合格时，起不到防雷效果；

2)10kV跌落式避雷器的雷电冲击残压同样是50kV(无工频续流放电间隙产品是26kV)，雷电泄放时的电压波动大。且长持续时间放电电流能力(2ms方波通流容量)为100～150A，远小于无工频续流放电间隙产品的250A技术指标；

跌落式避雷器脱离器采用的热熔式和热爆式两种方式，热熔式采用熔丝，热爆式采用火药，其启动时间受材料配方、生产工艺的影响较大，安-秒特性一致性较差。在运行中经常出现故障出现时不动作和误动作的情况，如果在避雷器短路故障不动作的情况，往往会导致上级线路保护跳闸甚至更严重的单相短路接地故障。无工频续流放电间隙产品由于放电间隙的隔离，平时是在“休眠状态”，只有在雷电冲击时才发挥作用，保证了使用寿命和可靠性。不会危及线路安全。

3、相比放雷绝缘子：

防雷绝缘子本质上是在线路绝缘子上并联了一个放电间隙，出现雷电过电压时，放电间隙绝缘水平比绝缘子低，因此先于绝缘子放电，从而起到保护线路绝缘子的作用。但该措施降低了线路的整体绝缘水平。并且在放电时引起电压波动容易引起工频续流及造成线路跳闸保护。

4、相比过电压保护器

(1)从结构形式上

从结构形式上看,过电压保护器放电间隙的电极采用球形间隙或环形间隙，因电极其遭受雷击后，放电面积有限，放电间隙建弧不稳定，间隙对雷击能量的泄放能力较小；无工频续流放电间隙上下电极均采用半球形，放电建弧稳定可靠，能保证最大限度的泄放雷击能量。

其次，放电上电极安装在导线上，其间隙距离需在安装时进行人工调整校准，因此防雷效果受安装工艺的影响较大。雷击时(雷雨电气通常出现的)对导线的风摆影响放电间隙的建弧，从而影响保护效果。或由于放电环在避雷器的附近，雷击间隙放电时，电弧产生的高温会引起避雷器内部阀片的温升，进而影响产品的可靠性和寿命。

无工频续流放电间隙装置放电间隙固定，安装方便，防雷效果不受安装和外界自然条件的影响，能保证运行过程中的稳定可靠性。

(2)从材料选取上

过电压保护器的放电电极材料一般采用不锈钢，运行过程中易出现放电点烧蚀现象，影响防雷效果，另外在潮湿环境下会出现生锈现象。

无工频续流放电间隙装置放电电极采用合金材料制成，表面经过处理，可承受长期放电，且无锈蚀的风险。

(3)从技术参数上

过电压保护器遵循的标准为《GB11032-2010-交流无间隙金属氧化物避雷器》，避雷器的雷电冲击残压为45kV，长持续时间电流耐受为100～150A。在运行中表现为避雷器在雷击放电时的两端电压较高，且避雷器对长持续时间的通流容量较小，不能对雷击过电压进行有效释放。

无工频续流装置在《DLT 815-2012交流输电线路用复合外套金属氧化物避雷器》标准的基础上有所突破，工频限流器的性能指标做了较大的提升，雷电冲击残压为≤26kV，长持续时间电流耐受为≥250A,增加了雷击放电电压的稳定性和对雷击能量的有效释放，大大提高了对线上设备的保护能力。

5、相比多腔室吹弧式线路避雷器

多腔室吹弧式避雷器工作原理：雷击产生的过电压在导线和保护装置间产生的大电弧，由多段间隙形成小电弧。电弧产生能量加热空气，形成高压气体将小电弧吹出，从而在过零点将电弧熄灭(最大灭弧时间10ms)。

多腔室吹弧式线路避雷器的优势在于：大电流泄放能力强，对接地电阻也无特殊要求，且无传统的避雷器阀片，无需担心阀片的老化问题。

但由其工作原理和机构可知，该产品有如下不利的条件：

为保证间隙放电的稳定性，中间电极(金属球)的形状位置及放电间隙的大小(金属球中间的微小间隔)需要精准控制，对生产加工工艺要求较高；中间电极之间是串联结构，局部缺陷会影响产品防雷性能；

由于放电过程利用热胀冷缩原理，加热空气向外吹弧，因此中间电极放电间隙和外界直接导通，在潮湿及污秽的环境中，会因潮气和微粒的进入影响放电效果，进而影响整体的防雷性能。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：包括放电间隙下电极板，设置在放电间隙下电极板上的固定支撑绝缘子，固定支撑绝缘子的顶端设置有放电间隙上电极板，放电间隙上电极板上设置有工频限流器，放电间隙上电极板上设置有放电间隙上电极，放电间隙下电极板上设置有和放电间隙上电极相适配的放电间隙下电极，放电间隙上电极和放电间隙下电极之间形成第一放电间隙；放电间隙下电极板上还设置一组可拆卸的放电间隙辅助电极，放电间隙辅助电极和放电间隙上电极之间成型第二放电间隙。

2.根据权利要求1所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：所述放电间隙上电极板包括一体成型的上电极主板及上电极弯折板，上电极弯折板自上电极主板末端向下弯折；放电间隙上电极设置在上电极弯折板的背面，放电间隙下电极板末端设置有向上弯折的倒钩部，倒钩部自放电间隙下电极板末端向放电间隙上电极方向弯折成型；放电间隙下电极成型在倒钩部顶部。

3.根据权利要求或2所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：放电间隙下电极板上设置有一组辅助电极柱，放电间隙辅助电极设置在辅助电极柱的顶部。

4.根据权利要求3所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：辅助电极柱在倒钩部和固定支撑绝缘子之间设置有两根，分别为第一辅助电极柱、第二辅助电极柱，第一辅助电极柱上的放电间隙辅助电极位于放电间隙上电极的正下方，第二辅助电极柱上的放电间隙辅助电极位于第一辅助电极柱的左侧，倒钩部位于第一辅助电极柱的右侧。

5.根据权利要求4所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：所述放电间隙辅助电极、放电间隙上电极均为圆弧状突起。

6.根据权利要求5所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：倒钩部和放电间隙上电极相对的顶部为弧形结构。

7.根据权利要求4所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：第一辅助电极柱、第二辅助电极柱可拆卸垂直设置在放电间隙下电极板上。

8.根据权利要求7所述的用于线路防雷的放电间隙装置，其特征在于：第一辅助电极柱、第二辅助电极柱、倒钩部的顶部处于同一水平面上。

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