CN114243620A - 一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，属于雷击监测防护技术领域。一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，包括避雷针，与所述避雷针连接的导电引线，与所述导电引线连接的接地装置，所述避雷针安装在独立的绝缘支撑杆上，所述避雷针包括接闪器、安装所述接闪器的固定绝缘套管，所述绝缘支撑杆固定在高压架空线路中的间隔棒上，所述导电引线与设置在所述间隔棒上的所述避雷针相连接。在传统的高压架空绝缘线路上设置避雷装置，并与接地装置相连接，避免雷电直接击中绝缘线路造成线路的损坏，并增设绝缘导电隔层对可能产生的强电磁效应进行接地转移，最大程度上的保护线路的安全。

Description

一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置

技术领域

本发明属于雷击监测防护技术领域，具体涉及一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置。

背景技术

目前，我国的10kV线路以架空线为主。特别是在较发达的城市，l0kV架空线已经由裸导线为主改为绝缘导线为主。架空绝缘导线有着绝缘性能良好、可减小线路相间距离、防腐蚀、结构简化、深入负荷中心、利于城镇绿化、缩小线路走廊、延长检修周期等诸多优点。这使得架空线路的安全性得到了较为明显的提升，但同时如何防止架空绝缘导线雷击断线成为研究的新方向。

雷电是自然界中的一种常见且复杂的现象，可能对人类的生产生活带来诸多危害。国内外雷电观测表明，70％的地面落雷过程有多重性，其连续脉冲次数往往在2-20次(平均为3-4次)，脉冲间的时间间隔通常为15-150ms(平均为30-40ms)，雷电的整个持续过程一般在20ms至1s左右，平均持续时间0.2s。随着电作为能源的普及，促进了防雷技术的进步。

随着科技和经济的发展，用户对于电能质量和供电可靠性的要求也日益提高，1OkV架空线路作为我国中压配网的主力输电设备，其运行可靠性直接影响着电力企业的供电可靠性。10kV架空线路发生概率最高的事故就是雷击事故。因为架空1OkV线路的路径长、数量多，在每年的雷季中雷击概率极高，由此产生的线路断线、跳闸事故极为常见。以国网某供电公司为例，1998年至2003年lOkV架空线平均每百公里雷击断线为2.78次。2004年雷击造成的架空线路故障跳闸达606次，其中10千伏架空绝缘导线雷击断线7次(线路重合成功3次，其中1次呈接地状态)。通过分析，故障的10千伏架空线路线间距离多为60厘米，断线的多发生在两相或三相绝缘线路，并且同时伴有绝缘子闪络发生，在个别空旷地区甚至出现了一条线路多处发生雷击故障的现象。因此，必须解决雷击造成断线的问题，才可以有效保证架空配电线路的安全和稳定运行。

如专利CN 107909199 A，采用雷电预警系统对雷击的形成条件为基础，建立雷击数据模型，但仅作为雷击可能性数据模型的建立，并未对雷击现象的发生，提供行之有效的装置。专利CN 112467740 B，参考多气象因素数据模型，可采用提前断电、灵敏度检测等方法，来规避雷击现象，但该系统依赖的数据样本复杂且运算变量较高、针对山区、丘陵、湖泊等特殊地区的极端数据采集十分困难，不具备全面普及的条件，同时难以保障电网的平稳供电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供设置在高压架空绝缘线路上用来主动对雷击现象进行接地保护的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，包括避雷针，与所述避雷针连接的导电引线，与所述导电引线连接的接地装置，所述避雷针安装在独立的绝缘支撑杆上，所述避雷针包括接闪器、安装所述接闪器的固定绝缘套管，所述绝缘支撑杆固定在高压架空线路中的间隔棒上，所述导电引线与设置在所述间隔棒上的所述避雷针相连接。

所述接闪器与所述固定绝缘套管间设置紧固接头，所述紧固接头包括陶瓷外壳、设置在所述陶瓷外壳内的金属内壳，所述紧固接头内设置橡胶密封圈，所述固定绝缘套管内设置铁氧体瓷夹层。

所述绝缘支撑杆包括玻璃纤维支杆、陶瓷支杆，所述绝缘支撑杆与所述避雷针间利用不锈钢固定套件固定连接。

所述导电引线分别连接位于不同所述间隔棒位置上的所述避雷针，所述导电引线穿过所述固定绝缘套管与所述接闪器连接，所述导电引线包括最内层的铜线或钛合金线导体、包裹所述导体的耐高压绝缘橡胶、设置在所述耐高压绝缘橡胶外侧的屏蔽铝铠、所述屏蔽铝铠外设置耐老化橡胶、所述耐老化橡胶表面包裹耐高压绝缘薄膜并喷涂隔热涂层，所述屏蔽铝铠间使用接地线连接。

所述导电引线使用S型陶瓷挂钩悬挂在所述间隔棒、支撑高压架空线路的支撑架上，所述S型陶瓷挂钩表面设置防滑花纹。

所述接地装置包括低电阻接地网、低电阻接地桩A，所述接地线连接接地桩B，所述低电阻接地桩A与所述接地桩B间设置安全的放电距离。

所述低电阻接地网为耐氧化、耐腐蚀的合金材质，所述低电阻接地桩A包括多根并联的接地桩。

进一步的，10kV配电线路作为电力客户最主要的输电线路，其安全稳定运行关系到客户的用电安全，同时也关系到配电网上设备的正常运行。研究如何提高配电线路的防雷水平，避免线路因过多的雷击导致跳闸或故障，保证配电设备的安全具有十分重要的工程意义。

进一步的，日本早在七十年代初通过研究就得出了结论：绝缘导线遭受雷击必断，而断线后，继电保护却不一定动作，造成了极大的隐患。而随着绝缘导线的不断普及，近年来己发生了多起由于绝缘导线遭受雷击而断线的事故，严重威胁配电网的安全，造成极大隐患。绝缘导线雷击断线问题不但影响着配电网架的安全运行而且还严重阻碍l0kV架空导线绝缘化工作的推广。

进一步的，本项目的研发，提出“主动式拦截”形式防雷击断线的理念，打破以防为主的传统防雷击思路，成果具有安装简便、使用寿命长等特点。能够有效解决10kV架空绝缘线路雷击断线问题，还能有效提升10kV配电网的供电可靠性、稳定、性能。借助智能雷击计数器，记录全部的防雷装置工作过程和状态，为后续工作提供依据。

一进步的，随着耐高压绝缘材料、低阻值导体、陶瓷材料的市场化普及，材料的性能及自重及经济成本的飞速变化，使得在高压线路上增设接地装置，具备大规模使用的可能性。

进一步的，新型屏蔽隔离防雷防断线装置系统，通过高导耐腐蚀钛合金接闪器和专用绝缘屏蔽引下线以及低电阻接地网将雷闪引入大地，雷电流是在一个封闭的屏蔽的内阻很低的导体通道内快速泄散，因此，不会直接击中架空线路导线和绝缘子甚至避雷器等其他设备，消除了在泄放途径周围产生的强大电磁感应和雷电冲击波，加上低电阻接地网，也不会产生地电位反击。该装置不再是被动式防护，而是主动式拦截，从根本上削弱和消除了外过电压。

进一步的，设计高导耐腐蚀钛合金接闪器和专用绝缘屏蔽引下线，将雷闪通过低电阻接地网引入大地。雷电流在一个封闭的屏蔽的内阻很低的导体通道内快速泄放消散。消除雷击对架空线路和绝缘子甚至避雷器等设备的影响

进一步的，参考《农村配网10KV架空绝缘线路雷击断线原因分析及防护措施》《中压架空绝缘线路雷击断线浅析》《10kv配电绝缘线路雷击断线机理的分析》，将传统的避雷针与间隔棒相连接，扩大避雷针的保护范围，确保避雷针的作用范围覆盖架空绝缘线路的空间位置，达到避雷针与架空绝缘线路同步设置的需求，设置低阻值接地装置，保障雷击能量可以在最快速度导入大地。

进一步的，设置低阻值接地装置及接地线。实现对避雷针接收到雷电能量的快速接地导出和屏蔽铝铠受到强磁场效应能的转化。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

优化传统通的避雷针位置设定，将避雷针设置在间隔棒上，实现对高压架空绝缘线路的同步保护。

设置绝缘支撑杆、固定绝缘套管，进一步的拉大接闪器与高压架空绝缘线路间的距离，避免高压击空现象的发生。

绝缘支撑杆使用玻璃纤维支杆、陶瓷支杆等耐腐蚀材质。进一步延长绝缘支撑杆的使用寿命。

设置的紧固接头，金属内壳增加接闪器与导电引线中导体的接触面积，陶瓷外壳防老化、耐腐蚀、隔绝电压，橡胶密封圈防止雨水流入固定绝缘套管内，产生雷击时的雨水导电的现象。

导电引线分别连接避雷针，实现对不同间隔棒位置上接闪器的接地保护，优化导电引线的结构设计，使其具备绝缘、屏蔽、电磁场导出、耐老化、隔热的综合性能。

导电引线采用S型陶瓷挂钩悬挂，具备安装方便、使用寿命长、经济成本低的优点，S型陶瓷挂钩表面设置防滑花纹，便于对S型陶瓷挂钩悬挂位置的固定。

采用低电阻的接地装置，实现对接地导入电量的快速消散，避免电量反向传导，造成脉冲放电。

拉大接地装置与接地桩B间的距离，避免接地放电时的相互影响。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

图1：本发明的结构示意图；

图2：本发明的分解结构示意图；

图3：本发明导电引线的截面结构示意图；

图4：本发明的S型陶瓷挂钩结构示意图；

图5：本发明铜鼻子的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

实施例1

参阅图1-4，一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，包括避雷针，与所述避雷针连接的导电引线5，与所述导电引线5连接的接地装置，所述避雷针安装在独立的绝缘支撑杆4上，所述避雷针包括接闪器1、安装所述接闪器1的固定绝缘套管2，所述绝缘支撑杆4固定在高压架空线路中的间隔棒上，所述导电引线5与设置在所述间隔棒上的所述避雷针相连接。

所述接闪器1与所述固定绝缘套管2间设置紧固接头7，所述紧固接头7包括陶瓷外壳、设置在所述陶瓷外壳内的金属内壳，所述紧固接头7内设置橡胶密封圈，所述固定绝缘套管2内设置铁氧体瓷夹层。

所述绝缘支撑杆4包括玻璃纤维支杆、陶瓷支杆，所述绝缘支撑杆4与所述避雷针间利用不锈钢固定套件3固定连接。

所述导电引线5分别连接位于不同所述间隔棒位置上的所述避雷针，所述导电引线5穿过所述固定绝缘套管2与所述接闪器1连接，所述导电引线5包括最内层的铜线或钛合金线导体51、包裹所述导体51的耐高压绝缘橡胶52、设置在所述耐高压绝缘橡胶52外侧的屏蔽铝铠53、所述屏蔽铝铠53外设置耐老化橡胶54、所述耐老化橡胶54表面包裹耐高压绝缘薄膜55并喷涂隔热涂层56，所述屏蔽铝铠53间使用接地线连接。

所述导电引线5使用S型陶瓷挂钩6悬挂在所述间隔棒、支撑高压架空线路的支撑架上，所述S型陶瓷挂钩6表面设置防滑花纹。

所述接地装置包括低电阻接地网、低电阻接地桩A，所述接地线连接接地桩B，所述低电阻接地桩A与所述接地桩B间设置安全的放电距离。

所述低电阻接地网为耐氧化、耐腐蚀的合金材质，所述低电阻接地桩A包括多根并联的接地桩。

所述导电引线5与所述接闪器1并联。

使用时，将绝缘支撑杆4固定在间隔棒上，绝缘支撑杆4使用不锈钢固定套件3与固定绝缘套管2进行固定连接。

将导电引线5穿过固定绝缘套管2与接闪器1进行连接，后将接闪器1插入固定绝缘套管2的顶端，并用紧固接头7进行拧紧固定，导电引线5实现分别连接该线路中间隔棒上设置的避雷针，完成避雷针的安装。

使用S型陶瓷挂钩6将导电引线5悬挂在设置避雷针的间隔棒上和支撑高压架空绝缘线路的输电塔上。

将导电引线5中的导体51与接地装置相连接，接地线与接地桩B相连接完成装置的安装。

当接收到雷击时，雷电沿避雷针进入接地装置，依次通过接闪器1、导电引线5、接地装置将雷击能量导入地下。导电引线5在通过大量电能时，导体51会对周围产生强磁场效应，该强磁场受到屏蔽铝铠53的作用限制导电引线5内，作用于屏蔽铝铠53的强磁场经接地线、接地桩B将强磁场能导入大地，实现对强磁场的屏蔽。

实施例2

所述导电引线5与所述接闪器1连接的一端设置铜鼻子，所述铜鼻子包括固定线圈8、压紧铜环9，所述固定线圈8与所述压紧铜环9间呈90度直角。

所述接闪器1的下端设置连接螺栓，安装在所述连接螺栓上的拧紧螺母。

所述紧固接头7内侧、所述固定绝缘套管2上端设置螺纹。

所述导电引线5与所述接地装置间设置二极管结构单向电流模块，所述二极管结构单向电流模块包括面积较大的PN结和两端引线，所述二极管结构单向电流模块为面接触型二极管。

优化接闪器1与导电引线5间的连接方式，在增大接触面积的基础上，简化操作降低连接需要的时间。

紧固接头7与固定绝缘套管2间采用螺纹连接，便于拆卸，降低作业难度。

设置二极管结构单向电流模块，防止产生脉冲放电现象损坏到导电引线5。

实施例3

所述导电引线5连接雷电计数器。

便于对特定线路上雷击次数进行统计，为建立雷击线路的相关数学模型提供更加精确的数据。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：包括避雷针，与所述避雷针连接的导电引线，与所述导电引线连接的接地装置，所述避雷针安装在独立的绝缘支撑杆上，所述避雷针包括接闪器、安装所述接闪器的固定绝缘套管，所述绝缘支撑杆固定在高压架空线路中的间隔棒上，所述导电引线与设置在所述间隔棒上的所述避雷针相连接。

2.如权利要求1所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述接闪器与所述固定绝缘套管间设置紧固接头，所述紧固接头包括陶瓷外壳、设置在所述陶瓷外壳内的金属内壳，所述紧固接头内设置橡胶密封圈，所述固定绝缘套管内设置铁氧体瓷夹层。

3.如权利要求1所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述绝缘支撑杆包括玻璃纤维支杆、陶瓷支杆，所述绝缘支撑杆与所述避雷针间利用不锈钢固定套件固定连接。

4.如权利要求1所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述导电引线分别连接位于不同所述间隔棒位置上的所述避雷针，所述导电引线穿过所述固定绝缘套管与所述接闪器连接，所述导电引线包括最内层的铜线或钛合金线导体、包裹所述导体的耐高压绝缘橡胶、设置在所述耐高压绝缘橡胶外侧的屏蔽铝铠、所述屏蔽铝铠外设置耐老化橡胶、所述耐老化橡胶表面包裹耐高压绝缘薄膜并喷涂隔热涂层，所述屏蔽铝铠间使用接地线连接。

5.如权利要求1所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述导电引线使用S型陶瓷挂钩悬挂在所述间隔棒、支撑高压架空线路的支撑架上，所述S型陶瓷挂钩表面设置防滑花纹。

6.如权利要求4所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述接地装置包括低电阻接地网、低电阻接地桩A，所述接地线连接接地桩B，所述低电阻接地桩A与所述接地桩B间设置安全的放电距离。

7.如权利要求6所述的一种高压架空绝缘线路防雷击主动拦截装置，其特征在于：所述低电阻接地网为耐氧化、耐腐蚀的合金材质，所述低电阻接地桩A包括多根并联的接地桩C。

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