CN114974766A - 一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法，该避雷器包括避雷器主体、脱离器、接触吊环、通讯装置、支柱绝缘子、高压引线、连接棒和金属底座，支柱绝缘子和通讯装置均安装于金属底座上，避雷器主体位于支柱绝缘子旁侧，且其上端通过连接棒与高压引线连接，脱离器横向侧装于避雷器主体下段旁侧，脱离器前端的电极套设于接触吊环上，以与金属底座连接；通讯装置内设有用于发出故障信号的通讯模块及其控制回路，控制回路上设有行程开关和延时继电器，脱离器前端的电极朝向行程开关并在避雷器损坏后弹出，触发行程开关并接通控制回路及通讯模块设定时间。该避雷器有利于及时获知避雷器故障并发出故障信号，耗能低，运行稳定可靠。

Description

一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法
技术领域
本发明属于避雷器领域，具体涉及一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法。
背景技术
10kV无间隙避雷器广泛应用于保护柱上变压器、柱上断路器等配网主设备，需求量巨大，为了避免避雷器故障后造成失地情况，市场上有利用脱离器与避雷器串联，在避雷器故障发生后，脱离器快速动作，实现与电网脱离，但现有带脱离器的避雷器产品存在以下几个问题：一是现有可拆卸式避雷器虽然可以隔离故障，但由于没有故障信号，运维人员无法知晓避雷器故障位置，导致设备较长时间内处于没有避雷器保护的境地，增加了变压器、开关等主设备损坏的风险；二是雷雨季节避雷器损坏量巨大，有些避雷器故障点比较隐蔽，供电公司运维人员无法知晓哪里的避雷器出现故障，抢修复电时间大大增加。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法，该避雷器有利于及时获知避雷器故障并发出故障信号，耗能低，运行稳定可靠。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可感知故障的无间隙避雷器，包括避雷器主体、脱离器、接触吊环、通讯装置、支柱绝缘子、高压引线、连接棒和金属底座，所述支柱绝缘子和通讯装置均安装于金属底座上，所述避雷器主体位于支柱绝缘子旁侧，所述避雷器主体上端通过连接棒与连接于支柱绝缘子上端的高压引线连接，以实现与线路连接，所述脱离器横向侧装于避雷器主体下段旁侧，所述脱离器前端的电极套设于接触吊环上，并通过接触吊环与金属底座连接；所述通讯装置内设有具备无线通讯功能以发出故障信号的通讯模块及其控制回路，所述控制回路上设有行程开关以及延时继电器，所述脱离器前端的电极朝向行程开关并在避雷器损坏后弹出撞向行程开关，实现脱离的同时触发行程开关并接通控制回路及通讯模块设定时间。
进一步地，还包括定位罩，所述定位罩上端与连接棒一端连接，所述连接棒另一端与连接于支柱绝缘子上端的高压引线连接；所述避雷器本体上端通过与定位罩相适应的结构卡设在定位罩下侧。
进一步地，所述定位罩下部具有若干卡座，所述避雷器本体上端设有可插入定位罩内的弹簧套筒，所述弹簧套筒内插置有弹簧，所述弹簧套筒侧壁上设置有与卡座相对应的卡柱，以在避雷器本体向上顶入定位罩并旋转后，通过卡柱卡设在卡座上并压缩弹簧，实现避雷器本体的可靠安装，而在卡柱脱离卡座时实现避雷器本体的拆卸。
进一步地，配设有绝缘操作杆，所述绝缘操作杆前端具有避雷器套筒，所述避雷器本体下端具有与绝缘操作杆的避雷器套筒相匹配的连接块，在避雷器损坏后，通过绝缘操作杆套住连接块，以进行带电更换避雷器。
进一步地，所述脱离器为定向热爆脱离器，所述定向热爆脱离器包括金属外壳、接触弹簧、碳化硅电阻、钢电极、密封套、射钉弹和铝电极，所述金属外壳后端与避雷器本体连接，所述金属外壳前端具有型槽，所述型槽中部具有凸块，所述凸块经接触弹簧与碳化硅电阻紧密接触，所述碳化硅电阻与铝电极接触，从而使接触弹簧、碳化硅电阻和铝电极形成回路；所述钢电极套设于碳化硅电阻外侧，与碳化硅电阻并联，所述钢电极后端与接触弹簧连接，前端与铝电极之间存在小气隙；所述铝电极后侧部通过密封套与型槽口密封连接，所述铝电极与碳化硅电阻接触的后端部上开设有置弹孔，所述置弹孔中置入达到设定温度即爆破的射钉弹，所述射钉弹后端与碳化硅电阻接触。
进一步地，当避雷器正常运行时，避雷器本体的泄漏电流通过碳化硅电阻回路泄放；当避雷器雷击动作时，过电压使钢电极与铝电极之间的气隙被打穿，从而将碳化硅电阻短路，雷电冲击电流从气隙和铝电极泄放，避免碳化硅电阻因多次通雷电流而发热；在避雷器损坏后，通过钢电极流经碳化硅电阻的泄漏电流增大，碳化硅电阻发热达到设定温度时，引起射钉弹爆破，爆破冲击力使铝电极弹出，脱离脱离器并撞向行程开关。
进一步地，调节射钉弹中炸药配比，使射钉弹爆破的能量刚好能够使密封套裂解但不至于损坏金属外壳。
进一步地，所述通讯装置包括通讯盒以及设于通讯盒内的通讯模块、控制单元、延时继电器、行程开关、供电电池和控制回路，所述行程开关、供电电池和延时继电器的线圈连接于控制回路上，所述延时继电器的延时常开开关与行程开关并联，所述控制回路为控制单元和通讯模块供电；所述通讯盒正对于脱离器电极的位置开设有用于安装行程开关的通孔，所述行程开关的常开触点朝向脱离器的电极。
进一步地，所述避雷器本体伞裙直径为95-100mm，整体高度为217-223mm，最大宽度为275-285mm。
本发明还提供了上述可感知故障的无间隙避雷器的工作方法，当避雷器正常运行或雷击动作时，电流正常泄放；在避雷器损坏后，当达到脱离器的脱离条件时，其前端的电极弹出撞向行程开关，在实现避雷器与电网脱离的同时触发行程开关，瞬间接通控制回路；此时延时继电器线圈得电，闭合其延时常开开关，延时继电器按设定的延时时长接通控制回路一定时间；在控制回路接通期间，通讯模块得电并运行，向外发出避雷器故障信号，以让运维人员获知避雷器的故障情况及故障位置；延时时间到，延时常开开关断开，控制回路关断，避免无效导通造成通讯装置的电能损失。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种可感知故障的无间隙避雷器及其工作方法，该避雷器通过脱离器与通讯装置的巧妙设计和配合工作，在避雷器故障后，当脱离器动作而使避雷器与电网脱离的同时，触发通讯装置的行程开关，通过通讯装置向外发出避雷器故障信号，让运维人员获知避雷器的故障情况及故障位置，从而使抢修人员能够快速到达故障现场，并通过绝缘操作杆对避雷器单元进行快速更换，不仅减小了电力设备因没有避雷器保护而损坏的风险，避免了停电损失，提高了供电的可靠性，而且通讯装置在非避雷器故障时不工作，提高了电池的利用效能和使用寿命。因此，本发明具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例的无间隙避雷器总装结构示意图。
图2是本发明实施例中脱离器的结构示意图。
图3是本发明实施例中通讯装置的实现原理图。
图中：1、避雷器本体；2、脱离器；21、金属外壳；22、接触弹簧；23、钢电极；24、碳化硅电阻；25、ABS密封套；26、射钉弹；3、接触吊环；4、通讯装置；5、支柱绝缘子；6、高压引线；7、连接块；8、铝电极；9、定位罩；10、连接棒；11、金属底座。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种可感知故障的无间隙避雷器，包括避雷器主体1、脱离器2、接触吊环3、通讯装置4、支柱绝缘子5、高压引线6、定位罩9、连接棒10和金属底座11，所述支柱绝缘子5和通讯装置4均安装于金属底座11上，所述避雷器主体1位于支柱绝缘子5旁侧，所述避雷器主体1上端通过与定位罩相适应的结构卡设在定位罩9下侧，所述定位罩9上端与连接棒10一端连接，所述连接棒10另一端与连接于支柱绝缘子5上端的高压引线6连接，以实现与线路连接，所述脱离器2横向侧装于避雷器主体1下段旁侧，所述脱离器2前端的电极8套设于接触吊环3上，并通过接触吊环3与金属底座11连接，从而形成了无间隙避雷器的基本架构。在本实施例中，避雷器本体伞裙直径为95-100mm，避雷器整体高度为217-223mm，避雷器整体最大宽度为275-285mm。所述通讯装置4内设有具备无线通讯功能以发出故障信号的通讯模块及其控制回路，所述控制回路上设有行程开关以及延时继电器，所述脱离器2前端的电极8朝向行程开关并在避雷器损坏后弹出撞向行程开关，实现脱离的同时触发行程开关并接通控制回路及通讯模块设定时间。
为了实现避雷器主体1与定位罩9的可拆连接，在本实施例中，所述定位罩9下部具有若干卡座，所述避雷器本体1上端设有可插入定位罩内的弹簧套筒，所述弹簧套筒内插置有弹簧，所述弹簧套筒侧壁上设置有与卡座相对应的卡柱，以在避雷器本体向上顶入定位罩并旋转后，通过卡柱卡设在卡座上并压缩弹簧，实现避雷器本体的弹簧自锁，进而实现避雷器本体的可靠安装，而在卡柱脱离卡座时实现避雷器本体的拆卸。
为了快速、可靠地带电拆卸与安装避雷器，在本实施例中，配设有绝缘操作杆，所述绝缘操作杆前端具有避雷器套筒，所述避雷器本体下端具有与绝缘操作杆的避雷器套筒相匹配的连接块，在避雷器损坏后，通过绝缘操作杆套住连接块，即可通过绝缘操作杆带动避雷器本体旋转，使避雷器主体1脱离定位罩9，从而实现带电更换避雷器。拆卸或安装时，同样利用绝缘操作杆将接触吊环拉出或插进，因为在本实施例中接触吊环与金属底座之间连接的地方就是一个类似鸭嘴的弹簧夹。
如图2所示，在本实施例中，所述脱离器2为定向热爆脱离器，所述定向热爆脱离器包括金属外壳21、接触弹簧22、碳化硅电阻24、钢电极23、ABS密封套25、射钉弹26和铝电极8，所述金属外壳21后端与避雷器本体1连接，所述金属外壳21前端具有型槽，所述型槽中部具有凸块，所述凸块经接触弹簧22与碳化硅电阻24紧密接触，所述碳化硅电阻24与铝电极8接触，从而使接触弹簧22、碳化硅电阻24和铝电极8形成回路；所述钢电极23套设于碳化硅电阻24外侧，与碳化硅电阻24并联，所述钢电极23后端与接触弹簧22连接，前端与铝电极8之间存在小气隙；所述铝电极8后侧部通过ABS密封套25与型槽口密封连接，所述铝电极8与碳化硅电阻24接触的后端部上开设有置弹孔，所述置弹孔中置入达到设定温度即爆破的射钉弹26，所述射钉弹26后端与碳化硅电阻24接触。
当避雷器正常运行时，避雷器本体1的泄漏电流通过碳化硅电阻24回路泄放；当避雷器雷击动作时，过电压使钢电极23与铝电极8之间的气隙被打穿，从而将碳化硅电阻24短路，雷电冲击电流从气隙和铝电极8泄放，避免碳化硅电阻24因多次通雷电流而发热；在避雷器损坏后，通过钢电极23流经碳化硅电阻24的泄漏电流增大（避雷器损坏就意味着氧化锌阀片失效，这样会使流过避雷器的泄漏电流增大，由于避雷器和脱离器是串联的，因此这个电流也会经过脱离器），碳化硅电阻24发热，温度达到约200℃时，引起射钉弹26爆破，爆破冲击力使铝电极8弹出，脱离脱离器并撞向行程开关。在本实施例中，调节射钉弹26中炸药配比，使射钉弹爆破的能量刚好能够使密封套25裂解但不至于损坏金属外壳21。
如图3所示，在本实施例中，所述通讯装置包括通讯盒以及设于通讯盒内的通讯模块、控制单元、延时继电器、行程开关、纽扣电池和控制回路，所述行程开关、纽扣电池和延时继电器的线圈连接于控制回路上，所述延时继电器的延时常开开关与行程开关并联，所述控制回路为控制单元和通讯模块供电。所述行程开关为常开式行程开关，被撞击后自动弹回。所述通讯盒正对于脱离器电极的位置开设有用于安装行程开关的通孔，所述行程开关的常开触点朝向脱离器的电极。在本实施例中，所述通讯模块为基于NB-lOT的5G通讯模块。
当避雷器正常运行或雷击动作时，电流正常泄放。在避雷器损坏后，当达到脱离器的脱离条件，即达到射钉弹26的爆炸条件时，其前端的铝电极8弹出撞向行程开关，在实现避雷器与电网脱离的同时触发行程开关，瞬间接通控制回路；此时延时继电器线圈得电，闭合其延时常开开关，延时继电器按设定的延时时长接通控制回路2分钟，在延时2分钟后再断开。在控制回路接通期间，基于NB-lOT的5G通讯模块得电并运行，向外发出避雷器故障信号，以让运维人员获知避雷器的故障情况及故障位置。延时2分钟时间到，延时常开开关断开，控制回路关断，通讯模块仅在避雷器故障时才通电工作，避免无效导通造成通讯装置的电能损失。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，包括避雷器主体、脱离器、接触吊环、通讯装置、支柱绝缘子、高压引线、连接棒和金属底座，所述支柱绝缘子和通讯装置均安装于金属底座上，所述避雷器主体位于支柱绝缘子旁侧，所述避雷器主体上端通过连接棒与连接于支柱绝缘子上端的高压引线连接，以实现与线路连接，所述脱离器横向侧装于避雷器主体下段旁侧，所述脱离器前端的电极套设于接触吊环上，并通过接触吊环与金属底座连接；所述通讯装置内设有具备无线通讯功能以发出故障信号的通讯模块及其控制回路，所述控制回路上设有行程开关以及延时继电器，所述脱离器前端的电极朝向行程开关并在避雷器损坏后弹出撞向行程开关，实现脱离的同时触发行程开关并接通控制回路及通讯模块设定时间。
2.根据权利要求1所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，还包括定位罩，所述定位罩上端与连接棒一端连接，所述连接棒另一端与连接于支柱绝缘子上端的高压引线连接；所述避雷器本体上端通过与定位罩相适应的结构卡设在定位罩下侧。
3.根据权利要求2所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，所述定位罩下部具有若干卡座，所述避雷器本体上端设有可插入定位罩内的弹簧套筒，所述弹簧套筒内插置有弹簧，所述弹簧套筒侧壁上设置有与卡座相对应的卡柱，以在避雷器本体向上顶入定位罩并旋转后，通过卡柱卡设在卡座上并压缩弹簧，实现避雷器本体的可靠安装，而在卡柱脱离卡座时实现避雷器本体的拆卸。
4.根据权利要求1所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，配设有绝缘操作杆，所述绝缘操作杆前端具有避雷器套筒，所述避雷器本体下端具有与绝缘操作杆的避雷器套筒相匹配的连接块，在避雷器损坏后，通过绝缘操作杆套住连接块，以进行带电更换避雷器。
5.根据权利要求1所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，所述脱离器为定向热爆脱离器，所述定向热爆脱离器包括金属外壳、接触弹簧、碳化硅电阻、钢电极、密封套、射钉弹和铝电极，所述金属外壳后端与避雷器本体连接，所述金属外壳前端具有型槽，所述型槽中部具有凸块，所述凸块经接触弹簧与碳化硅电阻紧密接触，所述碳化硅电阻与铝电极接触，从而使接触弹簧、碳化硅电阻和铝电极形成回路；所述钢电极套设于碳化硅电阻外侧，与碳化硅电阻并联，所述钢电极后端与接触弹簧连接，前端与铝电极之间存在小气隙；所述铝电极后侧部通过密封套与型槽口密封连接，所述铝电极与碳化硅电阻接触的后端部上开设有置弹孔，所述置弹孔中置入达到设定温度即爆破的射钉弹，所述射钉弹后端与碳化硅电阻接触。
6.根据权利要求5所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，当避雷器正常运行时，避雷器本体的泄漏电流通过碳化硅电阻回路泄放；当避雷器雷击动作时，过电压使钢电极与铝电极之间的气隙被打穿，从而将碳化硅电阻短路，雷电冲击电流从气隙和铝电极泄放，避免碳化硅电阻因多次通雷电流而发热；在避雷器损坏后，通过钢电极流经碳化硅电阻的泄漏电流增大，碳化硅电阻发热达到设定温度时，引起射钉弹爆破，爆破冲击力使铝电极弹出，脱离脱离器并撞向行程开关。
7.根据权利要求5所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，调节射钉弹中炸药配比，使射钉弹爆破的能量刚好能够使密封套裂解但不至于损坏金属外壳。
8.根据权利要求1所述的一种可感知故障的无间隙避雷器，其特征在于，所述通讯装置包括通讯盒以及设于通讯盒内的通讯模块、控制单元、延时继电器、行程开关、供电电池和控制回路，所述行程开关、供电电池和延时继电器的线圈连接于控制回路上，所述延时继电器的延时常开开关与行程开关并联，所述控制回路为控制单元和通讯模块供电；所述通讯盒正对于脱离器电极的位置开设有用于安装行程开关的通孔，所述行程开关的常开触点朝向脱离器的电极。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种可感知故障的无间隙避雷器的工作方法，其特征在于，当避雷器正常运行或雷击动作时，电流正常泄放；在避雷器损坏后，当达到脱离器的脱离条件时，其前端的电极弹出撞向行程开关，在实现避雷器与电网脱离的同时触发行程开关，瞬间接通控制回路；此时延时继电器线圈得电，闭合其延时常开开关，延时继电器按设定的延时时长接通控制回路一定时间；在控制回路接通期间，通讯模块得电并运行，向外发出避雷器故障信号，以让运维人员获知避雷器的故障情况及故障位置；延时时间到，延时常开开关断开，控制回路关断，避免无效导通造成通讯装置的电能损失。
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