CN201051641Y - 带外串间隙的避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带外串间隙的避雷器，避雷器由绝缘子、架设于绝缘子上的绝缘导线及设置于绝缘子附近的避雷器本体和放电电极组成，绝缘导线用金属线捆扎在绝缘子顶部，放电电极设置在绝缘导线的下方并与避雷器本体的高压端相连，避雷器本体的地端通过安装板与安装绝缘子的横担相连，放电电极与绝缘导线之间设有空气间隙。它有效地解决目前绝缘导线受雷击易断线的问题，具有结构简单、安装简易、放电分散性小及间隙距离调节方便的特点，适用于10kV针式、柱式或复合的各种绝缘子的架空绝缘导线线路。

Description

带外串间隙的避雷器

技术领域

本实用新型涉及一种架空线路的避雷器，尤其是一种防止10kV系统架空绝缘导线雷击损坏的带外串间隙的避雷器。

背景技术

近年来，为了减少树木、鸟害、雨雪等外部原因引起的架空配电线路故障，提高供电可靠性，缩小线路走廊，国内外的配电网架空线路中大量采用绝缘导线，但架空绝缘导线因雷击而断线的问题却十分突出，并随着绝缘导线线路长度增加而急剧上升，已成为严重威胁配电网线路安全运行的主要问题。如何妥善解决雷击断线问题，确保配电网的安全运行已经成为一个十分迫切需要解决的重要问题。

雷击过电压作用于裸导线引起闪络时，工频短路电流电弧在电磁场力的作用下沿着导线向背离电源方向滑动，不会集中在某一点烧灼，所以不会烧伤导线。而雷击绝缘导线引起闪络，导线绝缘层形成为一小针孔，接续的工频短路电流电弧受绝缘层的阻隔，弧根只能在集中在针孔处燃烧而不能沿导线滑移，加之导线的张力，这样在极短的时间内导线就会被整齐地烧断，因此，架空绝缘导线的雷击断线故障率大大高于裸导线。

目前绝缘导线雷击断线的相应防范措施大致为：

1.改进导线的材料、结构形式，使金属导体耐温提高，散热更好，股间不易渗水；

2.采用新型限流式开关，一旦出现工频短路电流，开关会自动限制工频续流，防止断线；

3.绝缘子两侧导线局部采取加强绝缘、延长(雷击后)工频干弧闪络路径、从而降低工频续流建弧率；

上述几种措施在国外已有应用，在我国尚待开发。

4.架空避雷线：同杆架设架空避雷线，这是一种投资较大的传统方法。但是，由于配电线路的绝缘水平较低，雷击架空避雷线后非常容易造成反击闪络，仍然会引发工频续流熔断绝缘导线。

根据架空绝缘导线雷击断线机理分析可以看出，限制雷电流引起的工频续流的幅值(限流)或防止工频续流集中于击穿的针孔处燃烧(分流)是防止架空绝缘导线线路雷击断线事故的主要方法。

(1)“分流”就是将绝缘子附近的绝缘导线剝开，局部裸露，在导线剝离处装有特制金具，使其与绝缘子横担处形成一个远小于绝缘子干弧距离的放电间隙。当雷击时，会“优先”击穿此间隙，而不击穿导线绝缘层，使工频电弧的弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧毁。例如，芬兰在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层采用闪络保护型线夹；瑞典和美国将绝缘子两侧的绝缘导线剥离一段绝缘层并加装防弧线夹；日本将绝缘子处的导线绝缘层剥离，采用放电钳位绝缘子；中国采用穿刺引弧线夹等。

“分流”的方式局部剝开导线绝缘层，然后再加以遮盖，存在众多的密封和绝缘缺陷，使一根原本完好的绝缘导线变得千疮百孔，长期运行后，水分会沿剝离处慢慢渗入至导线内部，容易在线路弧垂最低点处产生积聚水分并形成电化学腐蚀，运行至六、七年后会发生腐蚀断线事故。

由于放电间隙距离远小于绝缘子的干弧距离，使增大绝缘子的爬距及干弧距离变得毫无意义，而一旦遭雷击线路变得更易击穿闪烙和跳闸。同时，由于没有限流措施，工频续流会严重烧损横担与特制金具，而使其成为易耗品。

(2)“限流”就是限制雷击闪络后工频续流值而不起弧。

a.配电型无间隙型金属氧化物避雷器

近年来，人们利用氧化锌电阻片非线性和快速阻断工频续流的特性，广泛应用于线路以限制雷电过电压，取得了较好的效果。

但由于无间隙避雷器要与导线直接连接，须剝开绝缘导线，也破坏了导线的绝缘和密封。避雷器故障时会造成系统死接地，影响线路的正常供电，同时带来年度维护工作量大及查找故障点困难的问题，因此在线路上应该慎用。

b.日本很早就大量采用过电压保护器即带外串环状间隙金属氧化物避雷器，这在教科书上也有记载。避雷器由本体(由非线性电阻片组成)及串联放电间隙(圆环状电极)组成，圆环状电极套在针式绝缘子上，与导线间并不直接联接，(这样不需剝开绝缘层)而是与导线间形成一定距离的间隙。当雷击导线时，外串环状间隙首先放电。雷电流经氧化锌非线性电阻片释放，降低了导线和地之间的电位差，保证绝缘子不再闪络，从而避免线路跳闸停电，而雷电流过后，非线性电阻片等效电阻瞬间增大，工频续流则被截断，因此不会烧损导线与放电间隙。

但中国有中国的国情，适合日本的东西未必适合中国，首先是绝缘子就不一样：国外圆环状电极大多配用的是外表光伞，内藏式大泄漏爬距的针式绝缘子，圆环电极与绝缘子间的间隙调整方便。而我国绝缘架空线路采用PS-15/3.0或PS-15/5.0线路柱式绝缘子较多，外表并不是光伞裙，也有用其它绝缘子的，伞径、高度各不相同。圆环状电极须套在绝缘子上，与绝缘子的外形尺寸有关，适用范围很小，安装时须X、Y、Z三个方向调整，较麻烦，且安装后易受力变化而引起间隙变形，与绝缘子的伞裙距离变小，易被短路，如冬天的冰雪。

由此可见，这些措施都存在不同程度的缺点，不能有效解决绝缘导线雷击断线的问题。公告日为2006年12月13日的授权公告号CN2847475Y公开了一种保护绝缘导线用带外串联间隙金属氧化物避雷器，采用了部分裸露或刺穿绝缘导线并加装放电电极的办法，起到分散电弧、防止雷击断线的作用，但这种方法需要剥开或刺穿绝缘导线再加装放电电极，不但结构复杂，操作繁琐，而且影响线路的整体绝缘性能和二次利用。

实用新型内容

本实用新型为解决目前绝缘导线的雷击断线问题提供了一种可以防止绝缘导线雷击断线的带外串间隙的避雷器。

本实用新型为达到上述技术目的所采用的具体技术方案为：带外串间隙的避雷器，由绝缘子、架设于绝缘子上的绝缘导线及设置于绝缘子附近的避雷器本体和放电电极组成，绝缘导线用金属线捆扎在绝缘子顶部，放电电极设置在绝缘导线的下方并与避雷器本体的高压端相连，避雷器本体的地端通过安装板与安装绝缘子的横担相连，放电电极与绝缘导线之间设有空气间隙。由于在避雷器本体上设置了空气间隙，运行电压加载在空气间隙上，由于间隙距离足够大，因此运行电压可以长期施加而不击穿，因此在正常情况下避雷器本体不承载工频运行电压，因此避雷器本体不存在运行老化问题，使用寿命较长，即使由于某种原因造成避雷器本体击穿，也不会造成死接地，影响线路正常运行。而因雨雪、人为等原因造成间隙被短路，因避雷器本体采用无间隙避雷器的参数，因而也可长期运行，从而实现双保险。当绝缘导线遭受雷击时，放电电极与绝缘导线间的空气间隙会击穿，雷电流通过放电电极、避雷器本体、安装板、横担入地。雷击过电压过后，避雷器本体迅速遮断电弧电流，恢复到正常运行状态，避免绝缘导线因工频电弧电流长时灼烧而断线，由此对电网中的绝缘导线起到了保护作用。

作为优选，放电电极与避雷器本体的高压端之间设有伸缩螺杆，调节伸缩螺杆，放电电极与避雷器本体的高压端之间的距离随之改变。调节伸缩螺杆旋入避雷器本体上部螺孔的深度可方便地改变放电电极与避雷器本体高压端之间的距离，从而调整放电电极与绝缘导线之间的空气间隙的距离，以适应各种线路结构对空气间隙的要求，这是间隙距离安装现场的粗调。

作为优选，放电电极为开口向上U形电极。U形放电电极与绝缘导线之间的空气间隙距离应随不同绝缘子的雷电冲击闪络电压而改变。空气间隙距离大则雷电冲击闪络电压高，反之则低。空气间隙过小，很低的过电压(并未威胁到绝缘子的安全)就被击穿是不妥的。空气间隙的雷电冲击闪络电压是绝缘子的50％-85％为宜，以确保雷电过电压降临时，是空气间隙并通过避雷器本体先放电，而不是绝缘子放电或两者同时放电，因为这样就起不到保护作用。由于不同线路中的绝缘子高度、雷电冲击闪络电压及导线的弧垂是不同的，因此必须通过现场调节空气间隙的距离以达到要求。

作为优选，避雷器本体的轴心线与绝缘子的轴心线是互为夹角的结构，其夹角为10至30度，且避雷器本体的高压端较地端远离绝缘子，绝缘子可以是针式瓷绝缘子、柱式瓷绝缘子或柱式复合绝缘子。夹角的大小可因不同型号绝缘子的高度而改变，绝缘子结构高，夹角小，反之夹角就大。当避雷器本体及避雷器本体上部的U型放电电极高度一定时，改变夹角的大小实际改变U型放电电极与绝缘导线间的空气间隙的距离，这是针对使用不同绝缘子的线路的设计调整。

作为优选，安装板上设有滑动槽，避雷器本体通过螺栓固定在滑动上。安装板和横担为金属件，并通过导线接地。滑动槽的设置可以使避雷器本体在安装板上的一定范围内移动，以适应各种线路结构对避雷器本体的安装要求。调整避雷器本体在安装板滑槽的位置，可以调节避雷器本体上部的U型放电电极与绝缘导线间的空气间隙的距离，这是间隙距离安装现场的微调。

作为优选，避雷器本体为氧化锌非线性电阻片组成，设置在绝缘子负荷侧。氧化锌避雷器具有响应特性快，无续流等特点，可以在过电压过后迅速遮断电弧电流。同时实践表明，在电磁力和热应力的综合作用下，工频续流电弧是偏离电源侧燃烧的，因此，避雷器本体安装在绝缘子的负荷侧，其避雷效果更好。

本实用新型的有益效果是：它有效地解决了目前绝缘导线受雷击易断线的问题并有以下优点：

1.本实用新型具有无间隙氧化锌避雷器的优点，动作响应快，无续流，保护残压水平低。

2.由于本实用新型具有外串间隙，避雷器本体平时不承载系统运行电压，使避雷器本体不存在运行老化问题，所以寿命较长，即使避雷器本体损坏时，因有间隙隔离工频电压，也不存在送不上电的问题。

3.避雷器本体直接采用无间隙避雷器的参数。这样当间隙被雨雪及外物短路时避雷器也可长期运行。

由于上述的设计，本实用新型可适用于使用不同绝缘子的许多线路。安装时只须在一个方向调节放电电极与绝缘导线间的空气间隙距离达到规定要求即可。具有结构简单、安装简易、放电分散性小及间隙距离调节方便的特点，适用于10kV针式、柱式或复合的各种绝缘子的架空绝缘导线线路。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。

附图1是本实用新型带外串间隙的避雷器的一种结构示意图。

附图2是附图1的右视图。

具体实施方式

实施例1

在如图1图2所示的实施例1中，带外串间隙的避雷器由柱式瓷绝缘子1、架设于绝缘子1上的绝缘导线3及设置于绝缘子1附近的避雷器本体2和放电电极6组成，绝缘导线3用铝线4捆扎在绝缘子1顶部。放电电极6设置在绝缘导线3的下方，为开口向上U形电极，U形电极的两端设有向下的小圆弧，放电电极6与绝缘导线3之间设有空气间隙。空气间隙的雷电冲击闪络电压是绝缘子的75％，间距约50毫米。放电电极6的底部连接伸缩螺杆5，伸缩螺杆5的下端与避雷器本体2上的高压端螺接，避雷器本体2的地端通过扁铁制作的安装板8与安装绝缘子1的角钢横担7相连，横担7上设有接地导线。安装板8上设有滑动槽，避雷器本体2通过螺栓固定在滑动槽上。避雷器本体2为氧化锌非线性电阻片组成，工作电压10kV，设置在绝缘子1的负荷侧。避雷器本体2的轴心线与绝缘子1的轴心线是互为夹角的结构，其夹角为20度，且避雷器本体2的高压端较地端远离绝缘子1。

线路正常运行时，由于空气间隙的存在与绝缘导线3外皮的绝缘作用，避雷器本体2不承载系统运行电压，空气间隙被雨雪及异物短路时，绝缘导线3外皮的绝缘作用以及避雷器本体2本身可以承受运行电压，因此可以保证线路的正常运行。雷击发生时，线路的电压上升，当上升到足以对线路绝缘造成威胁时，绝缘导线3以及避雷器本体2上方的空气间隙被击穿，其放电路径为绝缘导线3或绝缘导线3上的捆绑铝线4与放电电极6、避雷器本体2、安装板8、横担7及地之间。由于氧化锌避雷器本体2具有非线性、响应特性快，无续流等特点，在雷击过电压过后避雷器本体2迅速遮断电弧电流，又恢复到正常运行状态。这样绝缘导线3就不会因电弧电流长时灼烧而断线，由此对电网中的绝缘导线起到了保护作用。

Claims (6)

1.一种带外串间隙的避雷器，由绝缘子、架设于绝缘子上的绝缘导线及设置于绝缘子附近的避雷器本体和放电电极组成，其特征是：绝缘导线(3)用金属线(4)捆扎在绝缘子(1)顶部，放电电极(6)设置在绝缘导线(3)的下方并与避雷器本体(2)的高压端相连，避雷器本体(2)的地端通过安装板(8)与安装绝缘子(1)的横担(7)相连，放电电极(6)与绝缘导线(3)之间设有空气间隙。

2.根据权利要求1所述的带外串间隙的避雷器，其特征在于所述的放电电极(6)与避雷器本体(2)的高压端之间设有伸缩螺杆(5)，调节伸缩螺杆(5)，放电电极(6)与避雷器本体(2)的高压端之间的距离随之改变。

3.根据权利要求1所述的带外串间隙的避雷器，所述的放电电极(6)为开口向上U形电极。

4.根据权利要求1所述的带外串间隙的避雷器，其特征在于所述的避雷器本体(2)的轴心线与绝缘子(1)的轴心线是互为夹角的结构，其夹角为10至30度，且避雷器本体(2)的高压端较地端远离绝缘子(1)。

5.根据权利要求1所述的带外串间隙的避雷器，其特征在于所述的安装板(8)上设有滑动槽，避雷器本体(2)通过螺栓固定在滑动槽的上。

6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的带外串间隙的避雷器，其特征在于安装板(8)和横担(7)为金属件，并通过导线接地。

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