CN210245952U - 轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，属于轨道交通直流架空接触网防雷技术领域；与城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子配套使用，城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子包括腕臂、钢支柱，带外串联间隙避雷器包括避雷器本体、避雷器本体安装组件，避雷器本体通过避雷器本体安装组件安装在腕臂上，还包括半球电极、圆棒电极、圆棒电极安装组件，半球电极安装在避雷器本体上，圆棒电极通过圆棒电极安装组件安装在钢支柱上，圆棒电极中轴线与半球电极在水平摆动扇形面的圆心重合；实现外串联间隙距离始终保持不变，放电动作可靠；为短路电流提供避雷器本体‑半球电极‑圆棒电极‑钢支柱旁路泄放通道。

Description

轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器

技术领域

本实用新型涉及一种轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，属于轨道交通直流架空接触网防雷技术领域。

背景技术

城市轨道交通采用直流架空接触网牵引供电的露天路段，不可避免会受到雷电过电压的影响，由于接触网腕臂绝缘子的放电电压只有一百多千伏(实测典型腕臂绝缘子的正极性雷电冲击放电电压约为130kV)，耐雷水平低，直击雷耐雷水平约为1kA，感应雷耐雷水平约为9kA，雷电直击接触线或者击中接触网附近的大地、建筑物等，产生的直击雷过电压或感应雷过电压通常均会造成绝缘子闪络，有些路段还叠加了高架桥因素，雷击闪络概率进一步增加。由于直流系统的建弧率被认为是100％，绝缘子闪络即意味着牵引供电系统发生永久性接地短路故障，丧失对机车供电能力，直流短路电流电弧灼烧还容易造成绝缘子、金具等网上设备损坏。因此，在最新颁布的国家标准GB/T 37317—2019《轨道交通直流架空接触网雷电防护导则》中，明确规定：“架空接触网雷电防护应兼防直击雷过电压和感应雷过电压”、“综合考虑土壤电阻率、走廊沿线地闪密度分布、接触网导线对地高度等影响因素，按照技术经济优化原则实施差异化防护，应选用架空地线措施，配合选用金属氧化物避雷器措施”、“当采用架空地线措施后雷击跳闸率仍然大于6次/(100km·a)，还应在接触线绝缘子和下锚绝缘子旁并联安装轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器以加强雷电防护”。

中国专利ZL201010293966.0，公开了一种城市轨道交通接触网用球头电极避雷器，包括绝缘子，其特征在于：还包括避雷器本体、安装板组件、平板电极组件、球头电极和平板电极，避雷器本体安装在安装板组件上，安装板组件固定在绝缘子高压侧，球头电极安装在避雷器本体上，平板电极安装在平板电极组件上，平板电极组件固定在绝缘子低压侧，平板电极与球头电极之间形成空气间隙。所述的平板电极组件包括第一抱箍、第一螺杆和第一螺母，第一抱箍与平板电极固定连接，第一螺杆设置在第一抱箍的两侧，第一螺母设置在第一螺杆上。所述的安装板组件包括翻边板、第二抱箍、第二螺杆和第二螺母，翻边板一端设置有与避雷器本体相连接的圆孔，翻边板与第二抱箍相连接，第二螺杆设置在第二抱箍上，第二螺母设置在第二螺杆上。该型避雷器存在的缺陷或不完善的地方，一是平板电极的第一抱箍安装位置只能放在绝缘子的低压法兰上，而法兰的铸造外表面是一个不规则圆弧面，第一抱箍很难紧实贴合，现场操作难度大，长期运行后容易松动移位；二是极端情况下，近区直击雷造成避雷器本体短路损坏后，直流续流依然经平板电极—旋转底座—钢支柱通道入地，而旋转底座与腕臂之间因为是铰链连接结构，接触面接触电阻大、接触面小空气缝隙会打火，特别是短路位置靠近牵引变电所时，短路电流足够大，部件的热蚀损不可忽略，相比没有安装避雷器情况，因为放电动作概率提高，增加了蚀损程度。

中国专利ZL201020544581.2，公开了一种城市轨道交通接触网环电极避雷器，包括绝缘子和与绝缘子高压侧相连接高压横杆，还包括避雷器本体、环电极组件和安装板组件，安装板组件固定在高压侧横杆上，避雷器本体安装在安装板组件上，环电极组件固定在避雷器本体上，环电极组件与绝缘子之间形成空气间隙。所述的环电极组件包括环电极、金属上压板和金属下压板，环电极尾端通过金属上压板和金属下压板扣合连接后通过螺钉与避雷器本体电连接，金属上压板与金属下压板之间紧固连接。金属上压板和金属下压板紧固连接时可采用铆接或螺纹连接方式。所述的安装板组件包括翻边板、抱箍、螺杆和螺母，翻边板一端设置有与避雷器本体相连接的圆孔，翻边板与抱箍相连接，螺杆和螺母设置在抱箍上。抱箍可通过螺杆螺母将翻边板固定在高压侧横杆上。该型避雷器存在的缺陷或不完善的地方，一是环电极尾端通过金属上压板和金属下压板扣合连接后通过螺钉与避雷器本体电连接，二者间的间隙距离有严格的上下限范围要求，否则雷电放电通道会穿过环电极导致避雷器保护失效，并且长期运行外力下需要保证环电极与绝缘子始终处于同心圆位置，这对产品设计和现场安装都提出了很高的要求，从现场运行实际看，往往难以避免移位变形；二是避雷器本体雷击损坏后，直流续流依然经环电极—旋转底座—钢支柱通道入地，铰链连接部件热蚀损没有得到缓解。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，安装简单、放电动作可靠、为短路电流提供旁路泄放通道、部件强度高、安装稳固。

本实用新型所述轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，与城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子配套使用，城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子包括腕臂、钢支柱，轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器包括避雷器本体、避雷器本体安装组件，避雷器本体通过避雷器本体安装组件安装在腕臂上，还包括半球电极、圆棒电极、圆棒电极安装组件，半球电极安装在避雷器本体上，圆棒电极通过圆棒电极安装组件安装在钢支柱上，圆棒电极中轴线与半球电极在水平摆动扇形面的圆心重合。

半球电极与圆棒电极构成外串联间隙，并且圆棒电极中轴线与半球电极在水平摆动扇形面的圆心重合，实现外串联间隙距离始终保持不变，放电动作可靠。半球电极固定在避雷器本体上，圆棒电极通过圆棒电极安装组件安装在钢支柱上，避雷器本体通过避雷器本体安装组件安装在腕臂上，为短路电流提供避雷器本体-半球电极-圆棒电极-钢支柱旁路泄放通道。

优选地，避雷器本体低压端设置有低压金属法兰，半球电极为实心体，内侧中轴线上设置有与低压金属法兰配套的螺栓，半球电极安装在低压金属法兰上。

避雷器本体通过低压金属法兰，实现半球电极与避雷器本体的固定。

优选地，所述圆棒电极安装组件包括圆棒电极支架、第二抱箍，圆棒电极支架一侧固定在第二抱箍上，第二抱箍安装在钢支柱上；圆棒电极支架另一侧设置有槽型孔，圆棒电极一侧穿过槽型孔可拆卸固定在圆棒电极支架上。

调节圆棒电极在槽型孔上的位置，进而调整圆棒电极中轴线与半球电极在水平摆动扇形面的圆心重合。

优选地，圆棒电极穿过槽型孔一侧设置有螺纹。

圆棒电极一侧穿过槽型孔与圆棒电极支架通过螺纹和配套螺母连接，当然也可以铆接。

优选地，所述避雷器本体安装组件包括避雷器本体支架、第一抱箍，避雷器本体高压端设置有高压金属法兰，高压金属法兰安装在避雷器本体支架一侧，避雷器本体支架另一侧固定在第一抱箍上，第一抱箍安装在腕臂上。

优选地，避雷器本体支架长度方向贯穿设置一条加强筋，增强避雷器本体支架的整体强度以抵御接触网运行振动干扰。

优选地，高压金属法兰两侧设置两个安装孔，避雷器本体支架上设置有与高压金属法兰连接的通孔。

避雷器本体与避雷器本体支架间采用双螺栓连接紧固，双螺栓穿过高压金属法兰两侧的两个安装孔和通孔固定。

优选地，第一抱箍包括上弯板、与上弯板扣合的下弯板，避雷器本体支架与下弯板连接。

第一抱箍扣合抱箍于腕臂，第一螺杆设置在第一抱箍的两侧，第一螺母设置在第一螺杆上，通过第一螺杆和第一螺母使第一抱箍扣合抱箍于腕臂。

优选地，第二抱箍包括前翻板、与前翻板扣合的后翻板，圆棒电极支架与前翻板连接。

第二抱箍扣合抱箍于腕臂钢支柱，第二螺杆设置在第一抱箍的两侧，第二螺母设置在第二螺杆上，通过第二螺杆和第二螺母使第二抱箍扣合抱箍于腕臂钢支柱。

优选地，半球电极的直径范围为50mm-80mm，圆棒电极的横截面直径范围为16mm-25mm。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、半球电极与圆棒电极构成外串联间隙，并且圆棒电极中轴线与半球电极在水平摆动扇形面的圆心重合，实现外串联间隙距离始终保持不变，确保了避雷器放电动作电压的稳定性。

2、半球电极固定在避雷器本体上，圆棒电极通过圆棒电极安装组件安装在钢支柱上，避雷器本体通过避雷器本体安装组件安装在腕臂上，为短路电流提供避雷器本体-半球电极-圆棒电极-钢支柱旁路泄放通道。

3、避雷器本体和圆棒电极分别通过第一抱箍和第二抱箍安装到腕臂和钢支柱上，接触面平坦、规则，安装受力均匀，结合更紧密，相比抱箍安装到腕臂绝缘子的端部法兰上更佳稳固，不存在受力位移的风险，现场操作更简单。

4、避雷器本体支架长度方向贯穿设置一条加强筋，增强避雷器本体支架的整体强度以抵御接触网运行振动干扰；避雷器本体与避雷器本体支架间采用双螺栓连接紧固，确保避雷器本体安装可靠、长期运行不松动。

附图说明

图1是本实用新型所述轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器的结构示意图；

图2是本实用新型所述避雷器本体及避雷器本体安装组件的结构示意图；

图3是本实用新型所述半球电极的结构示意图；

图4是本实用新型所述避雷器本体支架的结构示意图；

图5是本实用新型所述圆棒电极安装组件的结构示意图；

图6是本实用新型所述轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器的使用状态图。

图中：1、避雷器本体；101、伞裙；102、高压金属法兰；103、低压金属法兰；2、半球电极；201、螺栓；3、第一抱箍；301、上弯板；302、下弯板；4、圆棒电极；5、避雷器本体支架；501、加强筋；502、通孔6、圆棒电极支架；601槽型孔；7、第二抱箍；701、前翻板；702后翻板；703、第二螺杆；8、绝缘子；9、腕臂；10、旋转底座；11、钢支柱。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

实施例1

如图1-5所示，本实用新型所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，与城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子配套使用，包括避雷器本体1、避雷器本体安装组件，避雷器本体1安装在避雷器本体安装组件上，还包括半球电极2、圆棒电极4、圆棒电极安装组件，半球电极2安装在避雷器本体1上，圆棒电极4安装在圆棒电极安装组件上，圆棒电极4中轴线与半球电极2在水平摆动扇形面的圆心重合，圆棒电极4与半球电极2构成外串联间隙。

避雷器本体1采用若干圆饼状金属氧化物电阻片内置于玻璃纤维环氧树脂筒内、玻璃纤维环氧树脂筒经高压端高压金属法兰102和低压端低压金属法兰103密封、在低压金属法兰103内侧与电阻片结合部位设置金属弹簧压紧电阻片的工艺制作而成，在玻璃纤维环氧树脂筒的外表面一次注塑成型复合硅橡胶外套和伞裙101。

如图3所示，半球电极2为实心体，内侧中轴线上设置有与低压金属法兰103配套的螺栓201，半球电极2通过螺栓201安装在低压金属法兰103上，实现半球电极2与避雷器本体1的固定。安装时螺栓表面涂抹螺纹紧固胶。

所述避雷器本体安装组件包括避雷器本体支架5、第一抱箍3，避雷器本体1高压端设置有高压金属法兰102，高压金属法兰102安装在避雷器本体支架5一侧，避雷器本体支架5另一侧固定在第一抱箍3上，第一抱箍3安装在腕臂9上。

高压金属法兰102两侧设置两个安装孔，避雷器本体支架5上设置有与高压金属法兰102连接的通孔502。通孔502为螺纹孔，避雷器本体1与避雷器本体支架5间采用双螺栓连接紧固，双螺栓穿过高压金属法兰102两侧的两个安装孔和通孔502固定。避雷器本体支架5与第一抱箍3组合经两套第一螺杆和第一螺母紧固成为一个整体，环抱紧腕臂9。为了增强避雷器本体支架5的整体强度以抵御接触网运行振动干扰，避雷器本体支架5长度方向贯穿设置一条加强筋501。

第一抱箍3包括上弯板301、与上弯板301扣合的下弯板302，避雷器本体支架5与下弯板302连接，雷器本体支架5与下弯板302可通过焊接连接。

所述圆棒电极安装组件包括圆棒电极支架6、第二抱箍7，圆棒电极支架6一侧固定在第二抱箍7上，第二抱箍7安装在钢支柱11上；圆棒电极支架6另一侧设置有槽型孔601，圆棒电极4一侧穿过槽型孔601可拆卸固定在圆棒电极支架6上。

圆棒电极4穿过槽型孔601一侧设置有螺纹，经螺母紧固到圆棒电极支架6。目的是调节圆棒电极3的中轴线正好处于腕臂9与旋转底座10铰链中心点的正下方，这样，腕臂9随着接触线的伸缩以铰链中心点为圆心作水平扇面摆动时，可以始终保持半球电极2与圆棒电极3间的外串联空气间隙距离不变。

第二抱箍7包括前翻板701、与前翻板701扣合的后翻板702，圆棒电极支架6与前翻板701连接。第二抱箍7扣合抱箍于腕臂9钢支柱11，第二螺杆703设置在第一抱箍3的两侧，第二螺母设置在第二螺杆703上，通过第二螺杆703和第二螺母使第二抱箍7扣合抱箍于腕臂9钢支柱11。圆棒电极支架6与前翻板701可通过焊接连接。

半球电极2、圆棒电极4、避雷器本体支架5、圆棒电极支架6、第一抱箍3、第二抱箍7的材料可选择为铝材、钢材、铜材，表面做防腐蚀处理。

半球电极2的直径范围为50mm-80mm，圆棒电极3的横截面直径范围为16mm-25mm。

避雷器本体1的关键参数为：额定电压取值范围为13kV～17kV，标称放电电流取值5kA或10kA，4/10μs冲击电流值为65kA或100kA，2ms方波电流取值为150A或400A，其他参数按照国家标准GB/T 32520—2016《交流1kV以上架空输电和配电线路用轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器(EGLA)》规定执行。

轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器的正极性50％雷电冲击放电电压取值范围为70kV-110kV，以放电电压来控制外串联间隙距离。

如图6所示，本实用新型所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，与城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子配套使用。第一抱箍3安装在绝缘子8的腕臂9上，腕臂9与旋转底座10铰链连接，旋转底座10安装在钢支柱11；第二抱箍7安装到钢支柱11上。

本实用新型所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器工作原理如下：

正常运行时，由于半球电极2和圆棒电极4构成的外串联间隙隔离，避雷器本体1不承受系统直流运行电压；在幅值足够高的感应雷或直击雷过电压作用下，避雷器本体1呈低阻抗，外串联间隙被击穿，雷电能量通过电阻片释放，限制了绝缘子两端的过电压，防止绝缘子沿面闪络放电。极端工况下，避雷器本体1短路损坏后，直流续流电流沿着避雷器本体1-半球电极2-圆棒电极4-钢支柱11通道泄放分流，保护腕臂9与旋转底座10连接铰链不易发生电弧蚀损。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而己，并不以本实用新型为限制，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的均等修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (10)

1.一种轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，与城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子配套使用，城市轨道交通直流架空接触网腕臂绝缘子包括腕臂(9)、钢支柱(11)，轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器包括避雷器本体(1)、避雷器本体安装组件，其特征在于：还包括半球电极(2)、圆棒电极(4)、圆棒电极安装组件，半球电极(2)固定在避雷器本体(1)上，避雷器本体(1)通过避雷器本体安装组件安装在腕臂(9)上，圆棒电极(4)通过圆棒电极安装组件安装在钢支柱(11)上，圆棒电极(4)中轴线与半球电极(2)在水平摆动扇形面的圆心重合。

2.根据权利要求1所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：避雷器本体(1)低压端设置有低压金属法兰(103)，半球电极(2)为实心体，内侧中轴线上设置有与低压金属法兰(103)配套的螺栓(201)，半球电极(2)安装在低压金属法兰(103)上。

3.根据权利要求1或2所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：所述圆棒电极安装组件包括圆棒电极支架(6)、第二抱箍(7)，圆棒电极支架(6)一侧固定在第二抱箍(7)上，第二抱箍(7)安装在钢支柱(11)上；圆棒电极支架(6)另一侧设置有槽型孔(601)，圆棒电极(4)一侧穿过槽型孔(601)可拆卸固定在圆棒电极支架(6)上。

4.根据权利要求3所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：圆棒电极(4)穿过槽型孔(601)一侧设置有螺纹。

5.根据权利要求1或2所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：所述避雷器本体安装组件包括避雷器本体支架(5)、第一抱箍(3)，避雷器本体(1)高压端设置有高压金属法兰(102)，高压金属法兰(102)安装在避雷器本体支架(5)一侧，避雷器本体支架(5)另一侧固定在第一抱箍(3)上，第一抱箍(3)安装在腕臂(9)上。

6.根据权利要求5所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：避雷器本体支架(5)长度方向贯穿设置一条加强筋(501)。

7.根据权利要求6所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：高压金属法兰(102)两侧设置两个安装孔，避雷器本体支架(5)上设置有与高压金属法兰(102)连接的通孔(502)。

8.根据权利要求5所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：第一抱箍(3)包括上弯板(301)、与上弯板(301)扣合的下弯板(302)，避雷器本体支架(5)与下弯板(302)连接。

9.根据权利要求3所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：第二抱箍(7)包括前翻板(701)、与前翻板(701)扣合的后翻板(702)，圆棒电极支架(6)与前翻板(701)连接。

10.根据权利要求1或2所述的轨道交通直流架空接触网腕臂用带外串联间隙避雷器，其特征在于：半球电极(2)的直径范围为50mm-80mm，圆棒电极(4)的横截面直径范围为16mm-25mm。

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