CN210403376U - 一种单反冲灭弧装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单反冲灭弧装置，属于灭弧技术领域，装置包括支撑体、反冲管、裙边和反冲电极，所述反冲管设置在支撑体内，所述反冲管顶端开口设置，底部封闭设置，所述反冲电极设置在反冲管的底部，所述裙边设置在支撑体的外侧。本实用新型可以提升防雷装置安全能力，因为它是通过阻断电弧注入实现的。提高电力系统安全能力；装置灭弧能力的提升降低了电力系统的短路发生的概率，在各种自然界扰动之前，所有闪络点都能有效的终止，电力系统发生恶性突变之前，消除它，防雷的性价比提高。

Description

一种单反冲灭弧装置

技术领域

本实用新型涉及灭弧技术领域，尤其涉及一种单反冲灭弧装置。

背景技术

雷击会给电力设施带来不同形式的损伤和破坏，雷云放电在电力系统中会引起雷击过电压，分为直接雷击过电压和感应雷击过电压。雷击过电压可能对绝缘子、输电线造成损伤；输电线路发生雷击时引起的冲击闪络，导致线路绝缘子闪络，继而产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具，导致线路事故；雷电击打在输电线或避雷线上，可能会引起断股甚至断裂，使输电工作无法进行。

现有的“疏导型”防雷模式主要是在绝缘子(串)两端安装并联保护间隙，其结构简单、安装方便，但由于其没有灭弧功能模块，使系统中持续流入短路电流，只能依靠断路器切断短路电流，以“跳闸率换取事故率”，在一定程度上会使得雷击跳闸率有所提高，易造成线路巨大安全事故。同时因为短路电流的烧蚀作用，使得并联保护间隙绝缘配合失效，失去应用的功能。

现有的主动式灭弧并联间隙的电场大多属极不均匀电场，其伏秒特性很陡，难以与被保护绝缘的伏秒特性取得良好的配合。在传统绝缘配合中，如果进一步减小绝缘配合比，即缩短并联间隙的距离，并联间隙的静态击穿电压就会整定的过低，使主动式灭弧装置在内部过电压，甚至在工作过电压下频繁动作。

因此，针对上述所述问题，提出了一种单反冲灭弧方法，能使主动式灭弧并联间隙的伏秒特性变得更为平坦。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单反冲灭弧装置，解决背景中提到的技术问题。

一种单反冲灭弧装置，包括支撑体、反冲管、裙边和反冲电极，所述反冲管设置在支撑体内，所述反冲管顶端开口设置，底部封闭设置，所述反冲电极设置在反冲管的底部，所述裙边设置在支撑体的外侧。

进一步，所述支撑体底部设置有向内凹陷的内螺纹孔，所述内螺纹孔与外部固定装置螺纹连接。

进一步，本实用新型还包括外螺纹管和顶盖，所述顶盖设置在支撑体的顶端，所述外螺纹管设置在顶盖上，所述顶盖上设置有通孔，所述外螺纹管内部设置有导孔，所述导孔、通孔和反冲管设置在同一条直线上。

进一步，本实用新型还包括引弧电极，所述引弧电极设置为喇叭结构，所述喇叭结构的底部套设在外螺纹管内。

进一步，所述裙边的个数为若干个，等间距设置在支撑体的外侧，所述裙边设置为圆弧形结构。

进一步，所述反冲电极使用金属材料制成，所述反冲电极设置为半球形结构或者球形结构。

进一步，所述反冲管为支撑体从顶部向底部内挖设的空管，所述外螺纹管和顶盖均是使用导电材料制成，且一体设置而成。

进一步，所述单反冲灭弧装置并联安装在绝缘子两端或者安装在上电极和/或下电极。

在反冲管外专门设置一主体绝缘结构，反冲管竖直放置于该结构内部中。绝缘结构主体为一中空管体，管壁绝缘且有一定厚度，支撑体的内径稍大于反冲管的外径，使得反冲管能够放入其中。支撑体的下端内部设有内螺纹，用于固定在杆塔横担上。支撑体的外部设有裙边，设置裙边能够避免电弧在单反冲灭弧装置外部闪络，使电弧能够进入指定的单反冲灭弧装置内部。

反冲管放置方式为：反冲管封闭端朝向装置内部，反冲管开放端朝向装置开口(电弧入口处)。

为改善并联间隙处空气的伏秒特性，使伏秒特性更为平坦，更好地保护线路绝缘子，在单反冲灭弧装置的电弧入口处设置喇叭状的金属引弧电极。引弧电极置于装置外螺纹上，外螺纹置于装置顶盖上，顶盖置于装置开口上。其中，顶盖为绝缘或金属材料，顶盖与主体管固定形成一个半封闭空间，将反冲管封闭其中。顶盖中间有一小孔，小孔直径与反冲管内径相同，小孔为电弧进来的一个入口。外螺纹为金属材料，内部中空且有一定厚度，外螺纹内径与反冲管内径相同，外螺纹下端与下方的顶盖固定连接。外螺纹上端固定连接着喇叭状的金属引弧电极。外螺纹设置的目的：一方面，由于其材质为金属，能够对电弧起到牵引作用。另一方面，通过外螺纹的螺纹连接作用，能够将多个绝缘主体管连接起来，内部设置多个反冲管，使得反冲通道的整体长度变长，电弧的排放强度更高、顺畅性更高，外部的空腔效应更为剧烈；同时，单反冲绝缘占比比多反冲大的多，金属导电占比低，电弧抗重燃性更高。

本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：

(1)本实用新型可以提升防雷装置安全能力，因为它是通过阻断电弧注入实现的。

(2)提高电力系统安全能力；装置灭弧能力的提升降低了电力系统的短路发生的概率，在各种自然界扰动之前，所有闪络点都能有效的终止，电力系统发生恶性突变之前，消除它，防雷的性价比提高。

(3)通过设置喇叭状的引弧电极，能够改善间隙伏秒特性，更好地避免绝缘子发生闪络。

(4)单反冲灭弧仅设有一个接闪电极，绝缘占比比多反冲大的多，导电占比降低，电弧抗重燃性高；单反冲结构的电弧排放强度与顺畅性更高，外部的空腔效应更剧烈。

附图说明

图1是本实用新型的一种灭弧装置主视图。

图2是图2的实物结构示意图。

图3是本实用新型的另一种灭弧装置主视图。

图4是图4的实物结构示意图。

图5是本实用新型的反冲管剖面图。

图6是本实用新型的反冲原理图。

图中编号：1-支撑体、2-反冲管、3-裙边、4-内螺纹孔、5-引弧电极、6- 外螺纹管、7-顶盖、8-反冲电极。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。

如图1所示，根据本实用新型的一种单反冲灭弧装置，包括支撑体1、反冲管2、裙边3和反冲电极8，所述反冲管2设置在支撑体1内，所述反冲管 2顶端开口设置，底部封闭设置，所述反冲电极8设置在反冲管2的底部，所述裙边3设置在支撑体1的外侧。

电弧等离子体发生弹性形变。电弧等离子体在进入反冲管2入口时，首先物理形状发生改变，由粗电弧变成了极细的电弧，径向压力转成轴向压力，由于狭管反冲效应，在电弧反冲时喷出速度会加快。

电弧温升效应加剧。电弧变细后，电弧横截面积减小，根据公式

电弧电阻会大幅度上升。由于雷电弧在实际经验工作中常作为恒流源，根据公式w＝∫I²×RΔt可知，尽管冲击时时间仅有几微秒，但整体能量会增强，反冲管内敛性温度会升高。

压爆效应急剧增加。当温度的逐步升高使得电弧积累性的增加，又进一步加剧了压爆效应，使电弧喷射力度更大。

反冲管2为内部中空的半封闭管件，反冲管2封闭端采用金属反冲电极封闭，反冲管开放端端口设有金属材质的引弧电极，对电弧起到牵引作用。反冲管管壁的材料需为高强度耐高温耐高压绝缘材料，例如陶瓷等。高强度耐高温耐高压的非导电材料采用合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃中的任意一种。使用上述的材料具有灭弧阈值高的特点，采用高强度耐高温耐高压的非导电材料制成，从而使得灼烧的温度更高。

本实用新型实施例中，所述支撑体1底部设置有向内凹陷的内螺纹孔，所述内螺纹孔与外部固定装置螺纹连接。

本实用新型实施例中，还包括外螺纹管6和顶盖7，所述顶盖7设置在支撑体1的顶端，所述外螺纹管6设置在顶盖7上，所述顶盖7上设置有通孔，所述外螺纹管6内部设置有导孔，所述导孔、通孔和反冲管2设置在同一条直线上。

本实用新型实施例中，还包括引弧电极5，所述引弧电极5设置为喇叭结构，所述喇叭结构的底部套设在外螺纹管6内。所述裙边3的个数为若干个，等间距设置在支撑体1的外侧，所述裙边3设置为圆弧形结构。所述反冲电极8使用金属材料制成，所述反冲电极8设置为半球形结构或者球形结构。所述反冲管2为支撑体1从顶部向底部内挖设的空管，所述外螺纹管6和顶盖7均是使用导电材料制成，且一体设置而成。所述单反冲灭弧装置并联安装在绝缘子两端或者安装在上电极和/或下电极。裙边3的圆形半径均是不同的，一般设置两端的裙边3的半径相对较大，因为两端的电压会更高，从而更好的满足电弧的爬行距离，实现更好的灭弧。裙边3的个数为一般是5-7 个，设置的距离一般为60mm。

本申请中，如图6所示，可定义外电弧在入口处速度为v0，压强为p0，密度为ρ0，温度为T0。外电弧进入反冲组件后，形成的入口电弧速度v1，压强为p1，密度为ρ1，温度为T1。经过引弧组件后出口电弧速度v2，压强为 p2，密度为ρ2，温度为T2。外电弧通过入口进入反冲组件形成了内电弧，内电弧受到反冲组件壁的限制，直径被大尺度机械压缩，使得内电弧温度、密度、压强和速度均上升。不考虑电弧能量流失和摩擦作用，当入口电弧经过接闪组件实现弹性碰撞瞬间，认为v1＝-v2，即入口电弧速度大小与出口速度大小相等，方向相反。考虑电弧能量流失和摩擦作用，入口电弧经过接闪组件碰撞后，认为∣v2∣＜∣v1∣，即出口速度大小比入口速度小，方向相反。出口电弧受到入口电弧的阻碍作用，出口电弧直径比入口电弧直径小，使出口电弧的密度、温度和压强均比入口电弧的大，即ρ2＞ρ1，T2＞T1，p2＞p1，这些共同作用，使v2增速大于v1增速，即a2＞a1。随着出口电弧直径不断被压缩，使得出口电弧密度、温度和压强不断增大，最终形成v2＞v1，促使出口电弧从入口处冲出反冲组件。出口电弧以冲出反冲组件后，对外电弧形成空腔效应，破坏电弧连续性，削弱电弧能量，加速其截断和熄灭。

考虑到反冲组件中原有存在着空气，当电弧进入反冲组件后，形成的一系列效应和机制，使得反冲组件中的空气被压缩，造成反冲组件内气压升高，减小了电子的自由行程长度，削弱和抑制了电离过程，使电气绝缘强度显著提高，有利于电弧截断和熄灭。根据实验数据可知，当空气从0.1Mpa(1atm) 被压缩至2.8Mpa时，被压缩空气击穿电压可上升至标准空气击穿电压 (30kV/cm)的9～12倍，极大地提高了电气绝缘强度。反冲组件中原有的空气，受到反冲组件中温升效应和压升效应的影响，产生的喷射气流从反冲组件喷射并作用于外电弧，利用气流对外电弧的空腔效应，加速外电弧的对流、辐射和传导，使电弧由导电性转化为介质性，形成电弧自熄灭。

所述反冲管2为内部中空的半封闭管件，反冲管2封闭端采用金属接闪电极(反冲电极8)封闭，反冲管2开放端端口设有金属材质的引弧电极5，对电弧起到牵引作用。反冲管2管壁的材料需为高强度耐高温耐高压绝缘材料，例如陶瓷等。

在反冲管2外专门设置一主体绝缘结构(支撑体1)，反冲管2竖直放置于该结构内部中。绝缘结构主体为一中空管体，管壁绝缘且有一定厚度，主体管的内径稍大于反冲管2的外径，使得反冲管能够放入其中。主体管的下端设有内螺纹孔4，用于固定在杆塔横担上。主体管的外部设有裙边，设置裙边3能够避免电弧在单反冲灭弧装置外部闪络，使电弧能够进入指定的单反冲灭弧装置内部。

反冲管放置方式为：反冲管封闭端朝向装置内部，反冲管开放端朝向装置开口端(电弧入口处)。

为改善并联间隙处空气的伏秒特性，使伏秒特性曲线更为平坦，更好地保护线路绝缘子，在单反冲灭弧装置的电弧入口处设置喇叭状的金属引弧电极。引弧电极置于装置外螺纹上，外螺纹置于装置顶盖上，顶盖置于装置开口上。其中，顶盖为绝缘或金属材料，顶盖与主体管固定形成一个半封闭空间，反冲管封闭其中。顶盖中间有一小孔，小孔直径与反冲管内径相同，小孔为电弧进来的一个入口。外螺纹为金属材料，内部中空且有一定厚度，外螺纹内径与反冲管内径相同，外螺纹下端与下方顶盖固定连接。外螺纹上端固定连接着喇叭状的金属引弧电极。外螺纹设置的目的：一方面，由于其材质为金属，能够对电弧起到牵引作用。另一方面，通过外螺纹的螺纹连接作用，能够将多个绝缘主体管连接起来，内部放置多个反冲管，使得单反冲通道的整体长度变长，电弧的排放强度更高、顺畅性更高，外部的空腔效应更为剧烈；同时，单反冲绝缘占比比多反冲大的多，金属导电占比低，电弧抗重燃性更高。

该装置安装方式为：并联安装在绝缘子两端，可以是安装在上电极(低压侧)，或者是安装在下电极(高压侧)，又或者是同时安装在上、下电极。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种单反冲灭弧装置，其特征在于：包括支撑体(1)、反冲管(2)、裙边(3)和反冲电极(8)，所述反冲管(2)设置在支撑体(1)内，所述反冲管(2)顶端开口设置，底部封闭设置，所述反冲电极(8)设置在反冲管(2)的底部，所述裙边(3)设置在支撑体(1)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：所述支撑体(1)底部设置有向内凹陷的内螺纹孔，所述内螺纹孔与外部固定装置螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：还包括外螺纹管(6)和顶盖(7)，所述顶盖(7)设置在支撑体(1)的顶端，所述外螺纹管(6)设置在顶盖(7)上，所述顶盖(7)上设置有通孔，所述外螺纹管(6)内部设置有导孔，所述导孔、通孔和反冲管(2)设置在同一条直线上。

4.根据权利要求3所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：还包括引弧电极(5)，所述引弧电极(5)设置为喇叭结构，所述喇叭结构的底部套设在外螺纹管(6)内。

5.根据权利要求1所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：所述裙边(3)的个数为若干个，等间距设置在支撑体(1)的外侧，所述裙边(3)设置为圆弧形结构。

6.根据权利要求1所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：所述反冲电极(8)使用金属材料制成，所述反冲电极(8)设置为半球形结构或者球形结构。

7.根据权利要求4所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：所述反冲管(2)为支撑体(1)从顶部向底部内挖设的空管，所述外螺纹管(6)和顶盖(7)均是使用导电材料制成，且一体设置而成。

8.根据权利要求1所述的一种单反冲灭弧装置，其特征在于：所述单反冲灭弧装置并联安装在绝缘子两端或者安装在上电极和/或下电极。

Images