CN214673451U - 一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，属于防雷灭弧技术领域，包括绝缘壳体，绝缘壳体的下段内设置有液体存储槽，上段的内部设置有反冲管存储孔，反冲管存储孔内放置反冲管，反冲管的内侧与液体存储槽连通，液体存储槽的内设置有绝缘液体。本发明气体灭弧结构使得装置频繁动作不会产生多少损耗，没有热量叠加，不会形成热击穿和硬短路，解决了安全隐患问题，防雷的性价比提高，装置的耐用性、经济性强。

Description

一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置

技术领域

本发明涉及防雷灭弧技术领域，尤其涉及一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置。

背景技术

雷电对输电线路安全运行危害极大，随着电网规模的日渐庞大，低压配电网的安全性问题越来越突出。由于配电网的耐雷水平比较低，当遭受雷击时，浪涌抑制器会频繁动作以消除雷电过电压。在频繁动作过程中，浪涌抑制器容易损坏，故障率升高，长久使用会逐渐失去保护作用。浪涌抑制器的动作阈值很低，当相邻地区遭受雷击时，就会在浪涌抑制器上形成电流、电压、热量的叠加，即把空间上的叠加转换成时间上的叠加，使得装置耐受雷电冲击的能力降低，进而加剧装置保护作用的恶化。浪涌抑制器在多重雷击作用下易造成装置残压超标，装置内的热量不断叠加，易造成热击穿，进而导致硬短路，造成被保护设备损坏。

现有的浪涌抑制器一般采用三级防雷标准，安装数量庞大，当发生故障时，故障点难以查找，导致大量的维护成本和维护时间。为了改善上述问题，故提出一种抗叠加性号、抗冲击性强、残压和热量不超标、免维护的气体灭弧浪涌抑制器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，解决现有配电网遭受雷击时，在电力线路上会产生雷击过电压并在电力线缆周围产生强大的电磁脉冲，造成线路上产生浪涌电压，并沿着线路进入设备的输入端口，对电子设备和建筑物造成危害的技术问题。通过反冲管的反冲作用对雷击强度进行衰减，然后再通过与绝缘油的配合熄灭电弧，避免发生热击穿，造成短路。

一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，包括绝缘壳体，绝缘壳体的下段内设置有液体存储槽，上段的内部设置有反冲管存储孔，反冲管存储孔内放置反冲管，反冲管的内侧与液体存储槽连通，液体存储槽的内设置有绝缘液体。

进一步地，反冲管包括陶瓷管体、顶部套盖板、固定装置、底部套盖板和绝缘覆盖层，顶部套盖板设置在陶瓷管体的顶部，底部套盖板设置在陶瓷管体的底部，固定装置穿过顶部套盖板和底部套盖板，并固定设置，绝缘覆盖层设置在陶瓷管体的外侧，顶部套盖板上设置有反冲喷孔，底部套盖板与外部金具连接。

进一步地，陶瓷管体内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体的内部中空孔与反冲喷孔设置在同一条直线上。

进一步地，顶部套盖板包括顶盖板套盖和顶盖板沿边，顶盖板套盖设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边设置在顶盖板套盖的底部侧边上。

进一步地，固定装置设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边和底部套盖板上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母拧紧设置。

进一步地，绝缘覆盖层设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母、顶盖板沿边和底部套盖板上，并包合陶瓷管体。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明气体灭弧结构使得装置频繁动作不会产生多少损耗，没有热量叠加，不会形成热击穿和硬短路，解决了安全隐患问题，防雷的性价比提高，装置的耐用性、经济性强，能够达到8年以上的免维护期，反冲灭弧压力峰值与冲击大陡度电弧预击穿时间同步，冲击电弧在刚刚形成之时立即被截断，截断电弧的压力巨大，灭弧压力达到100个大气压，如此大的压力峰值时间出现在冲击预击穿瞬间，压力持续时间久，电弧热产生的液体气泡和热蒸发效应存储大量动能，能够持久释放灭弧压力。

附图说明

图1为本发明剖面图。

图2为本发明反冲管剖面图。

图3为本发明反冲管结构没有安装环氧树脂的俯视图。

图4为本发明反冲管结构的顶部套盖板结构示意图。

图中标号：1-陶瓷管体；2-顶部套盖板；2.1-顶盖板套盖；2.2-顶盖板沿边；2.3-顶盖板沿边固定孔；3-螺母；4-固定装置；5-底部套盖板；6-绝缘覆盖层； 7-反冲管；8-绝缘壳体；9-反冲管存储孔；10-液体存储槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。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发明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发明的这些方面。

一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，如图1所示，包括绝缘壳体8，绝缘壳体8的下段内设置有液体存储槽10，上段的内部设置有反冲管存储孔9，反冲管存储孔9内放置反冲管7，反冲管7的内侧与液体存储槽10连通，液体存储槽10的内设置有绝缘液体。反冲管一端开口朝上，固定在外部绝缘框架中，以防止在大电流、大电压的冲击下反冲管位置改变，影响装置灭弧效果。反冲管的另一端接近但不浸入下端的绝缘油，当反冲管截断电弧并产生反向气流时，也会有反作用力施加在绝缘油表面，使少量绝缘油进入反冲管底部。反冲管中的剩余电弧使一部分绝缘油迅速分解为氢气，使电弧的热量散发，加速电弧的截断过程。

本发明实施例中，如图2-3所示，反冲管9包括陶瓷管体1、顶部套盖板2、固定装置4、底部套盖板5和绝缘覆盖层6，顶部套盖板2设置在陶瓷管体1 的顶部，底部套盖板5设置在陶瓷管体1的底部，固定装置4穿过顶部套盖板2和底部套盖板5，并固定设置，绝缘覆盖层6设置在陶瓷管体1的外侧，顶部套盖板2上设置有反冲喷孔，底部套盖板5与外部金具连接。陶瓷管体1 内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体1的内部中空孔与反冲喷孔设置在同一条直线上。首先在反冲管的上下两端用环氧树脂分别紧密粘合一带凹槽的圆形钢板，其中反冲管上端的钢板中心有开孔，大小与反冲管的孔径大小一致。在钢板上还有4个能安装绝缘螺栓的圆孔，均匀分布在钢板外围。8个螺母分别用在4个绝缘螺杆的上下端，起到固定反冲管位置的作用。为避免雷击时，钢板之间距离太近而发生闪洛，将绝缘螺杆、陶瓷管及螺母用环氧树脂全封装起来。伞裙位于封装后环氧树脂筒的最外边。反冲喷孔8的直径是比塑料小球13的直径小的，同时内部设置为漏管结构，是的塑料小球13 封堵的效果更好。

本发明实施例中，如图4所示，顶部套盖板2包括顶盖板套盖2.1和顶盖板沿边2.2，顶盖板套盖2.1设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边2.2设置在顶盖板套盖2.1的底部侧边上。固定装置4设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边2.2 和底部套盖板5上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母3拧紧设置。绝缘覆盖层6设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母3、顶盖板沿边2.2和底部套盖板5上，并包合陶瓷管体1。顶部套盖板2 主要是固定陶瓷管体1的上端，然后顶盖板套盖2.1的顶部裸露时，可以直接使用作为引弧电极，实现固定和引弧电极作用，实现双作用，同时这个引弧电极的实用寿命会非常好，具有固定性，厚度够厚，电弧多次烧后，磨损后一样可以正常工作。

反冲管7增强反冲灭弧结构的稳定性，增加了装置的气密性，避免在反冲过程中气体出现泄露，将反冲能量全部集中作用于电弧，更加有效的减小雷击电流，当电弧向反冲装置内逼近时，钢板表面会聚集起许多异号电荷而形成局部场区，通过库仑力起到引雷的作用，使电弧优先通过反冲通道放电。同时，反冲管下端的钢板起到良导体作用，能把衰减后的电流顺利导入接地极，通过前后两个金属板套设，可以大大的增强反冲管的强度，避免在反冲过程出现破裂的情况，提供了实用寿命。

当雷电弧击穿反冲管时，电弧导通，电弧在反冲管内双向反冲，向外的反冲波对电弧进行熄灭，向下的反冲波冲击到绝缘液体后，将一部分的液体压上反冲管内，同时产生二次的反冲波，发生液电爆轰效应，反冲灭弧压力峰值与冲击陡度电弧预击穿时间同步，冲击电弧在刚形成时立即被截断，电弧导通液体后，电弧和液体进行热交换产生电液热交换效应，电弧热产生的液体气泡和热蒸发效应存储动能，持久释放灭弧压力，液电爆轰效应和电液热交换效应产生的向下的冲击波被反冲管的底部反射回来形成冲击波正反射效应进行灭弧。

液电爆轰效应的具体过程为：电弧从腔体入口被灌注到反冲管后通过腔体另一端的电极入地形成放电回路，腔体内的电弧发生液体内放电现象，液体内的放电电弧温度瞬间达到10⁴K以上，电弧发生由温度梯度差引起的瞬间膨胀，由于电弧10⁴K以上的温度瞬间出现，包裹在电弧四周的液体来不及位移和热蒸发，液体呈“刚性”的固体状并包裹住电弧阻止电弧膨胀，将液体视为自身不会被压缩的激波传递介质，液体在电弧的锤击作用下会同步产生 100Mpa以上的压力，此时电弧电流值小，但电弧电压降大，电弧内聚集的能量等于电弧电压和电弧电流乘积的积分，电弧的温度取决于电弧能量，而电弧能量的峰值出现在电弧接通的瞬间，随着电弧电流变大，电弧压降会降到视为0值，电流和电弧压降的乘积也视为0，积分后的能量下降，由于液体承受的电弧膨胀压力取决于由电弧能量决定的电弧温度，在电弧接通瞬间压力达到峰值，液体对电弧的“刚性”包裹使电弧温度产生的膨胀力瞬间转化为压力冲击波，冲击波唯一的释放出口是电弧入口，此时在整个腔体内被液体包裹住的电弧瞬间骤然膨胀，出现电弧爆轰效应，并同步产生100Mpa以上的峰值压力冲击波并从腔体内的出口喷出，在压力波从腔体出口释放的同时，机械压力波的“活塞”把电弧推出腔体，把腔体内的电弧截断，同时喷出腔体外的压力波惯性对腔体外的电弧进行截断，切断电弧的尺度大，通过反冲压力释放作用到反冲管内的冲击电弧并使其截断，切断建弧通道。

电液热交换效应的具体过程为：电弧接通瞬间产生的液电爆轰效应会产生电弧爆轰效应在接通电弧瞬间产生压力峰值，随着电弧的发展，电弧电离度增加，电弧电流增加，电弧压降降低到视为0的水平，电弧能量降低，液电爆轰效应产生的压力降低，但电弧和液体的热交换出现，电弧通过气化液体产生蒸气，带走电弧热量衰减电弧电离度削弱电弧强度的同时，水蒸气会产生膨胀压力补偿电液爆轰的压力衰减，热交换压力维持比液电爆轰效应更长的时间，对电弧重燃抑制和再次截断电弧。

反冲灭弧：通过反冲灭弧机制截断形成冲击电弧阶段的间歇放电，破坏建弧通道的完整性并抑制建弧过程。进入到反冲管内部的冲击电弧会大幅度衰减。电弧变细与反冲力产生的同步性：伴随电弧灌注到反冲细管的同时就发生电弧形态变细同步产生轴向压力提高并反弹由管内冲出入口产生电弧截断。电弧变细与欧姆功率温升的同步性：伴随电弧变细的同步发生的是电弧阻值变大和欧姆功率值和热量值的同步升高，温差和压力差导致的电弧定向反冲量也同步产生。电弧变细导致的摩擦发热增加：摩擦发热具有延迟性和巨大性，能够持续和长久低提供高压力和高温热源并产生强烈的定向反冲力。电弧与管内壁高压力摩擦发热增加：变细电弧与防城港内壁高强度压力下的高速摩擦产生巨大热量，形成高温膨胀反冲力。包裹性温升严重；反冲管内高温电弧的辐射、传导和对流通道除了入口外全部封闭，形成电弧包裹性温升并助力反冲力。定向反冲气流对出口外电弧的空腔效应：反冲电弧的巨大推力大尺度掏空出口外电弧形成外电弧大尺度粉碎性断裂。

在以上六种力的叠加作用下，形成了快、中、慢力的组合灭弧作用。

绝缘油灭弧：在装置中，有用非导电材料制成的灭弧室，其中充满了绝缘油。绝缘油作为灭弧介质，防止电弧的扩展，并促使电弧迅速熄灭。

电弧产生的高温使一部分绝缘油迅速分解为氢气、乙炔、甲烷、乙烷、二氧化碳等气体，油气中主要成分是氢，在油中以气泡的形式包围电弧。氢气具有很高的导热系数，这就使电弧的热量容易散发。另外，由于存在着温度差，所以气泡产生运动，又进一步加强了电弧的冷却、熄灭。

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

Claims (6)

1.一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：包括绝缘壳体(8)，绝缘壳体(8)的下段内设置有液体存储槽(10)，上段的内部设置有反冲管存储孔(9)，反冲管存储孔(9)内放置反冲管(7)，反冲管(7)的内侧与液体存储槽(10)连通，液体存储槽(10)的内设置有绝缘液体。

2.根据权利要求1所述的一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：反冲管(7)包括陶瓷管体(1)、顶部套盖板(2)、固定装置(4)、底部套盖板(5)和绝缘覆盖层(6)，顶部套盖板(2)设置在陶瓷管体(1)的顶部，底部套盖板(5)设置在陶瓷管体(1)的底部，固定装置(4)穿过顶部套盖板(2)和底部套盖板(5)，并固定设置，绝缘覆盖层(6)设置在陶瓷管体(1)的外侧，顶部套盖板(2)上设置有反冲喷孔，底部套盖板(5)与外部金具连接。

3.根据权利要求2所述的一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：陶瓷管体(1)内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体(1)的内部中空孔与反冲喷孔设置在同一条直线上。

4.根据权利要求3所述的一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：顶部套盖板(2)包括顶盖板套盖(2.1)和顶盖板沿边(2.2)，顶盖板套盖(2.1)设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边(2.2)设置在顶盖板套盖(2.1)的底部侧边上。

5.根据权利要求4所述的一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：固定装置(4)设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边(2.2)和底部套盖板(5)上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母(3)拧紧设置。

6.根据权利要求5所述的一种通过气体灭弧来抑制浪涌装置，其特征在于：绝缘覆盖层(6)设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母(3)、顶盖板沿边(2.2)和底部套盖板(5)上，并包合陶瓷管体(1)。

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