CN215771902U - 一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，属于灭弧防雷技术领域，防雷装置设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极和下电极密封设置，密封管内设置有绝缘油，密封管的侧边设置有裙边，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅，灭弧栅横向长度大于密封管的二分之一内径。本实用新型截断电弧迅速，电弧在液体中放电产生液电效应，迅速形成冲击压力波，冲击电弧在刚刚形成之时就立即被截断。冲击电弧重燃被延迟，陶瓷管内的高压破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减50％以上。

Description

一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置

技术领域

本实用新型涉及灭弧防雷技术领域，尤其涉及一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置。

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。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。因此，需要设计一种多点遮断电弧的防雷装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，解决现有的防雷灭弧装置灭弧速度慢，易造成跳闸事故的弊端的技术问题。增加截断点，进行多点截断灭弧，实现长电弧的快速熄灭，目的在于提高防雷灭弧装置的灭弧速率，降低雷击事故率和跳闸率，提高电网运行的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，防雷装置设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极和下电极密封设置，密封管内设置有绝缘油，密封管的侧边设置有裙边，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅，灭弧栅横向长度大于密封管的二分之一内径。陶瓷管呈圆柱状，且内部充满绝缘油；灭弧栅设在陶瓷管内，陶瓷管的上下端均采用圆柱状金属板密封；上下电极分别与上下金属板相连，起引弧的作用；所述裙边呈圆环状，设置在外壳的外部。

进一步地，密封管还包括陶瓷管和保护外壳，保护外壳设置在陶瓷管的外侧，裙边设置在保护外壳的外侧。

进一步地，上电极包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管和保护外壳的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管内，下电极包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管和保护外壳的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管内，且与底部金属电极连接。

进一步地，由两个以上的防雷装置，若干个防雷装置首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地。

进一步地，上电极的底部设置有上尖端电极，下电极的上端设置有下尖端电极，上尖端电极和下尖端电极相对竖直设置，上尖端电极和下尖端电极均为石墨电极。

进一步地，灭弧栅由绝缘材料制成，灭弧栅设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅相间设置，同一半圆上的灭弧栅之间设置有凸墩，一个半圆内侧壁的凸墩与另一个半圆内侧壁的灭弧栅相对设置。

进一步地，防雷装置灭弧的具体过程为，

步骤1：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波；

步骤2：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油上时，静止的绝缘油某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递；

步骤3：由于密封管内设置有灭弧栅，电弧在密封管的长度变长，同时设置凸墩增加密封管的表面积，液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，集中对电弧通道进行冲击灭弧，完成灭弧。

进一步地，步骤1的具体过程为:在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波。

进一步地，步骤2的具体过程为：当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹。

进一步地，步骤3的具体过程为，液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，完成灭弧。

本实用新型由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型截断电弧迅速，电弧在液体中放电产生液电效应，迅速形成冲击压力波，冲击电弧在刚刚形成之时就立即被截断。

(2)冲击电弧重燃被延迟，陶瓷管内的高压破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减50％以上。

(3)有效防护直击雷过电压，当雷电放电的先导通道击中输电线路的导线、杆塔或其他建筑物时，基于帕斯卡原理的灭弧方法能够减小过电压幅值，并延长放电时间，避免了直击雷过电压对设备、装置造成的损坏。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

附图中，1-上电极，2-绝缘油，3-陶瓷管，4-裙边，5-保护外壳，6-下电极，7-电弧，8-上尖端电极，9-灭弧栅，10-凸墩，11-下尖端电极。

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，一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，防雷装置设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极1和下电极6密封设置，密封管内设置有绝缘油2，密封管的侧边设置有裙边4，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅9，灭弧栅9横向长度大于密封管的二分之一内径。密封管还包括陶瓷管3和保护外壳5，保护外壳5设置在陶瓷管3的外侧，裙边4设置在保护外壳5的外侧。

装有绝缘油的陶瓷管以高硬度耐高温耐高压的无机非金属材料构成，呈圆柱状；陶瓷管的内部设有灭弧栅，是截断电弧的主要区域；圆柱形陶瓷管上下端均采用金属板密封。

在金属板接闪后，装满绝缘油的陶瓷管内部会产生液电效应，形成强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。同时，在雷击金属电极的时候，给陶瓷管内的绝缘油施加了一定的压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递，必将在陶瓷管的内壁上产生更大的作用力。该作用力作用在陶瓷管壁后发生反弹，形成方向指向陶瓷管中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长了电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，迅速熄灭电弧。

本实用新型实施例中，上电极1包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管3和保护外壳5的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管3内，下电极6包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管3和保护外壳5的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管3 内，且与底部金属电极连接。

本实用新型实施例中，上电极1的底部设置有上尖端电极8，下电极6的上端设置有下尖端电极11，上尖端电极8和下尖端电极11相对竖直设置，上尖端电极8和下尖端电极11均为石墨电极。

通过在接闪的地方设置为石墨电极，可以有效的提高使用寿命。

石墨电极导电性好，易将电弧引入反冲管中：石墨是一种非金属材料，石墨的导电性比一般非金属矿高100倍。石墨中每个碳原子的周边联结着另外三个碳原子，排列成蜂巢式的多个六边形，由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。一般来说，石墨电极的放电加工速度要比铜电极整体快1.5～2倍。在雷击输电线路的时候，石墨电极能够起到引弧的作用，使电弧能够顺利进入到灭弧管。

石墨电极熔点极高，能承受更大的电流，不易变形：石墨电极具有能承受大电流条件的特性。铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形；而石墨升华温度在3650度左右。强度在5000安培到5万安培之间的雷击电流，产生的雷击温度最高超过3000度。所以金属电极在雷击大电流作用下极易变形，产生金属粉末，发生飞溅，损坏灭弧室的结构，影响反冲灭弧的效果，而采用石墨电极可以有效解决上述问题。

石墨电极的损耗小：石墨电极具有能承受大电流条件的特性，在雷电弧作用下，产生极性效应，部分蚀除物、碳颗粒会粘附在电极表面形成一层保护层，保证了石墨电极在反冲灭弧作用过程中的损耗极小，甚至是“零损耗”。

本实用新型实施例中，灭弧栅9由绝缘材料制成，灭弧栅9设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅9相间设置，同一半圆上的灭弧栅9之间设置有凸墩10，一个半圆内侧壁的凸墩10与另一个半圆内侧壁的灭弧栅9相对设置。

防雷装置灭弧的具体过程为，

步骤1：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波。在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波。

步骤2：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油2上时，静止的绝缘油2某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递。当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹。

步骤3：由于密封管内设置有灭弧栅9，电弧在密封管的长度变长，同时设置凸墩10增加密封管的表面积，液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，集中对电弧通道进行冲击灭弧，完成灭弧。

液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，完成灭弧。

实施例2：

该实施例与实施例1不同的是，由两个以上的防雷装置，若干个防雷装置首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地。该结构相当是把实施例1中的结构叠加在一起完成的，实现了多级灭弧的结构，灭弧效果更好。

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 (6)

1.一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：防雷装置设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅(9)，灭弧栅(9)横向长度大于密封管的二分之一内径。

2.根据权利要求1所述的一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：密封管还包括陶瓷管(3)和保护外壳(5)，保护外壳(5)设置在陶瓷管(3)的外侧，裙边(4)设置在保护外壳(5)的外侧。

3.根据权利要求2所述的一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：上电极(1)包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管(3)内，下电极(6)包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管(3)内，且与底部金属电极连接。

4.根据权利要求3所述的一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：由两个以上的防雷装置，若干个防雷装置首尾相接固定连接，最底端的防雷装置的底端接地。

5.根据权利要求1所述的一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：上电极(1)的底部设置有上尖端电极(8)，下电极(6)的上端设置有下尖端电极(11)，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)相对竖直设置，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)均为石墨电极。

6.根据权利要求5所述的一种液电效应压力多点遮断电弧的防雷装置，其特征在于：灭弧栅(9)由绝缘材料制成，灭弧栅(9)设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅(9)相间设置，同一半圆上的灭弧栅(9)之间设置有凸墩(10)，一个半圆内侧壁的凸墩(10)与另一个半圆内侧壁的灭弧栅(9)相对设置。

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