複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置製造方法
2023-04-27 01:08:01 2
複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置製造方法
【專利摘要】一種複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，包括滅弧裝置和並列安裝在絕緣子串附近的保護間隙裝置；所述滅弧裝置包括自滅弧裝置、強氣流滅弧裝置、連接筒、引弧盤；所述自滅弧裝置沿內壁放置有連續交叉並呈直角連接的滅弧管，所述滅弧管主要由設置在兩端的小銅管、設置在中間位置的金屬球和外壁陶瓷管構成；所述強氣流滅弧裝置包括雷電信號採集器和內置滅弧氣丸的氣體發生器。該裝置適用於各種電壓等級的架空輸電線路，既能通過滅弧氣丸爆炸產生的高速氣流熄滅電弧，又可通過螺旋式交叉連接的滅弧管將電弧多斷點切斷並拉伸電弧，然後熄滅電弧，從而克服了傳統滅弧裝置當滅弧氣丸用完後就直接失去滅弧作用的缺陷。
【專利說明】複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及了輸電線路防雷滅弧間隙裝置，具體涉及一種具備雙重滅弧功能的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置。
【背景技術】
[0002]輸電線路防雷一直都是電力部門防雷工作的重要內容，雷電故障仍然是影響電網安全的重要因素之一。輸電線路發生雷擊，導致線路結緣子閃絡，隨之而起的工頻續流損壞絕緣子串及金具，導致絕緣子串燒毀及燒斷導線事故。傳統的「堵塞型」防雷保護方式，改造杆塔接地電阻、架設耦合地線及避雷線、安裝線路避雷器等，由於其局限性，只能解決50%的雷擊事故。近年，為了進一步提高輸電線路供電的可靠性，電力部門採用在輸電線路加裝並聯保護間隙來防止雷擊事故。然而實際運行中，並聯保護間隙具有明顯的缺陷如下:
[0003]首先，並聯保護間隙安裝在絕緣子串兩端，是通過縮短絕緣子串爬電距離的方法起到雷擊時優先絕緣子串擊穿的作用。絕緣子串爬電距離被短接，不僅導致電力系統輸電線路整體耐雷水平下降使雷擊跳閘率增加，同時導致電力系統正常運行時的工頻絕緣水平下降，無形之間提高了並聯保護間隙在暫時過電壓及操作過電壓下誤擊穿概率。
[0004]其次，當輸電線路遭遇雷擊時，並聯保護間隙優先因雷擊引起的過電壓而擊穿，將雷電流洩入大地，從而起到保護輸電線路及電器設備的作用。然而由於並聯保護間隙沒有滅弧能力，不能熄滅絕緣子串閃絡後引起的工頻續流，電弧在保護間隙間長時間灼燒，將造成絕緣子串損壞，嚴重時，可能造成輸電線路斷線，同時電弧會對電極造成燒蝕而降低其保護性能。最終依靠斷路器來熄滅電弧來實現保護輸電線路及設備，是犧牲「跳閘率」和「供電可靠性」換取「低事故率」的做法。
[0005]針對普通並聯間隙不具備滅弧能力的缺陷，發明人之前通過雷電脈衝觸發安裝在電弧通道旁邊的滅弧氣丸，利用氣丸噴射出的強氣流在極短時間內對暫態電弧進行早期幹預，並且充分考慮電荷庫倫引力對雷擊電弧的誘導作用，增大接地電極有效擊穿位置的面積，在保證100%雷擊優先閃絡的同時，還能保證絕緣子串原有爬電距離與絕緣強度基本不發生改變，進而保護絕緣子串免受工頻電弧和短路電流的破壞。而一個滅弧氣丸只能觸發一次滅弧動作。為進一步增加滅弧裝置的使用次數，發明人在之前申請的專利中通過在該滅弧裝置內設有滅弧儲彈倉和自動換彈裝置，從而能夠放置大量的滅弧氣丸並實現自動更換氣丸功能，進一步減少了人工維護或上塔更換滅弧裝置的次數，解決了輸電線路雷擊次數多時，滅弧裝置內的滅弧氣丸少、需要頻繁更換的不足。然而在雷電多發生地區，多少滅弧氣丸是不夠的，如不能及時更換、維護，滅弧裝置因失去作用而會造成多種雷擊危害。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本實用新型提供了一種適用於各種電壓等級的架空輸電線路、具備雙重滅弧功能的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，該裝置既能通過滅弧氣丸爆炸產生的高速氣流熄滅電弧，又可通過連續交叉連接的滅弧管將電弧多斷點切斷並拉伸電弧，然後熄滅電弧，從而克服了傳統滅弧裝置當滅弧氣丸用完後就直接失去滅弧作用的缺陷。
[0007]為了實現上述目的，本實用新型採用了以下技術方案:
[0008]一種複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，包括滅弧裝置和並列安裝在絕緣子串附近的保護間隙裝置；保護間隙裝置主要由低壓端電極和高壓端電極構成；所述低壓端電極的一端通過連接金具安裝在杆塔橫擔上，另一端指向滅弧裝置內；所述高壓端電極的一端安裝在架空導線上，另一端指向低壓端電極；其中，所述滅弧裝置包括自上而下連接成一個整體的自滅弧裝置、強氣流滅弧裝置、連接筒、引弧盤；所述自滅弧裝置沿內壁放置有連續交叉連接的滅弧管；所述滅弧管主要由設置在兩端的小銅管、設置在中間位置的金屬球和外壁陶瓷管構成；所述低壓端電極指向滅弧裝置的一端通過導線與自滅弧裝置內第一個滅弧管的首端小銅管連接，第一個滅弧管末端小銅管接著與第二個滅弧管首端小銅管垂直錯位連接，直至最後一個滅弧管，以此沿自滅弧裝置內壁呈螺旋狀連接下去；所述自滅弧裝置的上、下蓋還分別設有中孔，側壁對應兩兩滅弧管的端部連接處設有側孔。
[0009]本實用新型滅弧間隙裝置的自滅弧裝置設置在強氣流滅弧裝置上方，並通過金具與杆塔橫擔固定連接，使得低壓端電極與杆塔橫擔同電位。自滅弧裝置沿內壁放置有滅弧管，滅弧管端部兩兩以90度角連接，並呈螺旋狀連接下去，以此形成了一條螺旋環狀並具有多處突變拐彎點的滅弧路徑，能夠將通過此滅弧路徑的電弧最大化拉長、弱化。當滅弧氣丸用完或失去作用時，雷擊產生的電弧就會被按形成的滅弧路徑引入每個滅弧管，從而擊穿滅弧管的小銅管和金屬球，進一步加熱管內空氣，空氣膨脹後將拉長的脆弱電弧從每個滅弧管兩端的小銅管沿側孔縱向高速吹出，然後熄滅熄滅。在滅弧管內設置金屬球，可以起到中心電極的作用，更好地引導電話從滅弧管穿過。被縱吹的電弧斷點開局範圍大且斷口在電弧的突變點，電弧很難重燃。由於在橫吹條件下電弧拉長路徑及長度必須靠滅弧通道引導，從而滅弧通道必須很長，否則電弧容易重燃，在工程上是很難實現的。因此本實用新型滅弧間隙裝置相對於橫吹滅弧裝置造價更加低廉，結構設計更加緊湊、簡單，電弧拉長效率更加高。
[0010]本實用新型滅弧間隙裝置利用雷電流高頻集膚效應，雷電流極易鑽入滅弧管。當導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分布不均勻，且電流集中在導體的「皮膚」部分的一種現象，稱為集膚效應，即趨膚效應。當高頻雷電流通過自滅弧裝置時，根據集膚效應，雷電流會集中在自滅弧裝置的內壁，而本實用新型滅弧間隙裝置通過將滅弧管設置於自滅弧裝置內壁旁，更易於將電弧引入滅弧管內，最終熄滅電弧。
[0011]作為本實用新型的進一步說明，本實用新型滅弧間隙裝置的強氣流滅弧裝置主要包括雷電信號採集裝置和氣體發生裝置，氣體發生裝置內放置有一定數量的滅弧氣丸。當輸電線遭遇雷擊時，雷電信號採集裝置自動採集信號並將信號傳輸至氣體發生裝置，氣體發生裝置便啟動滅弧氣丸發生瞬間爆炸並產生高速噴射氣流作用於滅弧腔體內的電弧，對電弧造成縱向衝擊冷卻至熄滅。利用滅弧氣丸爆炸產生的高速氣流熄滅電弧是本發明人一直以來研究的方向，本實用新型強氣流滅弧裝置採用發明人之前申請專利技術的氣丸滅弧結構設計，如申請號為 201010181340.0,201210371579.3,201310276758.3、201310297789.7等的中國專利。
[0012]作為本實用新型的進一步說明，本實用新型滅弧間隙裝置的底部安裝有具有引弧作用的引弧盤，該引弧盤確保了在起弧階段更加容易將電弧引入裝置內部，進一步熄滅電弧。
[0013]作為本實用新型的進一步說明，本實用新型滅弧間隙裝置的強氣流滅弧裝置和引弧盤之間採用一個或一個以上的連接筒相連，裝有不同數量的連接筒的滅弧間隙裝置分別應用到不同電壓等級的輸電線路上。在更高壓等級的輸電線路中，絕緣子串長度較長，其擊穿空氣產生的電弧也就較長，若連接筒較短，其滅弧能力有限，容易產生重燃現象，那麼對應增設延長連接筒，我們就可以對其進行分段滅弧，最大程度上杜絕重燃現象。
[0014]作為本實用新型的進一步說明，以上所述的引弧盤採用導電材料製作(或在其表面覆蓋導電材料)，連接筒採用非導電材料製作，這樣雷電被吸引到引弧盤後再擊穿連接筒然後到達低壓端電極，這就相當於引引弧盤將主保護間隙分成了一大一小兩個間隙，更能提高滅弧效率。而且引弧盤對周圍一定空氣範圍的雷電起吸引作用(絕緣子串在其保護範圍之內)，增大了引弧能力，從而使裝置的主保護間隙距離增大到等於或大於絕緣子串爬電距離。假設負極雷電繞擊於架空導線，雷電波通過導線傳送至相近的杆塔絕緣子串及防雷間隙。高壓端電極擊穿前會聚集大量的負電荷，由感應原理可知在引弧盤上將感應出異性的正電荷，使感電荷和感應電荷間會產生強大的庫倫吸引力作用，吸引雷電朝著低壓端電極擊穿。正極性雷電時則同理可證。
[0015]本實用新型滅弧間隙裝置的高壓端電極和/或低壓端電極採用冷陰極型電極，如石墨電極或是銅、鋁等材料製成的電極。利用冷陰極效應滅弧:電極是低溫體，電極弧是高溫體，在兩者間接觸的一定範圍內電弧溫度受冷陰極影響也是低溫電弧，用多個電極把電弧分割成冷電弧，使電弧的熱電離度降低易於熄滅。
[0016]本實用新型滅弧間隙裝置安裝在絕緣子串旁，其低壓端電極安裝在杆塔橫擔上，高壓端電極安裝在架空導線上，通過感應電荷原理及異性電荷相吸原理使該裝置能優先絕緣子串被擊穿，使絕緣子串不受雷電影響，不會因為雷擊而損害並造成線路短路等故障；而且保證了工頻的耐壓能力不受影響，減少了操作過電壓下的無擊穿，提高了線路運行的可靠性。
[0017]在普通並聯保護間隙裝置中，低壓電極和高壓電極分別安裝在絕緣子串上端和下端，其還具有缺點；絕緣子串是導線和杆塔的唯一固體連接點，承受著導線本身的重力作用，對電網的安全起重要作用。普通並聯間隙電極安裝與絕緣子串上，無疑增加了絕緣子串的受力，在風力使導線搖晃擺動的情況下這種力會成倍增加。本實用新型則將高、低壓端電極分別安裝於導線和杆塔上，對絕緣子串的受力沒有直接影響。
[0018]普通並聯間隙吸引雷電流，保護絕緣子串，但是隨雷電擊穿而起得工頻續流會經過絕緣子串的線夾(就是導線和絕緣子串連接的那個工具)處和彎頭掛板處。工頻續流的熱量會導致線夾和導線發熱，增加了雷擊斷線的概率。在本實用新型中，雷電從導線往杆塔擊穿，即使有工頻電弧也不會對絕緣子串造成燒灼現象，而且主保護間隙距離絕緣子串較遠，工頻電弧燒到絕緣子串的可能性降低，對絕緣子串的保護效果更佳。
[0019]與現有技術相比，本實用新型滅弧間隙裝置主要有以下優點:
[0020]1.本實用新型滅弧間隙裝置具備雙重滅弧功能，既能通過滅弧氣丸爆炸產生的高速氣流熄滅電弧，又可通過連續交叉連接的滅弧管將電弧多斷點切斷並拉伸電弧，然後熄滅電弧，從而克服了傳統滅弧裝置當滅弧氣丸用完後就直接失去滅弧作用的缺陷，避免了因不能及時更換或維護氣丸而造成的雷電危害。
[0021]2.本實用新型滅弧間隙裝置具有終身免維護性，當滅弧氣丸用完後或失去作用時，不用再去考慮補給滅弧氣丸，同樣能夠有效地、快速地熄滅電弧。
[0022]3.本實用新型滅弧間隙裝置使用範圍廣，通過對應增設延長連接筒，可應用在35kv、110kv、220kv、500kv甚至更高電壓等級的輸電線路上。
[0023]4.本實用新型滅弧間隙裝置造價低廉，結構緊湊、簡單，安全可靠，滅弧效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]附圖1是本實用新型滅弧間隙裝置結構示意圖。
[0025]附圖2是本實用新型滅弧間隙裝置的自滅弧裝置結構示意圖。
[0026]附圖3是本實用新型滅弧間隙裝置的滅弧管結構示意圖。
[0027]附圖標記:1_金具，2-自滅弧裝置，21-上中孔，22-下中孔，23-側孔，3-強氣流滅弧裝置，4-連接筒，5-引弧盤，6-滅弧管，61-第一個滅弧管，62-第二個滅弧管，6n-最後一個滅弧管，7-小銅管，8-金屬球，9-外壁陶瓷管，10-絕緣子串，11-架空導線，12-高壓端電極，13-低壓端電極，14-杆塔橫擔。
【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明，本實施例僅是對本實用新型作更清楚的說明，而不是對本實用新型的限制。
[0029]如圖1、2、3所示所示，一種複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，包括滅弧裝置和並列安裝在絕緣子串10附近的保護間隙裝置；保護間隙裝置主要由低壓端電極13和高壓端電極12構成；低壓端電極13的一端通過連接金具I安裝在杆塔橫擔14上，另一端指向滅弧裝置內；高壓端電極12的一端安裝在架空導線11上，另一端指向低壓端電極13 ;其中，滅弧裝置主要由自滅弧裝置2、強氣流滅弧裝置3、連接筒4、引弧盤5構成，並自上而下連接成一個整體；所述自滅弧裝置2沿內壁放置有連續交叉連接的滅弧管6 ;所述滅弧管6主要由設置在兩端的小銅管7、設置在中間位置的金屬球8和外壁陶瓷管9構成；所述低壓端電極13指向自滅弧裝置內的一端通過導線與自滅弧裝置2內第一個滅弧管61的首端小銅管連接，第一個滅弧管61末端小銅管接著與第二個滅弧管62首端小銅管垂直錯位連接，直至最後一個滅弧管6n，以此沿自滅弧裝置2內壁呈螺旋狀連接下去；所述自滅弧裝置的上、下蓋還分別設有中孔21，22，側壁對應兩兩滅弧管的端部連接處設有側孔23 ;最後一個滅弧管6n位於自滅弧裝置2下蓋上，末端小銅管指向下中孔22，並通過導線從下中孔穿過至強氣流滅弧裝置3內。
[0030]作為上述方案的進一步說明，在自滅弧裝置2內，滅弧管6基本填充完整個自滅弧裝置2內壁，並通過固定機構固定，形成了一條完整的螺旋環狀滅弧管道。當電弧穿過強氣流滅弧裝置3至自滅弧裝置2，電弧會先通過最後一個滅弧管6n，接著按倒序方式(如圖3箭頭所示)通過每個滅弧管，直至第一個滅弧管61。電弧通過滅弧管時，會擊穿滅弧管的小銅管和金屬球，進一步加熱管內空氣，空氣膨脹後將拉長的脆弱電弧從每個滅弧管兩端的小銅管沿側孔縱向高速吹出熄滅。
[0031]作為上述方案的進一步說明，強氣流滅弧裝置主要包括雷電信號採集裝置和氣體發生裝置，氣體發生裝置內放置有一定數量的滅弧氣丸。當輸電線遭遇雷擊時，雷電信號採集裝置自動採集信號並將信號傳輸至氣體發生裝置，氣體發生裝置可執行滅弧氣丸瞬間爆炸並產生高速噴射氣流作用於滅弧腔體內的電弧，對電弧造成縱向衝擊冷卻至熄滅。利用滅弧氣丸爆炸產生的高速氣流熄滅電弧是本發明人一直以來研究的方向，本實用新型強氣流滅弧裝置採用發明人之前申請專利技術的氣丸滅弧結構設計，如申請號為201010181340.0,201210371579.3,201310276758.3,201310297789.7 等的中國專利。
[0032]作為上述方案的進一步說明，本實用新型滅弧間隙裝置的底部安裝有採用導電材料製作、具有引弧作用的引弧盤，該引弧盤確保了在起弧階段更加容易將電弧引入裝置內部，進一步熄滅電弧。
[0033]作為上述方案的進一步說明，本實用新型滅弧間隙裝置的強氣流滅弧裝置和引弧盤之間採用非導電材料製作的連接筒相連，裝有不同數量的連接筒的滅弧間隙裝置分別應用到不同電壓等級的輸電線路上。在更高壓等級的輸電線路中，絕緣子串長度較長，其擊穿空氣產生的電弧也就較長，若連接筒較短，其滅弧能力有限，容易產生重燃現象，那麼對應增設延長連接筒，我們就可以對其進行分段滅弧，最大程度上杜絕重燃現象。
[0034]儘管已對本實用新型進行了描述，但上述描述只是為了說明的目的，本實用新型不限於上述結合附圖的具體描述，本領域普通技術人員具有對其進行不脫離本實用新型精神的各種改變的能力，而本實用新型的保護範圍由權利要求書限定。例如對本實用新型滅弧間隙裝置各部分組件做出其他結構設計，只要是起到等同作用的便落入本實用新型保護的範圍。
【權利要求】
1.一種複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，包括滅弧裝置和並列安裝在絕緣子串(10)附近的保護間隙裝置；保護間隙裝置主要由低壓端電極(13)和高壓端電極(12)構成；所述低壓端電極(13)的一端通過連接金具(I)安裝在杆塔橫擔(14)上，另一端指向滅弧裝置內；所述高壓端電極(12)的一端安裝在架空導線(11)上，另一端指向低壓端電極(13); 其特徵在於，所述滅弧裝置包括自上而下連接成一個整體的自滅弧裝置(2 )、強氣流滅弧裝置(3)、連接筒(4)、引弧盤(5)； 所述自滅弧裝置(2 )沿內壁放置有連續交叉連接的滅弧管(6 );所述滅弧管(6 )主要由設置在兩端的小銅管(7)、設置在中間位置的金屬球(8)和外壁陶瓷管(9)構成；所述低壓端電極(13)指向滅弧裝置的一端通過導線與自滅弧裝置(2)內第一個滅弧管(61)的首端小銅管連接，第一個滅弧管(61)末端小銅管接著與第二個滅弧管(62)首端小銅管垂直錯位連接，直至最後一個滅弧管(6η)，以此沿自滅弧裝置(2)內壁呈螺旋狀連接下去； 所述自滅弧裝置的上、下蓋還分別設有上中孔(21)和下中孔(22)，側壁對應兩兩滅弧管的端部連接處設有側孔(23 )。
2.根據權利要求1所述的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，其特徵在於，所述強氣流滅弧裝置(3)包括雷電信號採集裝置和氣體發生裝置，所述氣體發生裝置內放置有一定數量的滅弧氣丸。
3.根據權利要求2所述的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，其特徵在於，所述雷電採集裝置自動採集雷擊信號並將信號傳輸至氣體發生裝置，所述氣體發生裝置啟動滅弧氣丸發生瞬間爆炸並產生高速噴射氣流對電弧造成衝擊、冷卻至熄滅。
4.根據權利要求1-3任一所述的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，其特徵在於，所述強氣流滅弧裝置(3 )底端連接有一個或一個以上並採用非導電材料製作的連接筒(4 )。
5.根據權利要求4所述的複合式噴射氣流防雷滅弧間隙裝置，其特徵在於，所述連接筒(4 )底端連接有一個採用導電材料製作或在其表面覆蓋導電材料的引弧盤(5 )。
【文檔編號】H01T4/10GK203787766SQ201420140125
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】王嬿蕾, 王巨豐, 吳東, 郭偉, 劉津濂, 劉其良, 吳國強, 李國棟, 劉太東, 王新陽, 周政, 梁雪 申請人:王嬿蕾, 王巨豐