一種10kV過電壓防護絕緣子的製作方法

2023-04-23 23:34:27 1

本發明涉及架空線路雷電過電壓防護領域，具體是一種10kV過電壓防護絕緣子。

背景技術：

電力系統架空輸電線路的絕緣水平主要依靠線路絕緣子的絕緣水平來決定。長期以來，為了提高架空線路的防雷水平，加強線路的絕緣水平是一個重要的技術手段。但由於線路電壓等級所限，片面的增加線路絕緣水平，造成資金投入和產生的經濟效益比例失衡，而且加強的絕緣水平並不足以抵抗雷擊過電壓，經常出現線路由於雷擊造成絕緣破壞引起的供電故障。

傳統架空線路防雷技術手段主要由並聯保護間隙、安裝金屬氧化物線路避雷器、提高線路絕緣子的絕緣強度、架設線路避雷線等。並聯保護間隙結構簡單、價格低廉，便於大面積安裝。但由於其不能自主熄弧，須與自動重合閘裝置配合使用，增加了線路雷擊跳閘率。安裝金屬氧化物避雷器大大增加了線路的建設成本，受金屬氧化物電壓梯度限制，存在體積、重量大，結構安裝複雜，不易維護等缺陷。片面地提高線路絕緣子的絕緣強度成本太高，並且成本投入與經濟效益產出比例失調。架設線路避雷線成本太高，在接地電阻不易降低的山區效果甚微。

專利CN 103177824 B公開了一種10kV耐張杆絕緣子，包含絕緣子，還包含引弧環及放電環，絕緣子一端連接引弧環，其另一端連接放電環。其原理是在絕緣子兩端並聯一個保護間隙，以達到產品比較固定的雷擊臨界閃絡電壓。該裝置能夠解決絕緣導線雷擊斷線，但由於不能自主熄弧，提高了雷擊線路跳閘率。專利CN 103956239 A公開了一種防雷絕緣子保護器，其原理為在絕緣子下端串聯一個由導電塊和熱爆式脫離器構成的空氣間隙，並在絕緣子本體內設置閥片。通過閥片防雷，通過熱爆式脫離器來防止過流過大的直擊雷。結構較複雜，維護更換頻繁。專利CN 105139974 A公開了一種防雷絕緣子，其原理為在絕緣子兩端並聯由引弧棒和導電橫擔形成的空氣間隙，同樣面臨不能自主切斷工頻續流的缺陷，能夠有效防止導線斷線但提高了線路雷擊跳閘率。專利CN 102938278 A公開的一種用於10kV絕緣導線的防雷絕緣子，是在絕緣子本體上設置一個放電間隙和氧化鋅電阻片串聯的防護裝置，面臨氧化鋅線路避雷器高壓老化，受電壓梯度限制而帶來的體積、重量大，故障隱患不易發現，維護成本高等問題。專利CN 103337312 A公開的一種內置噴墨氣囊的防雷絕緣子由內置多個噴墨氣囊構成，在絕緣子閃絡擊穿過程中利用熱效應噴射出墨水，並在噴射口留下痕跡用於故障點指示。該裝置側重於提高檢修人員故障巡視查找效率，並且屬於一次性產品。專利CN 104091661 A公開的一種雙重防雷防爆複合柱式絕緣子由金屬氧化物電阻片和內置氣體構成，通過金屬氧化物壓敏特性實現防雷功能，通過內部氣體熱膨脹破壞金具或環氧筒進行故障指示，存在氧化鋅電老化和通流容量不足的缺陷，並且防爆裝置屬於一次性使用，側重於指示。

技術實現要素：

本發明提供一種10kV過電壓防護絕緣子，能夠抵消正常工頻網壓，抑制工頻續流上升率和幅值的增長，實現快速洩放雷電流並切斷工頻續流的作用，有效防止10kV架空線路斷線、跳閘的故障發生,且具有製作成本低廉、安裝簡單、維護成本低等特點。

一種10kV過電壓防護絕緣子，包括複合外套絕緣子本體及安裝在所述複合外套絕緣子本體上的高壓接線端、高壓電極、接閃電極、滅弧圈、低壓電極，所述高壓接線端與10kV架空線路導線連接，所述高壓電極與所述高壓接線端等電位連接，所述高壓電極與所述接閃電極形成空氣間隙以隔離正常工頻網壓，所述接閃電極與所述滅弧圈的一端等電位連接，所述滅弧圈另一端與所述低壓電極等電位連接，所述滅弧圈呈圓弧狀，由均勻等間距排列的導電電極串聯形成多段空氣間隙。

進一步的，所述滅弧圈具有35～60段空氣間隙，空氣間隙的間隔距離為0.6～1mm，通過矽氟橡膠硫化工藝固化呈圓弧狀，單面設置通道與大氣環境連通。

進一步的，滅弧圈軸向沿面設置有增爬傘裙。

進一步的，所述高壓電極與接閃電極形成的空氣間隙距離為25～50mm。

進一步的，高壓電極與接閃電極為球面對球面或者棒對棒結構。

進一步的，複合外套絕緣子本體上設有多個間隔排列的傘裙。

進一步的，所述高壓接線端、高壓電極、接閃電極、滅弧圈、低壓電極可承受10ms工頻電流1000A和幅值100kA的8/20us的雷電流。

本發明通過結構的巧妙設計，將10kV線路絕緣子與防雷裝置功能合二為一，有效降低了線路建設成本；通過設計合理的防雷間隙結構，能有效控制雷擊閃絡路徑和抑制工頻續流作用，防止線路雷擊斷線和跳閘事故的發生，並且具有製作成本低廉、安裝簡單、維護成本低等特點。

附圖說明

圖1是本發明10kV過電壓防護絕緣子的結構示意圖；

圖2是本發明1中滅弧圈的結構示意圖；

圖3是本發明的現場安裝示意圖。

圖中：1—高壓接線端，2—高壓電極，3—接閃電極，4—滅弧圈，5—低壓電極，6—複合外套絕緣子本體，7—傘裙，41—導電電極，42—空氣間隙，43—增爬傘裙，

具體實施方式

下面將結合本發明中的附圖，對本發明中的技術方案進行清楚、完整地描述。

圖1所示為本發明10kV過電壓防護絕緣子的結構示意圖，所述10kV過電壓防護絕緣子包括高壓接線端1、高壓電極2、接閃電極3、滅弧圈4、低壓電極5、複合外套絕緣子本體6、傘裙7。

所述高壓接線端1與10kV架空線路導線連接，所述高壓電極2與高壓接線端1等電位連接，所述高壓電極2與接閃電極3形成25～50mm的空氣間隙，該空氣間隙能夠隔離正常工頻網壓。高壓電極2與接閃電極3為球面對球面或者棒對棒結構。

所述接閃電極3與滅弧圈4的一端等電位連接，所述滅弧圈4另一端與低壓電極5等電位連接。所述滅弧圈4由35～60段間隙串聯形成圓弧狀。

高壓接線端1、高壓電極2、接閃電極3和滅弧圈4安裝在複合外套絕緣子本體6上，複合外套絕緣子本體6上間隔設有多個間隔排列的傘裙7。

如圖2所示，本發明中，所述滅弧圈4由均勻等間距排列的導電電極41形成35～60段空氣間隙42，空氣間隙42的間隔距離為0.6～1mm之間，通過矽氟橡膠硫化工藝固化呈圓弧狀，單面設置通道與大氣環境連通，有利於閃絡電弧等離子體的快速擴散和冷卻。滅弧圈4軸向沿面設置有增爬傘裙43，所述滅弧圈4兩端分別與接閃電極3和低壓電極5等電位連接。

作為本發明的進一步說明，所述高壓接線端1、高壓電極2、接閃電極3、滅弧圈4、低壓電極5可承受10ms工頻電流1000A，可承受幅值100kA的8/20us的雷電流。

圖3為本發明的現場安裝結構示意圖。在線路正常工作中，由高壓電極2與接閃電極3形成空氣間隙隔離工頻網壓，滅弧圈4不承擔工頻網壓，不會發生閃絡。當線路遭受雷擊過電壓入侵時，過電壓通過高壓接線端1傳遞給高壓電極2，高壓電極2與接閃電極3之間的固定間隙被擊穿閃絡，過電壓傳遞到滅弧圈4，依次擊穿滅弧圈4的多段空氣間隙42，引起多段空氣間隙42閃絡形成電弧，雷電流通過低壓電極41洩放至大地。滅弧圈4由35～60個間隙串聯構成，能夠將雷擊閃絡電弧分割為35～60段小電弧，由於電弧為等離子體，這樣在等離子體暫態分布中會呈現約40V左右的弧道壓降，通過35～60段空氣間隙42的串聯，在滅弧圈4兩端的壓降增加至1.4～2.4Kv，該壓降可有效抵消施加在10kV架空線路過電壓防護絕緣子兩端的工頻網壓，深度抑制工頻續流的增長速度和幅值，促進雷擊過後工頻續流的快速熄滅，線路恢復絕緣強度。增爬傘裙43的作用為提高絕緣體沿面爬電比距，保證其雷擊動作電壓幅值遠大於空氣間隙42和滅弧圈50％衝擊動作電壓幅值，確保雷擊過電壓閃絡路徑可控，箭頭指向為雷擊過電壓閃絡路徑。

滅弧圈4一端與接閃電極3等電位連接，另一端與低壓電極5等電位連接，用以控制過電壓閃絡路徑，並深度抑制過電壓電流增長速度和幅值，實現洩放雷電流，快速遮斷後續工頻續流，恢復線路絕緣。本發明最長熄弧時間可控制在5ms以內，有效地將10kV線路絕緣子與雷擊防護功能合二為一，大大降低了10kV配網架空線路建設、改造和運維成本，有效防止10kV架空線路雷擊斷線、跳閘事故的發生。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何屬於本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求的保護範圍為準。