多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置的製作方法

2023-06-01 23:31:21

專利名稱：多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種防雷保護裝置，具體地說是一種用於各電壓等級輸電線路的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置。
背景技術：
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。輸電線路發生雷擊時引起的衝擊閃絡，導致線路絕緣子閃絡，繼而產生很大的工頻續流，損壞絕緣子串及金具，導致線路事故。傳統的「堵塞型」防雷保護方式， 由於其局限性，不能根本解決雷擊問題。因此電力部門一般採用在輸電線路加裝並聯保護間隙或者線路避雷器來實現保護線。然而實際運行中，並聯保護間隙和線路避雷器都有其明顯的缺陷如下首先，當輸電線路發生雷擊時，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氣設備的作用。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。其次，線路避雷器價格昂貴，使用、維護成本高，洩露電流大，使用壽命短，更換頻繁，而且線路避雷器用的氧化鋅模塊在雷電衝擊下由於存在明顯的集膚效應，容易爆炸，造成線路長期故障，不利於電網經濟、安全、穩定運行。

發明內容
本發明的目的在於克服上述背景技術中的缺點，提供一種多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置。本發明針對我國多雷地區輸電線路的實際情況，進行的大量的探索性實驗，設計出了一種可用於各電壓等級輸電線路的懸垂絕緣子串(瓷、玻璃、複合材料)和耐張絕緣子串及支柱絕緣子的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置，這種多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置包括接地側電極連接體(1)、信號採集裝置(3)、氣體發生裝置 G)、強磁體固定裝置(5)、接地側電極(6)、多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)、導線側電極(9)、導線側電極連接體(11)，所述防雷保護裝置並聯安裝於線路絕緣子串一側，並在所述的接地側電極(6)和導線側電極(9)之間形成以空氣為絕緣介質的主放電保護間隙(7)， 以空氣為絕緣介質的多間隙結構(8)串聯於導線側電極(9)形成輔助放電保護間隙。主放電保護間隙(7)和輔助放電間隙(8) —起的絕緣強度小於被保護的絕緣子串(12)的絕緣強度，從而在線路發生雷擊時產生的過電壓優先擊穿保護間隙。氣體發生裝置(4)安裝於主放電間隙(7)附近，保護間隙擊穿放電的同時，信號採集裝置(3)自動採集信號並啟動氣體發生裝置G)，瞬間產生高速氣流滅弧，從而有效地保護輸電設備免受損壞。多間隙結構的輔助保護間隙(8)主要起分壓、均衡能量、抗重燃、輔助滅弧的作用。多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)擊穿放電時，產生的電弧在封閉的狹小空間內加熱空氣使其快速膨脹， 迅速拉長電弧從導氣孔噴出。多間隙輔助放電保護間隙⑶內部電極採用非金屬的導電材料，擊穿放電時，不會產生金屬蒸汽，有利於間隙間電弧的熄滅，而且輔助放電保護間隙的每個小間隙為均勻電場，能有效地防止滅弧後的重燃。本發明相對於並聯間隙和線路避雷器有明顯的優勢，在線路正常運行時無續流， 發生雷擊過電壓時可以迅速啟動，「疏導」雷電流的同時可靠滅弧，且能在輸電線路繼電保護動作之前將電弧熄滅，從而避免線路跳閘發生。且可重複動作，氣體發生裝置可以帶電更換。由於電弧持續的時間極短，電極材料基本無燒蝕，可長期穩定運行。本發明實用範圍廣泛，不受電壓等級、導線布置、絕緣子類型、杆塔塔型、極性效應的影響；結構簡單，安裝方便，性能穩定，工作可靠，可重複使用，運行成本低，維護量少。其在線路發生雷擊時可快速將雷電流洩入大地的同時產生高速氣流熄滅工頻續流，從而有效地保護電力設備，提高供電可靠性。


圖1是本發明的結構2是本發明中具有多間隙結構的輔助放電保護間隙示意3是本發明中的信號採集裝置示意圖
具體實施例方式以下結合附圖詳細描述本發明的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置的實施方式。參見圖1，這種多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置包括接地側電極連接體 (1)、信號採集裝置C3)、氣體發生裝置(4)、強磁體固定裝置( 、接地側電極(6)、多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)、導線側電極(9)、導線側電極連接體(11)，整個裝置通過導線側連接體(11)、接地側連接體(1)與絕緣子串(1 並聯地懸掛在一起。用於連接絕緣子聯板(10)並與其形成可靠連接的導線連接體(11)連接主放電保護間隙的一端為高壓電極 (9)；與絕緣子串掛環(2)可靠連接的接地連接體(1)，連接到電極間隙另一端為接地電極 (6)。導線側電極(9)和接地側電極(6)分別通過導線連接體(11)和接地連接體(1)並聯安裝於輸電線路絕緣子串(12) —側，接地側電極(6)的下端部和導線側電極(9)的上端部之間形成以空氣為介質的主保護放電間隙(7)；個數可以根據電壓等級調整的相鄰圓柱形非金屬電極間形成的以空氣為介質的多間隙結構的輔助保護放電保護間隙(8)，每個小間隙開有自膨脹導氣孔，所述的小間隙通過絕緣材料封裝，串聯於導線側電極(9)中部；體發生裝置(4)置於主放電保護間隙(7)附近，其出口和接地側電極(6)的b端水平距離為 30 50mm，垂直距離為10 20mm，氣體發生裝置(4)通過強磁體固定裝置( 固定在接地側電極相連的絕緣支撐體上，可以通過克服強磁體之間的磁力來實現更換；信號採集裝置 (3)穿過且固定於接地側電極(6)中部，當輸電線路發生雷擊產生過電壓時，信號採集裝置 (3)能夠感應保護間隙擊穿後流過的雷電流並啟動氣體發生器(4)從而產生高速噴射滅弧氣流。輸電線路正常運行中，保護間隙(主保護放電間隙和輔助保護放電間隙)之間的電位差等於線路相電壓，遠未達到保護間隙的臨界擊穿電壓，保護間隙不會被擊穿，電極中無電流通過，信號採集裝置感應不到雷電流從而也不會啟動氣體發生裝置；輸電線路發生雷擊時(直擊雷或者感應雷)，產生的過電壓波通過導線傳輸到線路絕緣子串處，由於該保護間隙的絕緣強度低於被保護絕緣子的絕緣串，保護間隙優先擊穿，將雷電流洩入大地，降低過電壓的幅值，從而起到保護絕緣子串及線路和電氣設備的作用。同時，雷電流流過接地側電極時，信號採集裝置感應雷電流並迅速自動啟動氣體發生裝置，瞬間產生噴射氣流。由於該氣流具有極高的速度，可以對電弧產生極大的衝擊，電弧被急劇冷卻的同時被拉長，從而不能維持至熄滅。多間隙結構的輔助放電保護間隙擊穿放時，產生的電弧在半封閉的狹小空間內加熱空氣使其快速膨脹，迅速拉長電弧從導氣孔噴出。多間隙輔助放電保護間隙內部電極採用非金屬的導電材料，擊穿放電時，不會產生金屬蒸汽，有利於間隙間電弧的熄滅，而且輔助放電保護間隙的每個小間隙為均勻電場，能有效地防止滅弧後的重燃。本發明相對於並聯間隙和線路避雷器有明顯的優勢，在線路正常運行時無續流， 發生雷擊過電壓時可以迅速啟動，「疏導」雷電流的同時可靠滅弧，且能在輸電線路繼電保護動作之前將電弧熄滅，從而避免線路跳閘發生。所述裝置可以通過調整主放電保護間隙和輔助放電保護間隙的距離以適應不同的電壓等級。接地連接體和導線連接體可以調整以適應不同的絕緣子串，塔形等。由於氣體發生裝置產生的高速噴射氣體可以瞬間滅弧，從而使得電弧在電極之間持續的時間極短，電極材料基本無燒蝕；氣體發生裝置採用的強磁體固定方式，容易更換， 因而該裝置可以反覆使用，達到一次安裝，多次收益的目的。極大地節約投資。並且該裝置產生的氣體對生物、環境沒有危害，符合環保要求。參見圖2，它具有一個絕緣材料外殼，個數可以根據電壓等級調整的多個小火花間隙安裝在內部。每個小火花放電間隙的非金屬電極採用球形，兩個相鄰球形非金屬電極之間形成的空氣間隙距離小於電極的半徑的一半，每個小間隙側面有一個圓形的放電導氣孔。參見圖3，它具有與電極材料相配合的中空圓形高導磁能力的鐵芯，鐵芯繞有 12 18匝絕緣導線。使其能夠在接地側電極通過雷電流時能夠快速感應並啟動氣體發生
直ο儘管已對本發明進行了描述，但上述描述只是為了說明的目的，本發明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發明精神的各種改變的能力，而本發明的保護範圍由權利要求書限定。
權利要求
1.一種多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置，其特徵在於，該裝置包括接地側電極連接體(1)、信號採集裝置C3)、氣體發生裝置(4)、強磁體固定裝置( 、接地側電極(6)、多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)、導線側電極(9)、導線側電極連接體(11)，所述多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置並聯安裝於線路絕緣子串(12) —側，接地側電極(6)的a 端通過接地側連接體(1)連接至絕緣子掛環O)，導線側電極(9)的a端通過導線側連接體 (11)連接至絕緣子聯板(10)，以空氣為絕緣介質的多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)的 a端連接至線路側電極(9)的b端，並在在輔助放電保護間隙(8)的b端和接地側電極(6) 的b端之間形成以空氣為絕緣介質的主放電保護間隙(7)，中空結構的信號採集裝置(3)穿過接地側電極(6)並通過導線連接至氣體發生器氣體發生裝置，氣體發生裝置(4)通過強磁體固定裝置(5)安裝於主放電間隙(7)附近，並保證產生能夠可靠熄滅主放電保護間隙(8)間電弧的高速噴射氣流。
2.根據權利要求1所述的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置，其特徵在於，它有一個主放電保護間隙(7)和一個多間隙結構的輔助放電保護間隙(8)，主放電保護間隙和輔助放電保護間隙總的絕緣強度小於被保護的絕緣子串的絕緣強度；輔助放電保護間隙 (8)由多個小間隙串聯組成，每個小間隙的非金屬電極呈圓柱形，相鄰兩個非金屬電極之間形成的空氣間隙距離小於所述球形電極半徑的一半，且每個小間隙開有放電導氣孔。
3.根據權利要求1所述的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置，其特徵在於，氣體發生裝置(4)與接地側電極(6)端部的水平距離為30 50mm，垂直距離為10 20mm。
4.根據權利要求1所述的信號採集裝置(3)，其特徵在於採用12 18匝數的絕緣導線繞過與電極形狀相匹配的中空高導磁鐵芯，穿過並固定於接地側電極(6)的中部。
全文摘要
本發明涉及一種防雷保護裝置，特別是一種用於各電壓等級輸電線路的多間隙自膨脹強氣流滅弧防雷保護裝置。該裝置並聯安裝於線路絕緣子串一側，主放電保護間隙和輔助放電間隙的絕緣強度小於被保護的絕緣子串，從而在線路發生雷擊時產生的過電壓優先擊穿保護間隙。保護間隙擊穿放電時，在輔助放電間隙內部產生高溫電弧，空氣在輔助放電間隙半封閉的空間急劇加熱膨脹，拉長電弧並將電弧沿導氣孔噴出；同時信號採集裝置自動採集信號並啟動氣體發生裝置，瞬間產生高速氣流熄滅電弧。本發明結構簡單，安裝方便，其在線路發生雷擊時可快速將雷電流洩入大地的同時產生高速氣流熄滅工頻續流，從而有效地保護電力設備，提高供電可靠性。
文檔編號H01B17/46GK102486954SQ201010569408
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月2日 優先權日2010年12月2日
發明者王嬿蕾, 王巨豐 申請人:王巨豐