專利名稱：多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防雷保護(hù)裝置，具體地說(shuō)是一種用于各電壓等級(jí)輸電線路的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
輸電線路防雷一直都是電力部門防雷工作的重要內(nèi)容，雷電故障仍然是影響電網(wǎng)安全的重要因素之一。輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)引起的沖擊閃絡(luò)，導(dǎo)致線路絕緣子閃絡(luò)，繼而產(chǎn)生很大的工頻續(xù)流，損壞絕緣子串及金具，導(dǎo)致線路事故。傳統(tǒng)的“堵塞型”防雷保護(hù)方式， 由于其局限性，不能根本解決雷擊問(wèn)題。因此電力部門一般采用在輸電線路加裝并聯(lián)保護(hù)間隙或者線路避雷器來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)線。然而實(shí)際運(yùn)行中，并聯(lián)保護(hù)間隙和線路避雷器都有其明顯的缺陷如下首先，當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)，并聯(lián)保護(hù)間隙優(yōu)先因雷擊引起的過(guò)電壓而擊穿，將雷電流泄入大地，從而起到保護(hù)輸電線路及電氣設(shè)備的作用。然而由于并聯(lián)保護(hù)間隙沒(méi)有滅弧能力，不能熄滅絕緣子串閃絡(luò)后引起的工頻續(xù)流，電弧在保護(hù)間隙間長(zhǎng)時(shí)間灼燒，將造成絕緣子串損壞，嚴(yán)重時(shí)，可能造成輸電線路斷線，同時(shí)電弧會(huì)對(duì)電極造成燒蝕而降低其保護(hù)性能。最終依靠斷路器來(lái)熄滅電弧來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)輸電線路及設(shè)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(jià)格昂貴，使用、維護(hù)成本高，泄露電流大，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沖擊下由于存在明顯的集膚效應(yīng)，容易爆炸，造成線路長(zhǎng)期故障，不利于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述背景技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置。本發(fā)明針對(duì)我國(guó)多雷地區(qū)輸電線路的實(shí)際情況，進(jìn)行的大量的探索性實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出了一種可用于各電壓等級(jí)輸電線路的懸垂絕緣子串(瓷、玻璃、復(fù)合材料)和耐張絕緣子串及支柱絕緣子的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置，這種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置包括接地側(cè)電極連接體(1)、信號(hào)采集裝置(3)、氣體發(fā)生裝置 G)、強(qiáng)磁體固定裝置(5)、接地側(cè)電極(6)、多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)、導(dǎo)線側(cè)電極(9)、導(dǎo)線側(cè)電極連接體(11)，所述防雷保護(hù)裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串一側(cè)，并在所述的接地側(cè)電極(6)和導(dǎo)線側(cè)電極(9)之間形成以空氣為絕緣介質(zhì)的主放電保護(hù)間隙(7)， 以空氣為絕緣介質(zhì)的多間隙結(jié)構(gòu)(8)串聯(lián)于導(dǎo)線側(cè)電極(9)形成輔助放電保護(hù)間隙。主放電保護(hù)間隙(7)和輔助放電間隙(8) —起的絕緣強(qiáng)度小于被保護(hù)的絕緣子串(12)的絕緣強(qiáng)度，從而在線路發(fā)生雷擊時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓優(yōu)先擊穿保護(hù)間隙。氣體發(fā)生裝置(4)安裝于主放電間隙(7)附近，保護(hù)間隙擊穿放電的同時(shí)，信號(hào)采集裝置(3)自動(dòng)采集信號(hào)并啟動(dòng)氣體發(fā)生裝置G)，瞬間產(chǎn)生高速氣流滅弧，從而有效地保護(hù)輸電設(shè)備免受損壞。多間隙結(jié)構(gòu)的輔助保護(hù)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(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)擊穿放電時(shí)，產(chǎn)生的電弧在封閉的狹小空間內(nèi)加熱空氣使其快速膨脹， 迅速拉長(zhǎng)電弧從導(dǎo)氣孔噴出。多間隙輔助放電保護(hù)間隙⑶內(nèi)部電極采用非金屬的導(dǎo)電材料，擊穿放電時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生金屬蒸汽，有利于間隙間電弧的熄滅，而且輔助放電保護(hù)間隙的每個(gè)小間隙為均勻電場(chǎng)，能有效地防止滅弧后的重燃。本發(fā)明相對(duì)于并聯(lián)間隙和線路避雷器有明顯的優(yōu)勢(shì)，在線路正常運(yùn)行時(shí)無(wú)續(xù)流， 發(fā)生雷擊過(guò)電壓時(shí)可以迅速啟動(dòng)，“疏導(dǎo)”雷電流的同時(shí)可靠滅弧，且能在輸電線路繼電保護(hù)動(dòng)作之前將電弧熄滅，從而避免線路跳閘發(fā)生。且可重復(fù)動(dòng)作，氣體發(fā)生裝置可以帶電更換。由于電弧持續(xù)的時(shí)間極短，電極材料基本無(wú)燒蝕，可長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。本發(fā)明實(shí)用范圍廣泛，不受電壓等級(jí)、導(dǎo)線布置、絕緣子類型、桿塔塔型、極性效應(yīng)的影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，性能穩(wěn)定，工作可靠，可重復(fù)使用，運(yùn)行成本低，維護(hù)量少。其在線路發(fā)生雷擊時(shí)可快速將雷電流泄入大地的同時(shí)產(chǎn)生高速氣流熄滅工頻續(xù)流，從而有效地保護(hù)電力設(shè)備，提高供電可靠性。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)2是本發(fā)明中具有多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙示意3是本發(fā)明中的信號(hào)采集裝置示意圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置的實(shí)施方式。參見圖1，這種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置包括接地側(cè)電極連接體 (1)、信號(hào)采集裝置C3)、氣體發(fā)生裝置(4)、強(qiáng)磁體固定裝置( 、接地側(cè)電極(6)、多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)、導(dǎo)線側(cè)電極(9)、導(dǎo)線側(cè)電極連接體(11)，整個(gè)裝置通過(guò)導(dǎo)線側(cè)連接體(11)、接地側(cè)連接體(1)與絕緣子串(1 并聯(lián)地懸掛在一起。用于連接絕緣子聯(lián)板(10)并與其形成可靠連接的導(dǎo)線連接體(11)連接主放電保護(hù)間隙的一端為高壓電極 (9)；與絕緣子串掛環(huán)(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(dǎo)線側(cè)電極(9)和接地側(cè)電極(6)分別通過(guò)導(dǎo)線連接體(11)和接地連接體(1)并聯(lián)安裝于輸電線路絕緣子串(12) —側(cè)，接地側(cè)電極(6)的下端部和導(dǎo)線側(cè)電極(9)的上端部之間形成以空氣為介質(zhì)的主保護(hù)放電間隙(7)；個(gè)數(shù)可以根據(jù)電壓等級(jí)調(diào)整的相鄰圓柱形非金屬電極間形成的以空氣為介質(zhì)的多間隙結(jié)構(gòu)的輔助保護(hù)放電保護(hù)間隙(8)，每個(gè)小間隙開有自膨脹導(dǎo)氣孔，所述的小間隙通過(guò)絕緣材料封裝，串聯(lián)于導(dǎo)線側(cè)電極(9)中部；體發(fā)生裝置(4)置于主放電保護(hù)間隙(7)附近，其出口和接地側(cè)電極(6)的b端水平距離為 30 50mm，垂直距離為10 20mm，氣體發(fā)生裝置(4)通過(guò)強(qiáng)磁體固定裝置( 固定在接地側(cè)電極相連的絕緣支撐體上，可以通過(guò)克服強(qiáng)磁體之間的磁力來(lái)實(shí)現(xiàn)更換；信號(hào)采集裝置 (3)穿過(guò)且固定于接地側(cè)電極(6)中部，當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊產(chǎn)生過(guò)電壓時(shí)，信號(hào)采集裝置 (3)能夠感應(yīng)保護(hù)間隙擊穿后流過(guò)的雷電流并啟動(dòng)氣體發(fā)生器(4)從而產(chǎn)生高速噴射滅弧氣流。輸電線路正常運(yùn)行中，保護(hù)間隙(主保護(hù)放電間隙和輔助保護(hù)放電間隙)之間的電位差等于線路相電壓，遠(yuǎn)未達(dá)到保護(hù)間隙的臨界擊穿電壓，保護(hù)間隙不會(huì)被擊穿，電極中無(wú)電流通過(guò)，信號(hào)采集裝置感應(yīng)不到雷電流從而也不會(huì)啟動(dòng)氣體發(fā)生裝置；輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)(直擊雷或者感應(yīng)雷)，產(chǎn)生的過(guò)電壓波通過(guò)導(dǎo)線傳輸?shù)骄€路絕緣子串處，由于該保護(hù)間隙的絕緣強(qiáng)度低于被保護(hù)絕緣子的絕緣串，保護(hù)間隙優(yōu)先擊穿，將雷電流泄入大地，降低過(guò)電壓的幅值，從而起到保護(hù)絕緣子串及線路和電氣設(shè)備的作用。同時(shí)，雷電流流過(guò)接地側(cè)電極時(shí)，信號(hào)采集裝置感應(yīng)雷電流并迅速自動(dòng)啟動(dòng)氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生噴射氣流。由于該氣流具有極高的速度，可以對(duì)電弧產(chǎn)生極大的沖擊，電弧被急劇冷卻的同時(shí)被拉長(zhǎng)，從而不能維持至熄滅。多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙擊穿放時(shí)，產(chǎn)生的電弧在半封閉的狹小空間內(nèi)加熱空氣使其快速膨脹，迅速拉長(zhǎng)電弧從導(dǎo)氣孔噴出。多間隙輔助放電保護(hù)間隙內(nèi)部電極采用非金屬的導(dǎo)電材料，擊穿放電時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生金屬蒸汽，有利于間隙間電弧的熄滅，而且輔助放電保護(hù)間隙的每個(gè)小間隙為均勻電場(chǎng)，能有效地防止滅弧后的重燃。本發(fā)明相對(duì)于并聯(lián)間隙和線路避雷器有明顯的優(yōu)勢(shì)，在線路正常運(yùn)行時(shí)無(wú)續(xù)流， 發(fā)生雷擊過(guò)電壓時(shí)可以迅速啟動(dòng)，“疏導(dǎo)”雷電流的同時(shí)可靠滅弧，且能在輸電線路繼電保護(hù)動(dòng)作之前將電弧熄滅，從而避免線路跳閘發(fā)生。所述裝置可以通過(guò)調(diào)整主放電保護(hù)間隙和輔助放電保護(hù)間隙的距離以適應(yīng)不同的電壓等級(jí)。接地連接體和導(dǎo)線連接體可以調(diào)整以適應(yīng)不同的絕緣子串，塔形等。由于氣體發(fā)生裝置產(chǎn)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(xù)的時(shí)間極短，電極材料基本無(wú)燒蝕；氣體發(fā)生裝置采用的強(qiáng)磁體固定方式，容易更換， 因而該裝置可以反復(fù)使用，達(dá)到一次安裝，多次收益的目的。極大地節(jié)約投資。并且該裝置產(chǎn)生的氣體對(duì)生物、環(huán)境沒(méi)有危害，符合環(huán)保要求。參見圖2，它具有一個(gè)絕緣材料外殼，個(gè)數(shù)可以根據(jù)電壓等級(jí)調(diào)整的多個(gè)小火花間隙安裝在內(nèi)部。每個(gè)小火花放電間隙的非金屬電極采用球形，兩個(gè)相鄰球形非金屬電極之間形成的空氣間隙距離小于電極的半徑的一半，每個(gè)小間隙側(cè)面有一個(gè)圓形的放電導(dǎo)氣孔。參見圖3，它具有與電極材料相配合的中空?qǐng)A形高導(dǎo)磁能力的鐵芯，鐵芯繞有 12 18匝絕緣導(dǎo)線。使其能夠在接地側(cè)電極通過(guò)雷電流時(shí)能夠快速感應(yīng)并啟動(dòng)氣體發(fā)生
直ο盡管已對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但上述描述只是為了說(shuō)明的目的，本發(fā)明不限于上述結(jié)合附圖的具體描述，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員具有對(duì)其進(jìn)行不脫離本發(fā)明精神的各種改變的能力，而本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1.一種多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于，該裝置包括接地側(cè)電極連接體(1)、信號(hào)采集裝置C3)、氣體發(fā)生裝置(4)、強(qiáng)磁體固定裝置( 、接地側(cè)電極(6)、多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)、導(dǎo)線側(cè)電極(9)、導(dǎo)線側(cè)電極連接體(11)，所述多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串(12) —側(cè)，接地側(cè)電極(6)的a 端通過(guò)接地側(cè)連接體(1)連接至絕緣子掛環(huán)O)，導(dǎo)線側(cè)電極(9)的a端通過(guò)導(dǎo)線側(cè)連接體 (11)連接至絕緣子聯(lián)板(10)，以空氣為絕緣介質(zhì)的多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)的 a端連接至線路側(cè)電極(9)的b端，并在在輔助放電保護(hù)間隙(8)的b端和接地側(cè)電極(6) 的b端之間形成以空氣為絕緣介質(zhì)的主放電保護(hù)間隙(7)，中空結(jié)構(gòu)的信號(hào)采集裝置(3)穿過(guò)接地側(cè)電極(6)并通過(guò)導(dǎo)線連接至氣體發(fā)生器氣體發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置(4)通過(guò)強(qiáng)磁體固定裝置(5)安裝于主放電間隙(7)附近，并保證產(chǎn)生能夠可靠熄滅主放電保護(hù)間隙(8)間電弧的高速噴射氣流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于，它有一個(gè)主放電保護(hù)間隙(7)和一個(gè)多間隙結(jié)構(gòu)的輔助放電保護(hù)間隙(8)，主放電保護(hù)間隙和輔助放電保護(hù)間隙總的絕緣強(qiáng)度小于被保護(hù)的絕緣子串的絕緣強(qiáng)度；輔助放電保護(hù)間隙 (8)由多個(gè)小間隙串聯(lián)組成，每個(gè)小間隙的非金屬電極呈圓柱形，相鄰兩個(gè)非金屬電極之間形成的空氣間隙距離小于所述球形電極半徑的一半，且每個(gè)小間隙開有放電導(dǎo)氣孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置，其特征在于，氣體發(fā)生裝置(4)與接地側(cè)電極(6)端部的水平距離為30 50mm，垂直距離為10 20mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號(hào)采集裝置(3)，其特征在于采用12 18匝數(shù)的絕緣導(dǎo)線繞過(guò)與電極形狀相匹配的中空高導(dǎo)磁鐵芯，穿過(guò)并固定于接地側(cè)電極(6)的中部。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防雷保護(hù)裝置，特別是一種用于各電壓等級(jí)輸電線路的多間隙自膨脹強(qiáng)氣流滅弧防雷保護(hù)裝置。該裝置并聯(lián)安裝于線路絕緣子串一側(cè)，主放電保護(hù)間隙和輔助放電間隙的絕緣強(qiáng)度小于被保護(hù)的絕緣子串，從而在線路發(fā)生雷擊時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓優(yōu)先擊穿保護(hù)間隙。保護(hù)間隙擊穿放電時(shí)，在輔助放電間隙內(nèi)部產(chǎn)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(zhǎng)電弧并將電弧沿導(dǎo)氣孔噴出；同時(shí)信號(hào)采集裝置自動(dòng)采集信號(hào)并啟動(dòng)氣體發(fā)生裝置，瞬間產(chǎn)生高速氣流熄滅電弧。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，其在線路發(fā)生雷擊時(shí)可快速將雷電流泄入大地的同時(shí)產(chǎn)生高速氣流熄滅工頻續(xù)流，從而有效地保護(hù)電力設(shè)備，提高供電可靠性。
文檔編號(hào)H01B17/46GK102486954SQ201010569408
公開日2012年6月6日 申請(qǐng)日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月2日
發(fā)明者王嬿蕾, 王巨豐 申請(qǐng)人:王巨豐