中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，該裝置應(yīng)用在雷雨天氣時(shí)，降低中低壓交、直流電力系統(tǒng)輸配電線路的雷擊跳閘率和雷擊斷線率。該裝置并聯(lián)安裝于輸配電線路絕緣子串兩端，能優(yōu)先絕緣子串擊穿排泄雷擊電流入地；在工頻續(xù)流通過時(shí)能自動(dòng)增加空氣主間隙的長(zhǎng)度，使續(xù)流電弧被拉長(zhǎng)；同時(shí)所增加半封閉間隙內(nèi)充滿并噴射電負(fù)性氣體(水蒸氣)，瞬間大幅度提高了間隙整體的絕緣擊穿強(qiáng)度；在恢復(fù)電壓不變的情況下，使電弧散熱增加，間隙絕緣強(qiáng)度驟增，確保了電弧因此熄滅。該裝置包括并聯(lián)接地電極，絕緣水柱滅弧器，細(xì)水柱噴弧通道，并聯(lián)導(dǎo)線電極，空氣主間隙；該裝置造價(jià)成本低，安裝運(yùn)行簡(jiǎn)易，能重復(fù)擊穿長(zhǎng)久耐用，不存在不良隱患。
【專利說明】中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種保護(hù)絕緣子串、導(dǎo)線免受短路工頻續(xù)流電弧灼燒的保護(hù)間隙，具體涉及了一種適用于中低壓電力系統(tǒng)輸配電線路的水蒸氣自然拉弧并聯(lián)間隙裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]中低壓配電網(wǎng)由于不是重要的負(fù)荷所在，所以其一直以來其雷擊跳閘率和雷擊事故率都居高不下，低壓電網(wǎng)如IOkV配電網(wǎng)絕緣架空導(dǎo)線還存在雷擊(直擊雷或感應(yīng)雷)必?cái)嗑€結(jié)論。然而隨著電力系統(tǒng)短路容量以及輸配電線路面積的不斷的不斷拓展，雷擊(感應(yīng)雷和直擊雷)跳閘率和斷線事故率將成為所有電壓等級(jí)供電公司考核電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)。中低壓配電網(wǎng)多處地區(qū)偏遠(yuǎn)之地，由于地質(zhì)問題使得接地電阻難以改善；輸配電線路走廊又多經(jīng)過地形復(fù)雜的斜坡，使得其受雷面積驟增。無疑，中低壓配電網(wǎng)輸配電線路防雷主要考慮兩個(gè)問題，一個(gè)是安全和效果問題，另一個(gè)則是成本問題。改造地網(wǎng)電阻和架設(shè)避雷線或屏蔽線無疑是最昂貴的方法，多年來的運(yùn)行效果也已不能滿足電網(wǎng)供電穩(wěn)定性要求。
[0003]中低壓配電網(wǎng)特殊的山坡地理位置造成了避雷器安裝的困難。首先，避雷器對(duì)地網(wǎng)電阻的要求比較高，而中低壓配電網(wǎng)所處的又通常是地網(wǎng)電阻大而且很難改變的地區(qū)，強(qiáng)制安裝避雷器肯定得不到理想的防雷的效果；其次，郊區(qū)安裝的避雷器經(jīng)常遭遇銅引下線被盜現(xiàn)象，銅引下線一旦被盜，避雷器將形同虛設(shè)；再者，線路避雷器購買成本高，安裝困難，運(yùn)行檢修不方便，而且在雷電沖擊下存在集膚效應(yīng)，大電流下容易爆炸，不利于電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]由于運(yùn)輸及地形問題，中低壓配電網(wǎng)比較適合安裝簡(jiǎn)易的防雷設(shè)備，招弧角(或稱普通并聯(lián)間隙)是比較簡(jiǎn)易的防雷設(shè)備。當(dāng)輸電線路發(fā)生雷擊時(shí)，招弧角或普通間隙優(yōu)先與所并聯(lián)的絕緣子串擊穿，將雷電流泄入大地，從而起到保護(hù)輸電線路及絕緣子的作用。由于招弧角沒有滅弧能力，當(dāng)間隙工頻續(xù)流電弧不能自行熄滅時(shí)，斷路器同樣跳閘，其與自動(dòng)重合閘裝置配合能獲得較好的防止非永久性短路故障的效果，是以“高跳閘率”換取“低事故率”的做法。問題是，有許多比較落后的配電網(wǎng)沒有安裝自動(dòng)重合閘裝置，斷路器沒回跳閘都相當(dāng)于永久性故障，都造成“停電事故”，影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)，斷路器多次帶負(fù)荷跳閘也會(huì)明顯影響其功能和縮短其壽命，當(dāng)斷路器故障拒動(dòng)時(shí)將會(huì)造成更嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。
[0005]所以，針對(duì)中低壓配電網(wǎng)防雷問題，安裝避雷器或并聯(lián)普通間隙都有不可取的地方，安裝后都存在相當(dāng)?shù)碾[患。
[0006]因此，中低壓配電網(wǎng)急需一種成本可觀，易于運(yùn)輸、安裝、檢修，又能起到滅弧效果降低雷擊斷路器跳閘的裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有中低壓配電網(wǎng)防雷方法及設(shè)備的不足，提供了一種適用于較落后的中低壓配電網(wǎng)輸配電線路防雷的中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置。在雷雨天氣下，該裝置的細(xì)水柱噴弧通道(4)盛滿水柱，其保護(hù)主間隙為僅為空氣主間隙
(6)，配電網(wǎng)耐雷水平?jīng)Q定于該裝置。此時(shí)該裝置不但擁有招弧角的泄流功能，同時(shí)也能快速自主熄滅雷電擊穿后的工頻續(xù)流電弧，保證雷擊斷路器不跳閘；在天氣晴朗時(shí)，細(xì)水柱噴弧通道(4)內(nèi)的水都被蒸發(fā)掉，該裝置的保護(hù)主間隙包括空氣主間隙(6)和細(xì)水柱噴弧通道(4)的長(zhǎng)度，其絕緣強(qiáng)度將大于或等于絕緣子串的絕緣強(qiáng)度，配電網(wǎng)耐雷水平?jīng)Q定于絕緣子串，這就使得該間隙裝置誤動(dòng)作概率大大減小，僅在雷雨作用下雷擊時(shí)才保護(hù)輸配電線路，平時(shí)也不會(huì)造成配電系統(tǒng)耐雷水平的降低。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)雷雨天氣下熄滅雷擊工頻續(xù)流電弧的目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:雷雨天氣下當(dāng)絕緣水柱滅弧器(3)的細(xì)水柱噴弧通道(4)內(nèi)填滿水時(shí)，水表面至并聯(lián)接地電極(2)組成最佳的保護(hù)主間隙，約為絕緣子串長(zhǎng)度的75%-80%，絕緣強(qiáng)度弱于絕緣子串。該保護(hù)主間隙在雷電擊穿工頻續(xù)流建弧后，續(xù)流電弧使水蒸氣氣化，保護(hù)主間隙的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼拈L(zhǎng)度加上細(xì)水柱噴弧通道(4)的長(zhǎng)度，總長(zhǎng)度等于或大于絕緣子串長(zhǎng)度，瞬間大幅度提升空氣主間隙的絕緣再擊穿強(qiáng)度和空氣散熱系數(shù)，并有高溫高壓電負(fù)性氣體從細(xì)水柱噴弧通道(4)噴出，迫使電弧能量快速向空氣傳遞，最終電弧因空氣間隙絕緣恢復(fù)強(qiáng)度大于恢復(fù)電壓而熄滅。
[0009]其熄弧過程進(jìn)一步詳細(xì)為:電弧電流流經(jīng)細(xì)水柱，水在電弧電流強(qiáng)大能量作用下，瞬間氣化成水蒸氣并在細(xì)水柱噴弧通道(4)內(nèi)膨脹，高溫高壓水蒸氣一方面對(duì)電弧起直接降溫作用，另一方面阻斷和驅(qū)使電弧遠(yuǎn)離并聯(lián)導(dǎo)線電極(5)并向空氣散熱，兩方面作用使散熱系數(shù)驟增；水作為導(dǎo)電體在電弧能量作用下氣化成絕緣的水蒸氣后，細(xì)水柱噴弧通道
(4)就變成了空氣主間隙的一部分，這不單拉長(zhǎng)了電弧，同時(shí)也增加了間隙的絕緣恢復(fù)強(qiáng)度和絕緣擊穿強(qiáng)度；水蒸氣作為電負(fù)性氣體(氧元素的電負(fù)性為3.5僅次于氟4.0)，具有很大的電子親和力，能捕獲空氣中的電子，對(duì)電弧電流的電子具有附著效應(yīng)，起到一個(gè)去電離的作用。而且充滿電負(fù)性氣體水蒸氣的細(xì)水柱噴弧通道(4)的絕緣較同等長(zhǎng)度的空氣間隙要強(qiáng)的多。
[0010]因此，工頻續(xù)流電弧在多方面因素的制約之下將會(huì)可靠熄滅。
[0011]并聯(lián)接地電極(2)較并聯(lián)導(dǎo)線電極(5)要短許多，空氣主間隙(6)處在絕緣子串較上的位置，這樣導(dǎo)線側(cè)就擁有足夠的空間留給絕緣水柱滅弧器(3)和細(xì)水柱噴弧通道
(4)。裝置整體形成一個(gè)T型，有利于電弧在熱動(dòng)力作用下往上飄散，這也等同于增加了電弧的散熱系數(shù)。
[0012]為了保證間隙工頻續(xù)流建弧后，間隙能更有效的拉長(zhǎng)電弧和進(jìn)一步增加散熱量，可以把細(xì)水柱噴弧通道(4)制造成螺旋狀，以增加電弧走過了路程，更易于其熄滅。
[0013]水蒸氣擁有足夠的壓力把電弧驅(qū)趕出細(xì)水柱噴弧通道(4)是該裝置成功的關(guān)鍵，為此要把細(xì)水柱噴弧通道(4)做的很細(xì)；絕緣水柱滅弧器(3)可以由普通絕緣材料，也可以由在高溫高壓條件下可以大量產(chǎn)氣的材料制造，所產(chǎn)氣體作為水蒸氣驅(qū)趕電弧的輔佐備用手段；再者絕緣水柱滅弧器(3)的壁厚滿足水蒸氣的壓力要求，不至于水在電弧能量作用下爆炸。
[0014]雷雨天氣下，為了確保雷電從并聯(lián)接地極(2)和細(xì)水柱噴弧通道(4)水柱表面的正確擊穿，絕緣水柱滅弧器(3)外表面加工成波紋狀(防水)，能有效避免雷電沿面擊穿。[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0016]本發(fā)明應(yīng)用于較偏遠(yuǎn)或落后地區(qū)的中低壓配電網(wǎng)防雷保護(hù)最大的優(yōu)勢(shì)在于:既能降低防雷成本的投入，又便于運(yùn)輸、安裝、維護(hù)，同時(shí)又能達(dá)到熄滅工頻電弧避免雷擊斷路器跳閘，既保護(hù)了絕緣子串、輸配電導(dǎo)線，又能延長(zhǎng)斷路器的使用壽命。其他優(yōu)點(diǎn)如下:
[0017]1.該裝置最大的優(yōu)點(diǎn)是:運(yùn)輸輕便，安裝容易，而且能長(zhǎng)期重復(fù)使用。適用于偏遠(yuǎn)地區(qū)較落后的中低壓配電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0018]2.絕緣水柱滅弧器(3)是該裝置滅弧的關(guān)鍵部件，它是通過液體水的被動(dòng)氣化瞬間從導(dǎo)電體轉(zhuǎn)為絕緣體，拉長(zhǎng)間隙電弧的同時(shí)，絕緣水柱滅弧器(3)也轉(zhuǎn)變?yōu)榻^緣的噴弧裝置。因?yàn)閮?nèi)部充滿全部氣化的水蒸氣，絕緣性能較一般同等長(zhǎng)度空氣間隙要強(qiáng)的多；液態(tài)水在半封閉的空間內(nèi)氣化膨脹向高速擴(kuò)散，驅(qū)趕電弧遠(yuǎn)離電極端，起到滅弧作用。
[0019]3.該裝置從多方面同時(shí)抑制電弧的發(fā)展:主間隙變長(zhǎng)拉弧，水蒸氣的降溫作用、噴弧散熱作用及對(duì)電子的附著效應(yīng)，絕緣水柱滅弧器(3)的產(chǎn)氣噴弧輔佐作用等等，確保能熄滅一定幅值的電弧電流。
[0020]4.該裝置的安裝不會(huì)產(chǎn)生不良的或隱含的后果。因?yàn)樵谇缣鞎r(shí)空氣主間隙包括細(xì)水柱噴弧通道(4)，其絕緣擊穿強(qiáng)度等于或大于絕緣子的絕緣擊穿強(qiáng)度，不會(huì)降低原有電力系統(tǒng)的耐雷水平。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例應(yīng)用于35kV電壓等級(jí)架空裸導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2是本發(fā)明一實(shí)施例應(yīng)用于IOkV電壓等級(jí)架空裸導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:線路絕緣子串1，并聯(lián)接地電極2，絕緣水柱滅弧器3，細(xì)水柱噴弧通道4，并聯(lián)導(dǎo)線電極5，空氣主間隙6。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]如附圖1所示，一種應(yīng)用于35kV架空線路的水式熄弧保護(hù)間隙裝置，包括并聯(lián)接地電極(2)，絕緣水柱滅弧器(3)，細(xì)水柱噴弧通道(4)，并聯(lián)導(dǎo)線電極(5)，空氣主間隙(6)。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]如附圖2所示，一種應(yīng)用于IOkV架空線路的水式熄弧保護(hù)間隙裝置，包括并聯(lián)接地電極(2)，絕緣水柱滅弧器(3)，細(xì)水柱噴弧通道(4)，并聯(lián)導(dǎo)線電極(5)，空氣主間隙(6)。
【權(quán)利要求】
1.一種中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，包括并聯(lián)于絕緣子串兩端的并聯(lián)接地電極(2)和并聯(lián)導(dǎo)線電極(5);絕緣水柱滅弧器(3)安裝于導(dǎo)線接地極(5)，包括細(xì)水柱噴弧通道(4);并聯(lián)接地電極(2)和絕緣水柱滅弧器(3)之間組成中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置的空氣主間隙(6)。其特征在于:絕緣水柱滅弧器(3)可以由普通絕緣材料制造也可以由在高溫條件下能產(chǎn)生氣體的材料制造，其中間內(nèi)開細(xì)小通道即是細(xì)水柱噴弧通道(4);絕緣水柱滅弧器(3)的外表面根據(jù)絕緣配合要求制造有波紋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，其特征在于:并聯(lián)接地電極(2)較并聯(lián)導(dǎo)線電極(5)要短，空氣主間隙(6)處在絕緣子串較上的位置，裝置整體形成一個(gè)T型，有利于電弧在熱動(dòng)力作用下往上飄散。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，其特征在于:絕緣水柱滅弧器(3) —端開內(nèi)螺紋，導(dǎo)線接地極(5) —端開外螺紋螺紋，兩者能進(jìn)行安全、可靠、無縫的連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，其特征在于:細(xì)水柱噴弧通道(4)在絕緣水柱滅弧器(3)內(nèi)基本是直線形狀的，但是也可以做成螺旋狀，也就是增長(zhǎng)細(xì)水柱的路程。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的中低壓配電網(wǎng)用水式熄弧保護(hù)間隙裝置，其特征在于:在雷雨天氣時(shí)，絕緣水柱滅弧器(3)的細(xì)水柱噴弧通道(4)會(huì)自動(dòng)接收雨水；天氣晴朗時(shí)，絕緣水柱滅弧器(3)內(nèi)的水也會(huì)自動(dòng)蒸發(fā)掉。
【文檔編號(hào)】H01B17/48GK103779787SQ201210394134
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月17日
【發(fā)明者】李世民, 閆仁寶, 曾益, 韋紅鮮 申請(qǐng)人:李世民, 閆仁寶