本實用新型涉及防雷保護(hù)裝置中的絕緣子，具體涉及一種用于交流架空輸電線路的多間隙避雷絕緣子。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)覆蓋區(qū)域越來越廣，系統(tǒng)容量與日俱增，輸電線路的安全可靠運行越來越影響社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。雷電對電網(wǎng)影響極大，我國每年因雷擊造成的財產(chǎn)損失和人身傷亡不計其數(shù)，在電力系統(tǒng)中，輸電線路的雷害較為嚴(yán)重，給電網(wǎng)的安全運行帶來較大的影響。為了保證線路運行的可靠性，需要更多的線路避雷器投入到輸電線路中，甚至全線安裝避雷器，耗資巨大。

近年來一種新型的避雷器—多重短間隙避雷器，由于其材料成本低、耐用性強且性價比高等原因進(jìn)入了人們的視野，并且引起了行業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。多重短間隙避雷器綜合了“堵塞型”防雷和“疏導(dǎo)型”防雷的思想，允許絕緣被擊穿建立電弧，串聯(lián)的間隙為避雷器提供了泄放雷電流的通道；同時，應(yīng)用電弧產(chǎn)生的高溫高壓拉長電弧，直至最后電弧熄滅，這一過程持續(xù)時間極短，在泄放雷電流的同時不會引起繼電保護(hù)裝置動作跳閘，供電的可靠性得到很大的提高。

另外，輸電線路中需要安裝大量的絕緣子，因此，為保證線路正常安全的運行，線路中不得不安裝大量的裝置。而安裝大量的裝置一方面增加了輸電線路的投資成本，另一方面也增加了線路維護(hù)的難度及成本。因此，尋找一種經(jīng)濟(jì)、有效并且能夠盡量減少線路安裝裝置的防雷方式也成為了一個新的研究方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是在于克服現(xiàn)有防雷措施存在的缺點和不足，提供一種由多間隙滅弧室系統(tǒng)與復(fù)合絕緣子串組合構(gòu)成的用于交流架空輸電線路的多間隙避雷絕緣子。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的用于交流架空輸電線路的多間隙避雷絕緣子，包括芯棒、連接在芯棒低壓端的球窩、連接在芯棒高壓端的球頭及穿套在芯棒高壓側(cè)的復(fù)合絕緣子串，還包括套置在所述芯棒低壓側(cè)的絕緣筒及以螺旋方式纏繞在絕緣筒表面的多間隙滅弧室系統(tǒng)，所述多間隙滅弧室系統(tǒng)包括沿所述絕緣筒表面布置的螺旋狀硅橡膠層及沿螺旋方向均勻鑲嵌在所述螺旋狀硅橡膠層內(nèi)的多個電極，每相鄰兩個電極之間有間隙，所述螺旋狀硅橡膠層且正對著每個間隙位置處開有與外界連通的通孔，所述通孔與所述間隙連通。

進(jìn)一步地，所述每相鄰兩個電極之間的間隙底部向內(nèi)凹陷有氣腔。

進(jìn)一步地，所述多間隙滅弧室系統(tǒng)的螺旋狀硅橡膠層頂端和低端均布置有圓柱電極；所述絕緣筒的頂端固定連接有第一均壓環(huán)，所述第一均壓環(huán)與所述多間隙滅弧室系統(tǒng)頂端的圓柱電極留有空氣間隙；所述絕緣筒的底端固定連接有第二均壓環(huán)，所述第二均壓環(huán)與所述多間隙滅弧室系統(tǒng)底端的圓柱電極留有空氣間隙，且所述第二均壓環(huán)位于所述復(fù)合絕緣子串的上方；套置在所述芯棒高壓側(cè)的第三均壓環(huán)，且所述第三均壓環(huán)位于所述復(fù)合絕緣子串的下方。

進(jìn)一步地，所述每相鄰兩個電極之間的間隙距離為0.5～10mm，所述通孔孔徑大于間隙距離且小于電極直徑。

進(jìn)一步地，所述螺旋狀硅橡膠層的每個通孔端部邊沿設(shè)置有凸起，所述凸起向所述通孔的出口內(nèi)傾形成出口保護(hù)孔。

進(jìn)一步地，所述電極為球形鋼珠或圓柱形鋼珠。

進(jìn)一步地，所述絕緣筒為環(huán)氧樹脂絕緣筒。

進(jìn)一步地，所述氣腔為桃形氣腔。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型的多間隙避雷絕緣子由多間隙滅弧室系統(tǒng)與絕緣材料組成的吹弧結(jié)構(gòu)和具有一定長度的復(fù)合絕緣子串組合而成，當(dāng)電力系統(tǒng)正常運行時，多間隙避雷絕緣子與棒形懸式絕緣子功能相同，起機械支撐和電位隔離作用；當(dāng)輸電線路中產(chǎn)生的過電壓達(dá)到一定值時，串聯(lián)的多重間隙被擊穿，建立電弧通道，同時應(yīng)用電弧產(chǎn)生的高溫高壓拉長電弧，直至最后電弧熄滅，這一過程持續(xù)時間極短，在泄放雷電流的同時不會引起繼電保護(hù)裝置動作跳閘，供電的可靠性得到很大的提高；

本實用新型將絕緣子功能和避雷器功能結(jié)合為一體，大大減少了安裝在輸電線路桿塔上的裝置。同時該多間隙避雷絕緣子結(jié)構(gòu)簡單，采用的硅橡膠及環(huán)氧樹脂材料比較常見，造價低廉，大大降低了輸電線路的投資和運行維護(hù)成本。

附圖說明

圖1為本實用新型用于交流架空輸電線路的多間隙避雷絕緣子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中滅弧室單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：芯棒1、球窩2、球頭3、復(fù)合絕緣子串4、環(huán)氧樹脂絕緣筒5、多間隙滅弧室系統(tǒng)6、螺旋狀硅橡膠層7、電極8、間隙9、通孔10、氣腔11、圓柱電極12、第一均壓環(huán)13、第二均壓環(huán)14、第三均壓環(huán)15、凸起16、保護(hù)孔17。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

本實用新型所設(shè)計的用于交流架空輸電線路的多間隙避雷絕緣子，由多間隙滅弧室系統(tǒng)與絕緣材料組成的吹弧結(jié)構(gòu)和具有一定長度的復(fù)合絕緣子串組合而成，即低壓端為多間隙滅弧室系統(tǒng)與絕緣材料組成的吹弧結(jié)構(gòu)，該吹弧結(jié)構(gòu)是本實用新型多間隙避雷絕緣子的主要組成部分，高壓端為一定長度的復(fù)合絕緣子串構(gòu)成的主間隙。

如圖1所示包括芯棒1、連接在芯棒1低壓端的球窩2及連接在芯棒1高壓端的球頭3，以及從高壓端到低壓端依次套置在芯棒1上的第三均壓環(huán)15、復(fù)合絕緣子串4、第二均壓環(huán)14、環(huán)氧樹脂絕緣筒5及第一均壓環(huán)13；其中：球窩2固定于交流輸電線路桿塔的橫擔(dān)上，球頭3連接高壓導(dǎo)線，芯棒1起支撐和懸垂作用；另外，環(huán)氧樹脂絕緣筒5表面以螺旋方式纏繞有多間隙滅弧室系統(tǒng)6；同時，第一均壓環(huán)13與環(huán)氧樹脂絕緣筒5的頂端固定，第二均壓環(huán)14與環(huán)氧樹脂絕緣筒5的底端固定，且第二均壓環(huán)14位于復(fù)合絕緣子串4的上方，第三均壓環(huán)15位于復(fù)合絕緣子串6的下方。

結(jié)合圖2所示，本實施例中多間隙滅弧室系統(tǒng)6包括沿環(huán)氧樹脂絕緣筒5表面布置的螺旋狀硅橡膠層7、沿螺旋方向均勻鑲嵌在螺旋狀硅橡膠層7內(nèi)的多個電極8及布置在螺旋狀硅橡膠層7頂端和低端的圓柱電極12，每相鄰兩個電極8之間有間隙9，且每相鄰兩個電極8之間的間隙9距離為0.5～10mm；螺旋狀硅橡膠層7且正對著每個間隙9位置處開有與外界連通的通孔10，通孔10與間隙9連通，且通孔10孔徑大于間隙9距離且小于電極8直徑，防止電極8滑落出螺旋狀硅橡膠層7；即相鄰兩個電極8、相鄰兩個電極8之間的間隙9、相鄰兩個電極8周圍的螺旋狀硅橡膠層7及與間隙9對應(yīng)的通孔10形成一端開口的滅弧室單元，即滅弧室單元的個數(shù)比電極的個數(shù)少一個，螺旋狀硅橡膠層及鑲嵌在螺旋狀硅橡膠層內(nèi)的多個電極形成多重短(0.5～10mm)間隙。

多間隙滅弧室系統(tǒng)6兩端的圓柱電極12與其兩端的均壓環(huán)(即第一均壓環(huán)13和第二均壓環(huán)14)接近，并留有一定的空氣間隙，環(huán)氧樹脂絕緣筒5與多間隙滅弧室系統(tǒng)6構(gòu)成吹弧結(jié)構(gòu)，復(fù)合絕緣子串4與其兩端的均壓環(huán)(即第二均壓環(huán)14和第三均壓環(huán)15)構(gòu)成主間隙以提高裝置的耐受電壓。

另外，本實施例中電極8為球形鋼珠或圓柱形鋼珠，由于電極8之間距離較小(0.5～10mm)，電極8間的電場分布較為均勻，氣隙放電不存在極性效應(yīng)和電暈現(xiàn)象，放電的分散性很小，同時在滅弧腔內(nèi)部，氣隙擊穿引發(fā)的氣體熱量增加，短時間內(nèi)高壓氣體只能沿通孔方向?qū)㈦娀∠蛲獯党觯哂辛己玫南ɑ⌒阅堋?/p>

同時，每相鄰兩個電極8之間間隙9底部向內(nèi)凹陷有氣腔11，且氣腔為桃形氣腔11，電弧燃燒產(chǎn)生的高溫使氣腔11內(nèi)的氣體急劇膨脹，由此產(chǎn)生的高壓驅(qū)使電弧向通孔處移動；螺旋狀硅橡膠層7的每個通孔10端部邊沿設(shè)置有凸起16，凸起16向通孔10的出口內(nèi)傾形成出口保護(hù)孔17，用來保護(hù)通孔10及間隙9不落入污穢。

當(dāng)電力系統(tǒng)正常運行時，輸電線路對地電壓加在多間隙避雷絕緣子兩端，多間隙避雷絕緣子與棒形懸式絕緣子功能相同，起機械支撐和電位隔離作用，具有強度高、濕閃污閃電壓高、不易破碎、運行維護(hù)方便等特點；當(dāng)輸電線路中產(chǎn)生的過電壓達(dá)到一定值時，多間隙避雷絕緣子中串聯(lián)的多重間隙被擊穿，形成電弧通道，雷電流通過多間隙滅弧室系統(tǒng)得到泄放，且能夠快速有效熄滅電弧，與避雷器功能相同。

當(dāng)輸電線路中產(chǎn)生過電壓時，多間隙避雷絕緣子首端與末端形成的電位差加在多間隙滅弧室系統(tǒng)和主間隙兩端，過電壓達(dá)到一定值時，電極之間的小間隙被擊穿，其內(nèi)部產(chǎn)生小電弧，電弧在滅弧室內(nèi)燃燒產(chǎn)生的高溫使得滅弧室內(nèi)的氣體迅速膨脹，產(chǎn)生巨大的氣壓，而滅弧室單元為單側(cè)開口結(jié)構(gòu)，在高溫高壓氣體作用下電弧沿單開口側(cè)噴出，電弧被拉長，弧道電阻增加，電弧電流減小，由于電弧伏安特性為負(fù)，電弧電壓增加，電流持續(xù)減小，弧壓增大直至兩端電壓維持不了電弧燃燒，電弧熄滅；同時這一過程中，電弧被拉長至滅弧室之外，空氣的吹弧作用加速了電弧的冷卻，更有利于電弧的熄滅，加速了避雷器的滅弧過程。這樣既泄放了雷電流，又能在繼電保護(hù)裝置發(fā)出動作信號之前熄滅工頻續(xù)流，線路不會跳閘，達(dá)到了不停電的目的。

此外，多間隙避雷絕緣子低壓端吹弧結(jié)構(gòu)的主體采用環(huán)氧樹脂絕緣筒，多間隙滅弧室系統(tǒng)以螺旋的方式纏繞在環(huán)氧樹脂絕緣筒表面，該布置方式充分且合理地利用了空間和高度，盡可能多地分布短間隙滅弧室單元。經(jīng)試驗驗證，更多數(shù)量的短間隙滅弧室單元串聯(lián)而成的多間隙滅弧室系統(tǒng)對多間隙避雷絕緣子性能的優(yōu)化更有利。

與吹弧結(jié)構(gòu)串聯(lián)的主間隙為具有一定長度的復(fù)合絕緣子串，多間隙避雷絕緣子整體的耐受電壓主要取決于主間隙，能夠有效提高多間隙避雷絕緣子整體的耐受電壓水平。吹弧結(jié)構(gòu)與主間隙用同一根芯棒固定成一個整體，形成具有避雷器功能的多間隙避雷絕緣子。其強度高、濕閃污閃電壓高、不易破碎、運行維護(hù)方便，電力系統(tǒng)正常運行時，該多間隙避雷絕緣子起機械支撐和電位隔離作用；且主間隙的傘盤結(jié)構(gòu)可增大裝置的爬距，使其適用于重污穢區(qū)。其中，多間隙避雷絕緣子的絕緣材料選用常見的硅橡膠及環(huán)氧樹脂材料，性能優(yōu)異且造價低廉。

將絕緣子和避雷器功能合為一體，減少了安裝在輸電線路桿塔上的多間隙避雷絕緣子，且該多間隙避雷絕緣子結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉、維護(hù)方便，大大降低了投資成本和維護(hù)費用。