喷气式并联间隙装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种喷气式并联间隙装置，该保护装置属于交、直流电力系统输电线路的防雷保护间隙。该装置并联安装于输电线路绝缘子串两端，不仅在雷击时优先于绝缘子串击穿，保护绝缘子串及相应输电线路，而且能快速产生高速高压气流，作用于电弧抑制其形成和发展，让电弧熄灭在暂态阶段，降低电力系统雷击跳闸率及雷击事故率。本发明公开了一种喷气式并联间隙装置，包括接地侧和导线侧的灭弧装置、固定装置安装于线路绝缘子串两端的并联螺旋金具；接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置都分别包括灭弧粉剂储藏室、电弧接闪环、绝缘产气室和喷弧通道等。该装置提高电力系统稳定性、有效减少断路器带负荷动作次数，延长变压器等电力设备使用寿命，而且生产、运行、维护的成本很低。
【专利说明】喷气式并联间隙装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体灭弧防雷保护装置，具体涉及了一种喷气式并联间隙装置。【背景技术】
[0002]输电线路防雷一直都是电力部门防雷工作的重要内容，雷电故障仍然是影响电网安全的重要因素之一。输电线路发生雷击时引起的冲击闪络，导致线路绝缘子闪络，继而产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具，导致线路断线事故。传统的“堵塞型”防雷保护方式，由于其局限性，不能根本解决雷击问题。因此电力部门一般采用在输电线路加装并联保护间隙或者线路避雷器来实现保护线。然而实际运行中，并联保护间隙和线路避雷器都有其明显的缺陷如下:
[0003]首先，当输电线路发生雷击时，并联保护间隙优先因雷击引起的过电压而击穿，将雷电流泄入大地，从而起到保护输电线路及电气设备的作用。然而由于并联保护间隙没有灭弧能力，不能熄灭绝缘子串闪络后引起的工频续流，电弧在保护间隙间长时间灼烧，将造成绝缘子串损坏，严重时，可能造成输电线路断线，同时电弧会对电极造成烧蚀而降低其保护性能。最终依靠断路器来熄灭电弧来实现保护输电线路及设备，是牺牲“跳闸率”和“供电可靠性”换取“低事故率”的做法。
[0004]其次，线路避雷器价格昂贵，使用、维护成本高，泄露电流大，使用寿命短，更换频繁，而且线路避雷器用的氧化锌模块在雷电冲击下由于存在明显的集肤效应，大电流下容易爆炸，造成线路长期故障，不利于电网经济、安全、稳定运行。
[0005]最后，雷击短路事故造成断路器带负荷动作次数剧增，不但缩短了断路器的寿命，也使其他重要电力设备如变压器等受到威胁。
[0006]因此，市场上急需一种性能更加可靠、经济效益更好，能有效熄灭雷击短路工频续流电弧，降低雷击跳闸率及雷击事故率的防雷间隙保护装置。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种适用于各种电压等级的架空输电线路、能主动弱化电弧电流、防止间隙电极受电弧烧灼损坏、便于更换灭弧装置、降低电力系统输电线路雷击跳闸率及事故率、提高电力系统稳定性、延长变压器、断路器等电力设备使用寿命以及降低电网安装、运行维护成本的喷气式并联间隙装置。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种喷气式并联间隙装置，包括接地侧灭弧装置、导线侧灭弧装置、固定装置安装于线路绝缘子串两端的并联螺旋金具(2);接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置都分别包括灭弧粉剂储藏室(4)、电弧接闪环
(7)、绝缘产气室(8)和喷弧通道(9)。
[0009]雷电绕击输电线路时，工频续流电弧流过的通道大致为:导线侧并联螺旋金具
(2)-导线侧灭弧装置的电弧接闪环(7)-导线侧喷弧通道(9)-空气主间隙一接地侧喷弧通道-接地侧灭弧装置的电弧接闪环(7)-接地侧并联螺旋金具(2);如果是雷击杆塔这顺序倒过来。
[0010]并联螺旋金具(2)由导电金属制造，加工成螺旋形状。雷击短路时，相当于给短路回路增加了电抗值。因此它既能吸收短路容性电流，减小短路电流有效值；同时又能有效减缓短路电流的上升速度，延长短路电流的暂态过程。这就相当于给灭弧装置争既取了时间，又使电负性气体作用于相对小的电弧，利于电弧的最终熄灭。
[0011]电弧接闪环(7)采用非金属导电材料制作，具有冷阴极作用，能有效减少了电弧通道的金属电弧离子数量，以及降低电弧弧根温度；运用非金属导电材料的电弧接闪环作为接闪电弧的一端，这样雷电击穿空气主间隙后柱形电弧就能自动发散至环形接闪极上，使电弧的弧柱在通过非金属导电材料环形接闪极时消失从而能有效降低电弧的温度使热电离度降低，而且可使周围的电弧性气体强力作用于未消失的电弧，成功增大了灭弧气体与电弧的相互作用面积和效率。
[0012]喷弧通道(9)内电弧接闪环(7)之间有若干个空气次间隙。雷电击穿时，空气次间隙按空气电弧电阻起分压作用，能有效降低空气主间隙的工频恢复电压，空间间隙绝缘恢复强度不变的情况下，工频恢复电压下降，不仅易于电弧熄灭而且使电弧重燃的概率下降
[0013]绝缘产气室(8)和灭弧粉剂储藏室(4)内的产气材料(5)皆是由在高温高压条件下能快产生电负性气体的材料制造。
[0014]灭弧装置产生大量电负性气体的速度很快。本灭弧装置不存在电弧检测装置，只要雷电击穿并建弧成功，电弧流过灭弧装置的喷弧通道(9)，在电弧的高温高压条件作用下绝缘产气室(8)的内壁以及灭弧粉剂储藏室(4)内的产气材料(5)就会快速的产生高压强的电弧性气体。这样工频续流电弧就会受到四面八方的高压强电负性气体作用，并从喷弧通道(9)喷出，增加了电弧空间的散热系数，使电弧成功熄灭；而且因为不存在相关的电弧检测装置，所以不存在灭弧装置误动作问题。
[0015]并联螺旋金具(2) —端与线路绝缘子串两端的球头和挂板可靠固定，不会发生明显位移；另一端开内螺牙，与接地侧灭弧装置或导线侧灭弧装置上所焊接的螺杆(3)可靠连接；这样实现了以下目的:输电线路停电检修时，并联螺旋金具(2)无需更换，只需把接地侧灭弧装置或导线侧灭弧装置拧下来，再更换新的灭弧装置即可，更换操作简易，可大大缩短了停电时间。
[0016]灭弧粉剂储藏室(4)与绝缘产气室也是通过螺杆连接，不存在复杂的加工程序，大大降低了喷气式并联间隙装置的生产成本。
[0017]本发明的优点:
[0018]本发明相对于现有的并联间隙和线路避雷器具有明显的优势，在线路正常运行时无续流，产生雷击工频续流时可以迅速启动，“疏导”雷电流的同时可靠灭弧，且能在输电线路继电保护动作之前将电弧熄灭，从而避免线路跳闸发生，从而有效地保护电力设备，提高供电可靠性；且可重复动作，气体发生装置可以带电更换；由于电弧持续的时间极短，电极材料基本无烧蚀，可长期稳定运行。
[0019]1.非金属导电材料电弧接闪环可以采用非金属导电材料，(如C元素、Si元素等导电材料)，具有冷阴极作用，能抑制电弧的能量从而利于熄灭。当然也可以直接采用金属导电材料制作。运用非金属导电材料的电弧接闪环作为接闪电弧的一端，这样雷电击穿后柱形电弧就能自动发散至管形电极上，使电弧的弧柱在通过非金属导电材料管形接地极时消失从而能有效降低电弧的温度及电离度，而且可使灭弧气丸从纵横向强力作用于未消失的电弧，成功增大了灭弧气体与电弧的相互作用面积和效率。
[0020]2.该装置的并联螺旋金具(2)由导电金属制造，加工成螺旋形状。雷击短路时，相当于给短路回路增加了电抗值。因此它既能吸收短路容性电流，减小短路电流有效值；同时又能有效减缓短路电流的上升速度，延长短路电流的暂态过程。这就相当于给灭弧装置争既取了时间，又使电负性气体作用于相对小的电弧，利于电弧的最终熄灭。
[0021]3.该装置的喷弧通道(9)相当的细小，电弧通过时，产生少量的气体就可以使在半封闭的细小空间内可产生足够压力的电负性气体把电弧驱赶出通道，有利于电弧的熄灭。
[0022]4.该装置喷弧通道(9)内的工频续流电弧不仅受到绝缘产气室(8)内表面产生的电负性气体作用，同时另一个方向也受到产气材料(5)产生的从管壁喷气孔(6)喷出的电负性气体的作用，两面夹击有利于电弧的快速熄灭。
[0023]5.导线侧或接地侧灭弧装置与金具通过内外螺纹连接，有利于灭弧筒的简易更换，提高了跟换效率。
[0024]6.降低电力系统输电线路雷击跳闸率及事故率、提高电力系统稳定性、延长变压器、断路器等电力设备使用寿命，大大节约了设备成本以及系统的检修、维护成本。
[0025]7.喷弧通道(9)相当的细小，有利于灭弧剂快速产气，使绝缘产气室(8)的内部绝缘强度迅速恢复，有效的防止和抑制电弧重燃。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1是本发明一实施例的结构示意图。
[0027]图2是本发明一实施例的灭弧装置的示意图。
[0028]图3是本发明一实施例的灭弧粉剂储藏室和产气材料的示意图。
[0029]附图标记:线路绝缘子串1，绝缘子并联螺旋金具2，焊接螺杆3，灭弧粉剂储藏室4，产气粉末材料5，管壁喷气孔6，电弧接闪环7，绝缘产气室8，喷弧通道9，螺杆通道10。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031]实施例1:
[0032]如附图1所示，一种喷气式并联间隙装置，包括接地侧灭弧装置、导线侧灭弧装置、固定装置安装于线路绝缘子串两端的并联螺旋金具(2);接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置都分别包括灭弧粉剂储藏室(4)、电弧接闪环(7)、绝缘产气室⑶和喷弧通道(9)；雷电绕击输电线路时，工频续流电弧流过的通道大致为:导线侧并联螺旋金具(2)-导线侧灭弧装置的电弧接闪环(7)-导线侧喷弧通道(9)-空气主间隙-接地侧喷弧通道-接地侧灭弧装置的电弧接闪环(7)-接地侧并联螺旋金具(2);如果是雷击杆塔这顺序倒过来。
[0033]如附图2所示，灭弧装置的灭弧粉剂储藏室(4)与绝缘产气室(8)通过螺杆通道
(10)用螺杆螺母简易可靠的连接；绝缘产气室(8)内嵌若干电弧接闪环(7)，各电弧接闪环之间是空气此间隙。在靠近灭弧粉剂储藏室(4) 一侧，焊接螺杆(3)焊接在电弧接闪环上并穿过绝缘产气室，伸出的部分将于并联螺旋金具(4)可靠连接。[0034]如附图3所示，内粉末状的产气材料(5)充满了灭弧粉剂储藏室⑷内部，并可以自上往下自然下落，当下面的产气材料用完后可自动填充下去。
【权利要求】
1.一种喷气式并联间隙装置，包括接地侧灭弧装置、导线侧灭弧装置、固定装置安装于线路绝缘子串两端的并联螺旋金具(2);接地侧灭弧装置和导线侧灭弧装置都分别包括灭弧粉剂储藏室(4)、电弧接闪环(7)、绝缘产气室(8)和喷弧通道(9)。其特征在于:所述并联螺旋金具(2) —端与线路绝缘子串两端可靠固定，不会发生明显位移，另一端开内螺牙，与接地侧灭弧装置或导线侧灭弧装置上所焊接的螺杆(3)可靠连接。
2.根据权利要求1所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:所述并联螺旋金具(2)加工成螺旋式形状。
3.根据权利要求1所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:所述灭弧粉剂储藏室(4)有能与绝缘产气室(8)可靠连接的若干内螺牙，并在下半部分密集的分布着管壁喷气孔(6);灭弧粉剂储藏室(4)内部充满产气粉末材料(5)，在电弧的高温烧灼下能产生大量电负性气体从管壁喷气孔(6)喷射而出作用于工频续流电弧。
4.根据权利要求1所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:所述的绝缘产气室(8)有能与灭弧粉剂储藏室(4)可靠连接的若干内螺牙，并在管的内部焊接上若干导电的电弧接闪环(7);焊接螺杆(3) —端拧入并联螺旋金具(2)的内螺牙，另一端与电弧接闪环(7)焊接；绝缘产气室(8)的内壁在电弧的高温烧灼下能产生大量电负性气体与从管壁喷气孔(6)喷射而出的气体两面夹击作用于工频续流电弧。
5.根据权利要求3-4任一所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:所述灭弧粉剂储藏室(4)和绝缘产气室(8)能通过螺杆通道(10)用螺杆简单而可靠的连接；在灭弧粉剂储藏室(4)和绝缘产气室(8)间存在喷弧通道(9)。
6.根据权利要求4任一所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:喷弧通道(9)内电弧接闪环(7)之间存在若干个空气次间隙。
7.根据权利要求1所述的喷气式并联间隙装置，其特征在于:所述的导线侧电弧接闪环和接地侧电弧接闪环之间组成保护主间隙。
【文档编号】H01B17/48GK103730834SQ201210389771
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】闫仁宝, 李世民, 韦红鲜, 曾益 申请人:闫仁宝, 李世民