一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置的制作方法

本实用新型涉及一种输电线路的防雷装置，尤其涉及了一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置。

背景技术：

雷电是影响输电线安全的重要因素，长期以来占据线路故障跳闸的首位，是大气活动的自然过程，迄今还不可控制。但我们可以通过对常发事故进行分析，寻找雷击规律，加强防范。如处于高山峻岭或峰顶的杆塔、处于水塘或水库附近的输电线路、跨越山岭或江河湖泊的杆塔和安装在接地电阻高的杆塔和岩石塔基及输电线等都是易遭雷击破坏重点。

雷电打击会给电力设施带来不同形式的损伤和破坏，雷云放电在电力系统中会引起雷击过电压，架空线路中常见的过电压有雷击在架空线附近通过电磁感应在输电线上的过电压和雷电直接击打在导线上产生的过电压。雷击造成过电压，可能对绝缘子、输电线造成损伤；雷击引起绝缘子闪络放电，会对瓷质表面造成烧伤脱落或对玻璃绝缘子造成网状裂纹，使绝缘强度大幅降低；雷电击打在输电线或避雷线上，可能会引起断股甚至断裂，使输电工作无法进行。

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，导致线路事故。对此电力部门一般采用在输电线路加装线路防雷器来实现保护。

电弧是高温高导电率的游离气体, 将电弧进行消灭，简称灭弧。灭弧有多种方法，大多是使用某种气体或者液体来承担主要灭弧工作。

防雷器是一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，避免引起系统接地短路的电器装置。

如专利号为2015100691235公开了一种可计数截弧防雷器，包括防雷器主体和引弧电极；引弧电极固定安装在防雷器主体的一端，防雷器主体的另一端通过连接金具固定安装在横担上；防雷器主体设有由若干段灭弧通道组成并且呈Z形循环排布的灭弧路径；在两两相邻的灭弧通道的连接处设有铜块，并且每一段灭弧通道均放置有两个灭弧管，在这两个灭弧管之间设有一导弧球；所述灭弧路径的第一段灭弧通道入口处的灭弧管通过带螺纹的导弧棒与引弧电极相连接，最后一段灭弧通道出口处的灭弧管通过导线与连接金具相连接；在最后一段灭弧通道出口处设有一计数器。该防雷器采用了纵吹电弧的方式进行灭弧。

以上的专利虽然对防雷起到了很好的作用，但是仍然一些不足，只有纵吹灭弧方式，当电弧较强时，电弧不易吹灭。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种结构简单、设计合理、灭弧能力更强、工作稳定可靠的具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置，包括防雷器主体和引弧电极，所述的引弧电极固定安装在防雷器主体的一端，防雷器主体的另一端通过连接金具固定安装在横担上或绝缘子串的一端；所述的防雷器主体的内部设有由若干个灭弧管呈四角星形或者呈菱形螺旋排布组成的灭弧路径；所述的防雷器主体内的第一个灭弧管的首端与引弧电极电气连接，最后一个灭弧管的末端与连接金具电气连接；其余的两两相邻的灭弧管端部直接触碰连接或者通过连接件相连接；在靠近防雷器主体外表面的两两相邻的灭弧管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至防雷器主体的外表面，即防雷器主体的外表面设有气流喷出口。

本实用新型的曲折同步压缩灭弧防雷装置，将灭弧路径设为呈四角星形或者是呈菱形，使得本实用新型具有四侧喷射通道，而且灭弧路径很长，可有效拉长电弧，削弱电弧能量；电弧纵吹，电弧直吹，直接将电弧能量喷射出去，无能量堵塞，削弱电弧的效果更强大。另外，采用螺旋状排布灭弧管，可以让防雷器主体外表面的气流喷出口不会靠的太近，有效避免电弧直接在防雷器主体外面直接闪络。

本实用新型进一步说明，所述的灭弧管的端部设有导弧环。所述的灭弧管的内部设有一个导弧球和两个压缩冷壁管，导弧球安放在两个压缩冷壁管之间。所述的连接件采用铜片或者电线。

本实用新型进一步说明，所述的防雷器主体外表面设有若干个裙边。设置裙边不仅可以防水，还可以有效避免电弧直接在防雷器主体外面直接闪络。

在本实用新型中，裙边的直径大小可以一样，也可以不一样；如果不一样时，存在以下两种情形：（1）所述的裙边有两种不同直径大小的裙边，分别为大直径裙边和小直径裙边，并且大直径裙边和小直径裙边间隔设置在防雷器主体的外表面。（2）每一个裙边的直径大小均不一样，并且在防雷器主体的外表面自上而下设置的裙边的直径尺寸逐渐减小。采用不一样的大小的裙边，可以进一步的防止沿边闪络、防冰凌、防污秽等。

在本实用新型中，在防雷器主体内部设置的灭弧管的直径自上而下逐渐减小。即灭弧管的直径一个比一个小，这样子设置可以起到以下作用：（1）当需要灭弧的电弧直径很大时，先通过上面的大直径压缩管道对其压缩，使电弧的直径有一定程度的减小，再依次通过下面几个管道，电弧的直径会被一级级压缩，这样更加有利于电弧被吹灭。（2）选用一个直径的压缩管，对大直径电弧可能出现能量过高，容易爆炸。对小直径电弧可能出现压缩比不够的情况，所以用多种直径的灭弧管道可以两者兼顾。

在本实用新型中，以上所述的防雷器主体的底部内置有螺母Ⅰ；所述的连接金具的外表面设有外螺纹，并且采用外置螺母压紧固定片与防雷器主体内部的螺母Ⅰ进行螺纹连接。在螺母之间放置固定片，可以保证防雷器动作时，电弧行走路径为螺母外表面，而不是内部螺牙，防止内部螺牙损坏导致防雷器掉落。采用螺纹连接方式，可以保证防雷器的稳固连接，即使在台风等恶劣自然灾害天气下依然不会旋转或错位。防雷器主体采用憎水性材料制成。同时，防雷器主体的外部形状可以做成绝缘子形状。憎水性材质的防雷器主体使得防雷器内部的每一个通道出入口即使有水等介质进入，依然可以可靠动作。

在本实用新型中，引弧电极为石墨电极或金属电极；压缩冷壁管为细陶瓷管；导弧球为石墨小球或铜质小球；导弧环为石墨环或金属环。

本实用新型的工作原理：

第一阶段（压缩温升效应）

当发生雷击时，电弧会被引弧电极吸引进入灭弧路径，一方面，灭弧路径会将电弧拉长，另一方面，灭弧管采用隔热材料制成，电弧在极短时间内与灭弧管的冷通道内壁形成大面积接触，弧柱外围立即冷却，弧柱半径减小。弧柱半径的减少既会吸入管道外的大量气体又会使自身电阻增大，进而导致弧柱中心温度急剧上升。

第二阶段（温升定向爆炸灭弧效应）

被吸入的气体由于热传导温度会快速升高，体积将迅速增大，受到管道内壁的压力，径向自膨胀气流发展为轴向自膨胀气流，这种轴向自膨胀气流会将拉长的脆弱电弧从灭弧管的中央向管道两端纵向吹出，在灭弧管的端口处，电弧从极度压缩态发展至自由态，直接沿电弧运动方向喷射出管道（纵吹，电弧被纵向拉长、削弱）。通过在整个灭弧路径的纵吹，电弧被不断地纵向拉长，原本集中在弧柱轴心的能量以喷射的态势向管道外释放和发展，灭弧路径内的电弧能量逐渐减小，最终在灭弧路径末端接地。

第三阶段（电弧自熄灭效应、线路对地电容抑制电弧重燃原理）

初期电弧存储的能量少，电弧一旦在第二阶段被截断出现微小断口，这一断口会迅速延伸至全间隙，出现电弧开口的雪崩效应，电弧等离子体会迅速湮灭，转化为绝缘状态；

发生断口以后，压缩管道灭弧破坏了雷电弧，电容电压相当于并联在电弧断口，以致工频续流没有通路流过绝缘子，只能通过对地电容放电，而电容电压不能突变，所以电弧的工频电压从开始几乎为零缓慢上升，所以不存在微小断口被工频电压击穿重燃的可能。

本实用新型的优点：

1.结构简单、设计合理，灭弧能力强，工作更加稳定可靠。将灭弧路径设为呈四角星形或者是呈菱形，使得本实用新型具有四侧喷射通道，而且灭弧路径很长，可有效拉长电弧，削弱电弧能量；电弧纵吹，电弧直吹，直接将电弧能量喷射出去，无能量堵塞，削弱电弧的效果更强大。另外，采用螺旋状排布灭弧管，可以让防雷器主体外表面的气流喷出口不会靠的太近，有效避免电弧直接在防雷器主体外面直接闪络。

2.全气态通道。其他灭弧原理都需要灭弧材料，有材料损耗；例如，烘烤灭弧通过烘烤产气材料产生气流灭弧，产气材料需要损耗。而本灭弧原理的灭弧能量源是冲击电弧，通过一定的结构，利用冲击电弧自身的能量来灭弧，不需要其他材料，无能量损耗。

3.电弧形态处理。其他灭弧方式的重点都在截断电弧能量，而本方法对电弧进行拉长形变的处理方式是前所未有的，除了本文提到的拉长电弧方式，其他对电弧形态的处理也有达到灭弧效果的可能。通过电弧通道的拐点设计，压缩雷电弧、产生电弧多个纵向和横向的截断粉碎点机制，形成雷电弧先通后断性自灭，有效阻断建弧通道，实现建弧抑制。

4.灭弧与建弧同步。其他灭弧方式大多采用冲击电弧触发，彻底灭弧的时间点在工频续流过零点时，而本灭弧原理的灭弧动作时间与电弧的出现伴随同步性，通过快速性抓住电弧最脆弱期软肋灭弧，在雷电建弧还未稳固的冲击电弧阶段进行灭弧，使工频电流没有通路，灭弧效果好。

5.安全可靠。本实用新型的防雷间隙装置通过连接金具固定在横担上，而连接金具与防雷器主体之间采用外置螺母压紧固定片与防雷器主体内部的螺母Ⅰ进行螺纹连接，可以保证防雷器动作时，电弧行走路径为螺母外表面，而不是内部螺牙，防止内部螺牙损坏导致防雷器掉落。采用螺纹连接方式，可以保证防雷器的稳固连接，即使在台风等恶劣自然灾害天气下依然不会旋转或错位。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型一实施例中呈星形螺旋排布的灭弧路径示意图。

图3是本实用新型一实施例中靠近防雷器主体外表面的灭弧管连接结构示意图。

附图标记：

1-防雷器主体，2-裙边，3-引弧电极，4-气流喷出口，5-连接金具，6-灭弧管，7-导弧环，8-连接件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1-3所示，一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置，包括防雷器主体1和引弧电极3，所述的引弧电极3固定安装在防雷器主体1的一端，防雷器主体1的另一端通过连接金具5固定安装在横担上或绝缘子串的一端；所述的防雷器主体1的内部设有由若干个灭弧管6呈四角星形螺旋排布组成的灭弧路径；所述的防雷器主体1内的第一个灭弧管的首端与引弧电极3电气连接，最后一个灭弧管的末端与连接金具5电气连接；其余的两两相邻的灭弧管端部通过电线相连接；在靠近防雷器主体1外表面的两两相邻的灭弧管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至防雷器主体1的外表面，即防雷器主体1的外表面设有气流喷出口4。

所述的灭弧管6的端部设有导弧环7。所述的灭弧管6的内部设有一个导弧球和两个压缩冷壁管，导弧球安放在两个压缩冷壁管之间。所述的防雷器主体1外表面设有若干个裙边2。每一个裙边2的直径大小相同。

实施例2：

一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置，包括防雷器主体1和引弧电极3，所述的引弧电极3固定安装在防雷器主体1的一端，防雷器主体1的另一端通过连接金具5固定安装在横担上或绝缘子串的一端；所述的防雷器主体1的内部设有由若干个灭弧管6呈菱形螺旋排布组成的灭弧路径；所述的防雷器主体1内的第一个灭弧管的首端与引弧电极3电气连接，最后一个灭弧管的末端与连接金具5电气连接；其余的两两相邻的灭弧管端部直接触碰连接或者通过铜片相连接；在靠近防雷器主体1外表面的两两相邻的灭弧管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至防雷器主体1的外表面，即防雷器主体1的外表面设有气流喷出口4。

所述的灭弧管6的端部设有导弧环7。所述的灭弧管6的内部设有一个导弧球和两个压缩冷壁管，导弧球安放在两个压缩冷壁管之间。所述的防雷器主体1外表面设有若干个裙边2。所述的裙边2有两种不同直径大小的裙边，分别为大直径裙边和小直径裙边，并且大直径裙边和小直径裙边间隔设置在防雷器主体1的外表面。

实施例3：

一种具有四侧喷射通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置，包括防雷器主体1和引弧电极3，所述的引弧电极3固定安装在防雷器主体1的一端，防雷器主体1的另一端通过连接金具5固定安装在横担上或绝缘子串的一端；所述的防雷器主体1的内部设有由若干个灭弧管6呈四角星形螺旋排布组成的灭弧路径；所述的防雷器主体1内的第一个灭弧管的首端与引弧电极3电气连接，最后一个灭弧管的末端与连接金具5电气连接；其余的两两相邻的灭弧管端部直接触碰连接；在靠近防雷器主体1外表面的两两相邻的灭弧管相接处设有气流喷出通道，气流喷出通道延伸至防雷器主体1的外表面，即防雷器主体1的外表面设有气流喷出口4。

所述的灭弧管6的端部设有导弧环7。所述的灭弧管6的内部设有一个导弧球和两个压缩冷壁管，导弧球安放在两个压缩冷壁管之间。所述的防雷器主体1外表面设有若干个裙边2。每一个裙边2的直径大小均不一样，并且在防雷器主体1的外表面自上而下设置的裙边的直径尺寸逐渐减小。