一种无空气间隙的半封闭式反冲综合灭弧避雷器的制作方法

本发明属于输配电架空线路用的避雷器，涉及一种无空气间隙半封闭式反冲综合灭弧避雷器。

背景技术：

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。

申请人和相关发明人在持续研究过程发现现有的防雷器存在以下问题：1）灭弧能力不强，灭弧装置的灭弧能量始终效应闪络电弧能量；2）灭弧灵敏度不高，存在低温电弧情况下灭弧装置不动作的问题；3）耐用性不佳，大多数灭弧装置需要产气材料提供灭弧条件，在极端环境下存在不必要的消耗；4）受到运行方式的影响，使得灭弧防雷效果不佳。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种无空气间隙半封闭式反冲综合灭弧避雷器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无空气间隙半封闭式反冲综合灭弧避雷器，包括避雷器主体；所述的避雷器主体的上下两端分别通过连接金具安装在绝缘子串的两端，形成可靠电连接；所述的避雷器主体内部为中空，并沿着避雷器主体纵向设有绝缘隔板使得避雷器主体内部形成两个独立的灭弧腔；在左侧的灭弧腔上端内部设有反冲装置，下端设有反冲开口；所述的反冲装置的顶端设有上电极；在右侧的灭弧腔下端内部设有喷射气流装置，上端设有向外侧面延伸的气流喷口；所述的喷射气流装置的底部设有下电极；所述的绝缘隔板上设有壁电极。

本发明的进一步说明，所述的反冲装置主要由反冲管和接闪器组成；所述的反冲管一端开口，另一端固定安装接闪器，使反冲装置成为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件；所述的接闪器与上电极电气连接。

本发明的进一步说明，所述的反冲管的开口处设有导弧环ⅰ。

本发明的进一步说明，所述的喷射气流装置主要由喷射气流发生装置和喷射筒组成；所述的喷射筒内部为中空，喷射筒一端开口，另一端固定安装在喷射气流发生装置上，所述的喷射气流发生装置底部与下电极电气连接。喷射气流发生装置可以采用发明人的在先发明成果，如申请号为201420140125.x、201821264900.7、201811319479.x，也可以采用目前市场上已有的喷射气流灭弧装置产品等等。

本发明的进一步说明，所述的喷射筒开口处设有导弧环ⅱ。

本发明的进一步说明，所述的避雷器主体外表面设有若干个裙边。该避雷器结构外增加裙边，增强爬电距离，避免电弧沿面放电。

本发明的进一步说明，所述的壁电极采用电极片或者压缩灭弧管或者反冲管。

本发明的进一步说明，所述的压缩灭弧管的内部设有导弧球。

所述的向外侧面延伸的气流喷口的开口向下倾斜。

本发明的进一步说明，接闪器和导弧环ⅰ由强导电性的金属或非金属材料构成，如如铜、铝、钨、镍、铁、石墨等材料；反冲管由高强度、强耐压的非导电金属材料构成，如合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷等非导电材料。

本发明的进一步说明，下电极和导弧环ⅱ由强导电性的金属或非金属材料构成，如铜、铝、钨、镍、铁、石墨等材料；喷射筒由高强度、强耐压的非导电金属材料构成，如合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷等非导电材料。

本发明的原理：

该装置并联安装在绝缘子两端，根据国家标准，当该装置的尺寸即间隙长度满足绝缘配合时，该装置的耐雷水平低于绝缘子，因此当雷电过电压入侵绝缘子时，将先通过该装置保护绝缘子。

雷击杆塔或避雷线时产生的雷击过电压优先击穿并联通道保护绝缘子串，致使绝缘子闪络低压端有雷击电流经过，雷电流将通过与绝缘子低压侧并联的装置上电极。电弧可以通过上电极牵引进入本装置左侧灭弧腔内部，进入左侧灭弧腔内的电弧会受到反冲装置内部截断和外部截断双重作用，使得大部分电弧熄灭。其余电弧顺着壁电极进入右侧灭弧腔内，其中右侧灭弧腔内的喷射气流装置的喷射筒开口处有一导弧环ⅱ，在导弧环ⅱ和壁电极的作用下，剩下的电弧进入右侧灭弧腔内内的喷射气流发生装置，流通的电弧电流触发气体发生器的感应电源会产生一个感应电流，感应电流将会触发灭弧气丸动作，产生高速高压气体作用于电弧，剩余电弧被吹断且电弧无法重燃。

当雷击输电线路或线路产生感应雷过电压，致使绝缘子闪络高压端开始有雷击电流经过，形成的电弧可以通过本装置与高压端相连的下电极牵引进入装置右侧灭弧腔内，下电极内流通的电流触发气体发生器的感应电源会产生一个感应电流，感应电流将会触发灭弧气丸动作，产生高速高压气体作用于电弧，大部分电弧被直接吹断且电弧无法重燃。其余电弧由壁电极进入左侧灭弧腔内，左侧灭弧腔内的反冲装置反冲管开口处有一导弧环，在导弧环和壁电极的作用下，进入反冲装置的电弧会受到反冲装置内部截断和外部截断双重作用，使得电弧截断。

当电弧从导弧环进入反冲装置时，由于电弧是具有弹性形变的等离子体，会受到反冲管壁的限制，电弧进入反冲管始端时，密度、速度、温度增加，导致管内压力的增加，最终产生压爆效应，电弧冲击反冲管底部的接闪器，电弧在堵塞的反冲管底部受到反向弹力，大部分电弧的前进方向发生180°的改变。反弹回的电弧由于速度、密度、压力更大，空腔效应在入口处作用于外电弧，导致反冲管端口处的电弧产生截断。

当电弧从接闪器进入反冲管道时，由于反冲管很细，粗大的雷电电弧在进入反冲管时会形变为细长的电弧，充满整个管道，在此过程中，空气因电弧的影响下温度升高，使得管道内的空气膨胀并产生作用力最终形成压爆效应，阻断后续电弧的通过，对电弧产生截断。

本发明具有的有益效果如下：

1.喷射气流装置在于针对不同的电弧方向均可实现有效的熄灭电弧。

2.反冲装置具有的反冲原理可使熄灭电弧能力倍增。

3.在含有喷射气流装置的灭弧腔内内产生的高气压可加速介质恢复强度，使电弧更快熄灭。

4.绝缘隔板中央的壁电极可以有效地分散电弧能量，使电弧更容易熄灭。

5.使用范围广，不受导线布置、杆塔塔型、极性效应影响。

6.电弧在冲击灭弧段灭弧并摧毁工频建弧通道，并且保证继电保护装置不被察觉。

7.一次安装，可长期重复使用，只需要定期更换喷射气流装置和反冲装置，运行成本低。

8.有效防止绝缘子闪络问题，降低电力设备雷击跳闸率，保护电力设施，提高电网可靠性，有利于电力安全生产。

9.本发明与多腔室系列产品做对比，具有以下优点：

（1）耐用性比较。多腔室添加的产气材料是需要高温条件下烘烤产气，于是在高温环境下多腔室灭弧装置内的产气材料被消耗，多腔室的耐用性不佳；而本发明采用的灌注反冲材料和喷射装置材料不存在消耗因素，不需要通过产气机理灭弧，耐用性较好。

（2）灭弧效果比较。多腔室内的每两个相邻电极在电弧通过时产生冷凝极效应，即电弧在相邻电极下温度较低，低温电弧烘烤产气材料使得产气效果不佳，冷凝极效应与高温烘烤产气形成灭弧之间的矛盾使得灭弧效果不佳；而本发明采用的是狭管灌注机理和利用气丸爆炸产生气体吹断电弧机理，电弧碰撞产生巨大的灭弧能量，运用电弧自身能量以及碰撞灭弧且灭弧气体介质恢复快，能够有效防止电弧重燃，使灭弧效果极佳。

（3）灭弧灵敏度比较。根据上述的耐用性与灭弧效果，由于多腔室耐用性受到高温影响，而产气受到电极冷凝极效应，即低温电弧烘烤能力极低，冷凝极效应与高温烘烤产气形成灭弧之间的矛盾，小电弧通过时存在灭弧效果不佳，只有在较大电弧通过下多腔室才能正确动作，而大电弧流通会导致继电保护动作即存在跳闸事故，故多腔室灭弧灵敏度不理想；而本发明无论是大电弧还是小电弧存在，只需要电弧进入本发明就会产生灌注机理和气丸爆炸产气灭弧机理，灵敏度较高。

（4）运行方式比较。根据上述灵敏度分析，多腔室的动作受到系统运行方式、短路电流等外在因素影响，存在灭弧盲区，使得多腔室防雷匹配十分困难；而本发明不存在系统运行方式、短路电流等外在因素影响。

附图说明

图1为本发明的避雷器安装方式结构示意图；

图2为本发明一实施例的避雷器内部结构示意图；

图3为本发明反冲装置结构示意图；

图4为本发明的喷射气流装置结构示意图；

图5为本发明又一实施例的避雷器内部结构示意图；

图6为本发明再一实施例的避雷器内部结构示意图；

其中，上述各图标记及其对应的部件名称如下：

1-避雷器主体，2-上电极，3-下电极，4-反冲装置，5-喷射气流装置，6-壁电极，7-绝缘隔板，8-裙边，9-气流喷口，10-灭弧腔，41-反冲管，42-接闪器，411-导弧环ⅰ，51-喷射气流发生装置，52-喷射筒，521-导弧环ⅱ。

具体实施方式

以下结合较佳实施例及其附图对本发明技术方案作进一步非限制性的详细说明。

实施例1：

如图2-4所示，一种无空气间隙半封闭式反冲综合灭弧避雷器，包括避雷器主体1；所述的避雷器主体1的上下两端分别通过连接金具安装在绝缘子串的两端，形成可靠电连接；所述的避雷器主体1内部为中空，并沿着避雷器主体1纵向设有绝缘隔板7使得避雷器主体1内部形成两个独立的灭弧腔10；在左侧的灭弧腔上端内部设有反冲装置4，下端设有反冲开口；所述的反冲装置4的顶端设有上电极2；在右侧的灭弧腔下端内部设有喷射气流装置5，上端设有向外侧面延伸的气流喷口9；所述的喷射气流装置5的底部设有下电极3；所述的绝缘隔板7上设有壁电极6。

所述的反冲装置4主要由反冲管41和接闪器42组成；所述的反冲管41一端开口，另一端固定安装接闪器42，使反冲装置4成为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件；所述的接闪器42与上电极2电气连接。

所述的喷射气流装置5主要由喷射气流发生装置51和喷射筒52组成；所述的喷射筒52内部为中空，喷射筒52一端开口，另一端固定安装在喷射气流发生装置51上，所述的喷射气流发生装置51底部与下电极3电气连接。

所述的壁电极6采用电极片。

实施例2：

如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述的反冲管41的开口处设有导弧环ⅰ411；所述的喷射筒52开口处设有导弧环ⅱ521。所述的壁电极6采用压缩灭弧管，压缩灭弧管的内部设有导弧球

实施例3：

如图6所示，本实施例与实施例2的区别在于：所述的壁电极6采用反冲管。反冲管为一端开口、另一端安装接闪电极的半封闭管体。所述的避雷器主体1外表面设有若干个裙边8。

实施例4：

本实施例与实施例2的区别在于：所述的向外侧面延伸的气流喷口9的开口向下倾斜。

在实际应用中，如图1所示，本装置并联安装在绝缘子两端，作为一个具有灭弧功能的并联装置，其中，避雷器主体上端可以通过金属连接金具与绝缘子低压端相连，下端可以通过金属连接金具与绝缘子高压端相连。

当雷击杆塔或者输电线路避雷线，致使避雷器闪络低压端开始有雷击电流经过低压电极，使用时将本灭弧防雷器并联安装在绝缘子两端，绝缘子串低压端，与反冲装置的相连的上电极与低压端一侧的绝缘子串电气相连；并且本灭弧防雷器下电极与绝缘子高压端电气相连，通过绝缘配合，雷击杆塔或避雷线时产生的雷击过电压优先击穿并联通道保护绝缘子串，致使绝缘子闪络低压端有雷击电流经过，雷电流将通过与绝缘子低压侧并联的装置上电极。电弧可以通过上电极牵引进入本装置左侧灭弧腔内部，进入左侧灭弧腔内的电弧会受到反冲装置内部截断和外部截断双重作用，使得大部分电弧熄灭。其余电弧顺着壁电极进入右侧灭弧腔内，其中右侧灭弧腔内的喷射气流装置的喷射筒开口处有一导弧环ⅱ，在导弧环ⅱ和壁电极的作用下，剩下的电弧进入右侧灭弧腔内内的喷射气流发生装置，流通的电弧电流触发气体发生器的感应电源会产生一个感应电流，感应电流将会触发灭弧气丸动作，产生高速高压气体作用于电弧，剩余电弧被吹断且电弧无法重燃。

当雷击输电线路或线路产生感应雷过电压，致使绝缘子闪络高压端开始有雷击电流经过。使用时将本灭弧防雷器并联绝缘子两端；本灭弧防雷器上电极与低压端一侧的绝缘子串电气相连，下电极与绝缘子高压端电气相连，通过绝缘配合，雷击杆塔或避雷线时产生的雷击过电压优先击穿并联通道保护绝缘子串，形成的电弧可以通过本装置与高压端相连的下电极牵引进入装置右侧灭弧腔内，下电极内流通的电流触发气体发生器的感应电源会产生一个感应电流，感应电流将会触发灭弧气丸动作，产生高速高压气体作用于电弧，大部分电弧被直接吹断且电弧无法重燃。其余电弧由壁电极进入左侧灭弧腔内，左侧灭弧腔内的反冲装置反冲管开口处有一导弧环，在导弧环和壁电极的作用下，进入反冲装置的电弧会受到反冲装置内部截断和外部截断双重作用，使得电弧截断。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。