专利名称：一种防弧金具及其安装方法
技术领域：
本发明公开了一种防弧金具及其安装方法，用于电力系统配电线路领域，特别适合在10kV架空绝缘导线上使用。
为了减少树木、鸟类、积雪等外部原因引起的架空配电线路故障，提高供电可靠性，国际上发达国家从六十年代后期逐渐采用架空绝缘导线。我国从八十年代开始对城市架空配电网实施绝缘化改造试点。九十年代，以北京为例，绝缘化率已过70.4％。
绝缘导线确实解决了裸导线所解决不了的走廊和安全问题，与电缆相比，投资省、建设快，优点十分明显。但是，雷击断线问题却十分突出。日本在七十年代初的研究得出结论绝缘导线雷击必断。1998年，雷电活动强烈，北京供电局管辖的10kV架空绝缘线路发生雷击断线14次。因此，必须妥善解决雷击断线问题，才能保证架空绝缘配电网的安全运行。
绝缘导线的雷击耐受特性与裸导线相比有明显不同。当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，持续的工频短路电流电弧在电动力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，不会严重烧伤导线。而绝缘导线则不同，雷电过电压首先击穿导线绝缘层进而引起绝缘子闪络，被击穿的绝缘层呈一针孔状，持续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻凝，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线就会被整齐的烧断。
根据上述绝缘导线雷击断线的机理，目前，相应的防范措施有“疏导和堵塞”两种方式。“疏导”就是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。例如，芬兰在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层采用闪络保护型线夹；瑞典和美国将绝缘子两侧的绝缘导线剥离一段绝缘层并加装防弧线夹；日本将绝缘子处的导线绝缘层剥离，采用放电箝位绝缘子。“堵塞”就是雷击闪络后阻止工频续流起弧。例如，日本大量采用限流消弧角，即带串联环型外间隙金属氧化物避雷器。并正在研究绝缘子两侧局部加强导线绝缘，延长雷击闪络路径，降低工频电弧建弧率的方法。
上述产品及它们的安装方法，虽然能够有效地防止雷击断线，但是存在以下的不足1.目前已有的防弧金具，安装时，绝缘导线需剥离较长的长度，裸露部分较大，这会对导线的密封和绝缘有一定的影响。
2.使用避雷器，虽然防护效果好，但施工安装复杂、投资大。
本发明的目的是提供一种新型结构的防弧金具及其安装方法，其具有能使绝缘导线剥离短、裸露小、施工简单、投资少、添补国内技术空白点的特点。
本发明的目的是这样实现的一种防弧金具，它由上下对称的两个本体组成，本体是一个半圆柱体，在本体半圆柱体的平面中部开有细槽，细槽的两端是粗槽，本体半圆柱体的弧面上开有凹槽，凹槽上开有安装孔。
其中，本体半圆柱体的高度H1为80∽120毫米，粗槽的长度D2为10∽20毫米，本体半圆柱体的半径R为35∽40毫米。
具体可以是本体半圆柱体的高度H1为80毫米，粗槽的长度D2为10毫米，本体半圆柱体的半径R为35毫米；或是本体半圆柱体的高度H1为90毫米，粗槽的长度D2为13毫米，本体半圆柱体的半径R为37毫米；或是本体半圆柱体的高度H1为100毫米，粗槽的长度D2为15毫米，本体半圆柱体的半径R为38毫米；或是本体半圆柱体的高度H1为110毫米，粗槽的长度D2为18毫米，本体半圆柱体的半径R为39毫米；或是本体半圆柱体的高度H1为120毫米，粗槽的长度D2为20毫米，本体半圆柱体的半径R为40毫米。
细槽的深度半径R2与裸导线的半径相匹配，粗槽的深度半径R1与绝缘导线的半径相匹配。
细槽的深度半径R2为5∽10毫米，粗槽的深度半径R1为10∽16毫米。
具体可以是细槽的深度半径R2为5毫米，粗槽的深度半径R1为10毫米；或是细槽的深度半径R2为6毫米，粗槽的深度半径R1为12毫米；或是细槽的深度半径R2为8毫米，粗槽的深度半径R1为14毫米；或是细槽的深度半径R2为9毫米，粗槽的深度半径R1为15毫米；或是细槽的深度半径R2为10毫米，粗槽的深度半径R1为16毫米。
凹槽的深度D1高于安装孔上的螺帽高度。
凹槽的深度D1为15∽20毫米，凹槽的长度H2为32∽48毫米。
具体可以是凹槽的深度D1为15毫米，凹槽的长度H2为32毫米；或是凹槽的深度D1为16毫米，凹槽的长度H2为36毫米；或是凹槽的深度D1为18毫米，凹槽的长度H2为40毫米；或是凹槽的深度D1为19毫米，凹槽的长度H2为44毫米；或是凹槽的深度D1为20毫米，凹槽的长度H2为48毫米。
本发明所述的防弧金具安装方法是第一步、在绝缘导线负荷侧，以离开绝缘子轴线170毫米处为中心，在绝缘导线上剥离一小段长度为H1-2D2的绝缘层，露出裸导线；第二步、根据绝缘导线的标称截面积，选择粗槽的深度半径R1与绝缘导线的半径相匹配、细槽深度半径R2与裸导线半径相匹配的防弧金具；第三步、在裸导线处安装固定防弧金具，防弧金具边沿至绝缘子轴线的距离L在100∽150毫米范围内。
第一步中的H1-2D2为12∽8毫米，可以是12毫米，或是10毫米，或是8毫米。但并不仅限于上述数值。
第三步中的防弧金具边沿至绝缘子轴线的距离L为100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米。但并不仅限于上述数值。
本发明的优点是1、由于防弧金具安装在绝缘子的负荷侧(对于环网线路，在电源侧和负荷侧均需要安装)，在距离绝缘子中心100至150mm位置上剥离一小段绝缘导线的绝缘层，该安装位置是经过多次、反复实验，最终找到的最佳安装段，本发明所述防弧金具安装在该安装段，雷电放电后，接续的工频短路电流电弧的弧根均转移并固定在防弧金具的负荷侧燃烧，从而保护导线免于烧伤；2、国外的防弧金具结构需要剥离长段绝缘导线，而本发明所述防弧金具结构，仅需剥离一小段的绝缘层，将雷电闪络和工频电弧的弧根均固定在防弧金具上，裸露部分大大减少，3、由于防弧金具选用了优化设计的厚度，体积相对导线较大，经得起工频电弧的烧灼；4、由于防弧金具中部的细槽能与裸导线紧密接触，防弧金具的两端粗槽能与绝缘导线紧密接触，发生雷击时，能够有效地保护导线不被击断；5、防弧金具的安装方便快捷，满足施工现场的操作需要，且在金具的设计上，充分考虑了金具的耐电弧性能，通过试验，优化设计出了本发明所述的金具外形结构；6、本防弧金具的制造成本低，防弧效果好，为目前10kV绝缘导线的防雷击断线提供了高性价比的解决方案。
下面通过试验数据，进一步说明本发明的实施效果和优点1雷电冲击放电试验该试验是为了检验在雷电冲击作用下，闪络是否都在防弧金具2上，能否有效地定位工频电弧路径。
试验接线如图6所示，图中各部件分别是冲击电压发生器G、示波器S、电阻分压器D、绝缘导线7、绝缘子6、防弧金具2。防弧金具2安装在距离绝缘子6中心线100mm和150mm两种情况下，试验结果见表1和表2，每次放电均发生在防弧金具2上。但是闪络路径却有两条一是绝大部分(参见图5)沿防弧金具2-金属绑线10-绝缘子钢脚11，以下简称直角线闪络；二是少部分沿防弧金具2--绝缘子钢脚11，以下简称斜线闪络。表1防弧金具端部距绝缘子中心100mm情况下试验结果
表2防弧金具端部距绝缘子中心150mm情况下试验结果
试验结果表明，在分别距离绝缘子中心100、150mm位置上剥离一小段绝缘导线的绝缘层，安装上本发明所述的防弧金具2，在雷击过电压作用下闪络均发生在防弧金具2上，能有效地定位工频电弧路径。
2工频电弧试验该试验是为了检验雷击闪络后的工频续流电弧弧根能否固定在防弧金具2上燃烧、防弧金具2烧灼的成度和保护导线免于烧伤的效果。
试验接线如图7所示，图中各部件分别是电源P、开关刀闸K、变压器T、隔离开关K1、K2、电抗器L1、电流互感器CT、绝缘子6、防弧金具2，按照前述方法进行安装。针对两种不同的雷电闪络路径，将引弧丝连接在防弧金具2-金属绑线10-绝缘子钢脚11(直角形)之间，或是防弧金具2--绝缘子钢脚11(直线形)之间。短路电流幅值约12.5kA，持续时间0.23s，两种方式各进行多次合闸短路工频燃弧试验。
试验结果表明，防弧金具2安装在负荷侧，电弧弧根固定在防弧金具2的负荷侧燃烧，能有效地保护导线免于烧伤。
以上的试验结果表明，本发明能够有效地防止10kV架空绝缘导线雷击断线。
图1是本发明所述防弧金具(一半)主视示意图；图2是本发明所述防弧金具俯视示意图；图3是本发明所述防弧金具侧视示意图；图4是本发明防弧金具安装局部示意图；图5是本发明防弧金具安装示意图；图6是本发明用于雷电冲击放电试验接线示意图；图7是本发明用于工频电弧试验时的接线示意图；下面通过附图结合实施例对本发明结构做进一步的说明
实施例1如图1、2、3所示，一种防弧金具，它由上下对称的两个本体2组成；本体2是一个半圆柱体(或是类似的半圆柱体)，本体2半圆柱体的高度H1可以是80∽120毫米，本体2半圆柱体的半径R可以是35∽40毫米；在本体2半圆柱体的平面中部开有细槽5，细槽5的深度半径R2与裸导线的半径相匹配，R2可以是5∽10毫米，细槽5的长度等于本体1的半圆柱体高度H1减去两个粗槽1的长度D2；细槽5的两端是粗槽1，粗槽1的深度半径R1与绝缘导线的半径相匹配，R1可以是10∽16毫米，粗槽1的长度D2可以是10∽20毫米；本体2半圆柱体的弧面上开有凹槽3，凹槽3上开有两个安装孔4，凹槽3的深度D1高于安装孔4上所安装的螺帽高度，D1可以是15∽20毫米，凹槽3的长度H2可以是32∽48毫米。
本发明的优选结构是本体2半圆柱体的半径R为35毫米，本体2半圆柱体的高度H1为80毫米，凹槽3的长度H2为32毫米，凹槽3的深度D1为15毫米，粗槽1的长度D2为10毫米，粗槽1的深度半径R1为10毫米，细槽5的深度半径R2为5毫米，细槽5的长度为12毫米；或是本体2半圆柱体的半径R为37毫米，本体2半圆柱体的高度H1为90毫米，凹槽3的长度H2为36毫米，凹槽3的深度D1为16毫米，粗槽1的长度D2为13毫米，粗槽1的深度半径R1为12毫米，细槽5的深度半径R2为6毫米，细槽5的长度为10毫米；或是本体2半圆柱体的半径R为38毫米，本体2半圆柱体的高度H1为100毫米，凹槽3的长度H2为40毫米，凹槽3的深度D1为18毫米，粗槽1的长度D2为15毫米，粗槽1的深度半径R1为14毫米，细槽5的深度半径R2为8毫米，细槽5的长度为10毫米；或是本体2半圆柱体的半径R为39毫米，本体2半圆柱体的高度H1为110毫米，凹槽3的长度H2为44毫米，凹槽3的深度D1为19毫米，粗槽1的长度D2为18毫米，粗槽1的深度半径R1为15毫米，细槽5的深度半径R2为9毫米，细槽5的长度为8毫米；或是本体2半圆柱体的半径R为40毫米，本体2半圆柱体的高度H1为120毫米，凹槽3的长度H2为48毫米，凹槽3的深度D1为20毫米，粗槽1的长度D2为20毫米，粗槽1的深度半径R1为16毫米，细槽5的深度半径R2为10毫米，细槽5的长度为8毫米。
本发明所述内容，并不仅限于本实施例所列内容。
如图4、5所示，本发明的安装方法是根据绝缘导线的标称截面积选择对应型号的防弧金具(即选择安装后细槽5的深度半径R2与裸导线8的半径相匹配，粗槽1的深度半径R1与绝缘导线7的半径相匹配的防弧金具)，以离开绝缘子轴线170毫米处为中心，剥离一小段(长度为H1-2D2)绝缘层，装上防弧金具，拧紧螺栓(为确保导线被防弧金具夹紧，拧紧螺栓后，两本体2间可有3毫米公差间隙)，并测量防弧金具边沿至绝缘子轴线的距离L，若L在100∽150毫米范围内，则安装合格，否则，要作适当调整。
权利要求
1.一种防弧金具，它由上下对称的两个本体(2)组成，其特征在于本体(2)是一个半圆柱体，在本体(2)半圆柱体的平面中部开有细槽(5)，细槽(5)的两端是粗槽(1)，本体(2)半圆柱体的弧面上开有凹槽(3)，凹槽(3)上开有安装孔(4)。
2.如权利要求1所述的一种防弧金具，其特征在于本体(2)半圆柱体的高度H1为80∽120毫米，粗槽(1)的长度D2为10∽20毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为35∽40毫米。
3.如权利要求2所述的一种防弧金具，其特征在于本体(2)半圆柱体的高度H1为80毫米，粗槽(1)的长度D2为10毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为35毫米；或是本体(2)半圆柱体的高度H1为90毫米，粗槽(1)的长度D2为13毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为37毫米；或是本体(2)半圆柱体的高度H1为100毫米，粗槽(1)的长度D2为15毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为38毫米；或是本体(2)半圆柱体的高度H1为110毫米，粗槽(1)的长度D2为18毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为39毫米；或是本体(2)半圆柱体的高度H1为120毫米，粗槽(1)的长度D2为20毫米，本体(2)半圆柱体的半径R为40毫米。
4.如权利要求1或2或3所述的一种防弧金具，其特征在于细槽(5)的深度半径R2与裸导线的半径相匹配，粗槽(1)的深度半径R1与绝缘导线的半径相匹配。
5.如权利要求4所述的一种防弧金具，其特征在于细槽(5)的深度半径R2为5∽10毫米，粗槽(1)的深度半径R1为10∽16毫米。
6.如权利要求5所述的一种防弧金具，其特征在于细槽(5)的深度半径R2为5毫米，粗槽(1)的深度半径R1为10毫米；或是细槽(5)的深度半径R2为6毫米，粗槽(1)的深度半径R1为12毫米；或是细槽(5)的深度半径R2为8毫米，粗槽(1)的深度半径R1为14毫米；或是细槽(5)的深度半径R2为9毫米，粗槽(1)的深度半径R1为15毫米；或是细槽(5)的深度半径R2为10毫米，粗槽(1)的深度半径R1为16毫米。
7.如权利要求6所述的一种防弧金具，其特征在于凹槽(3)的深度D1高于安装孔(4)上的螺帽高度。
8.如权利要求7所述的一种防弧金具，其特征在于凹槽(3)的深度D1为15∽20毫米，凹槽(3)的长度H2为32∽48毫米，其中，凹槽(3)的深度D1为15毫米，凹槽(3)的长度H2为32毫米；或是凹槽(3)的深度D1为16毫米，凹槽(3)的长度H2为36毫米；或是凹槽(3)的深度D1为18毫米，凹槽(3)的长度H2为40毫米；或是凹槽(3)的深度D1为19毫米，凹槽(3)的长度H2为44毫米；或是凹槽(3)的深度D1为20毫米，凹槽(3)的长度H2为48毫米。
9.本发明所述的防弧金具安装方法，其特征是第一步、在绝缘导线负荷侧，以离开绝缘子(6)轴线170毫米处为中心，在绝缘导线(7)上剥离一小段长度为H1-2D2的绝缘层，露出裸导线(8)；第二步、根据绝缘导线(7)的标称截面积，选择粗槽(1)的深度半径R1与绝缘导线(7)的半径相匹配、细槽(5)深度半径R2与裸导线(8)半径相匹配的防弧金具；第三步、在裸导线(8)处安装固定防弧金具，防弧金具边沿至绝缘子(6)轴线的距离L在100∽150毫米范围内。
10.如权利要求9所述的防弧金具安装方法，其特征是第一步中的H1-2D2为12∽8毫米，可以是12毫米，或是10毫米，或是8毫米；第三步中的防弧金具边沿至绝缘子(6)轴线的距离L为100毫米、110毫米、120毫米、130毫米、140毫米、150毫米。
全文摘要
本发明公开了一种防弧金具及其安装方法，它由两个半圆柱形的本体组成，在本体半圆柱的平面中部开有细槽，细槽两端是粗槽，在本体半圆柱体的弧面上开有凹槽，凹槽上有安装孔，本发明安装在绝缘导线负荷侧，边沿至绝缘子轴线距离100～150毫米间，使用本金具能使绝缘导线剥离短、裸露小、施工简单、投资少，解决了已有技术导线剥离长，裸露大，施工安装复杂、投资大的不足，填补了国内技术空白。
文档编号H02G7/00GK1417912SQ0113466
公开日2003年5月14日 申请日期2001年11月9日 优先权日2001年11月9日
发明者陈维江, 王颂虞, 李庆峰, 关诚, 来小康, 董凤宇, 杨力, 王以京, 李国富, 陈光华, 刘有为 申请人:中国电力科学研究院, 北京供电局