CN105977789A - 一种螺旋形多间隙避雷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋形多间隙避雷器，包括芯棒、沿芯棒竖直方向螺旋分布的硅橡胶伞盘、多间隙灭弧室系统、挂线头及底座金具；所述多间隙灭弧室系统还包括沿所述硅橡胶伞盘边沿布置的螺旋状硅橡胶层及多个电极，每相邻两个电极之间有间隙，所述螺旋状硅橡胶层且正对着每个间隙位置处开有与外界连通的通孔，所述通孔与所述间隙连通。允许多重短间隙被击穿建立电弧通道，同时应用电弧产生的高温高压拉长电弧，直至最后电弧熄灭，这一过程持续时间极短，在泄放雷电流的同时不会引起继电保护装置动作跳闸，供电的可靠性得到很大的提高；螺旋结构的硅橡胶伞盘布置形式形成了较大的爬距，使得该避雷器能够在污秽等级较高的地区使用。

Description

一种螺旋形多间隙避雷器

技术领域

本发明涉及防雷保护装置中的避雷器，具体涉及一种螺旋形多间隙避雷器。

背景技术

近年来输配电线路发生雷击跳闸、断线和绝缘子闪络事故的统计数量也呈不断上升趋势。国内外架空导线雷击事故频频发生，并造成多起人身伤亡和巨大的经济损失。雷击跳闸、断线和绝缘子闪络事故已严重威胁输配电线路的安全运行。

安装线路避雷器是输电线路防雷中最有效的措施之一。目前国内普遍采用的线路型氧化锌避雷器在安装结构、运行维护等方面均存在一些问题，特别对于以防反击为主、需要三相全部安装，所需安装的线路型避雷器数量巨大，价格相对较高，且电压等级越高，安装费用也越高。因此，寻找一种适合于我国现状的防雷方式一直是众多防雷工作者研究的方向所在。

国际上已开展空气间隙放电特性研究多年，在磁流体动力学理论和技术领域积累了丰富的经验。在此基础上开发出多重灭弧室结构的防雷装置，运用于输配网线路上。

现有线路绝缘子并联单个保护空气间隙是成功运用于输电线路的一种疏导性防雷保护方式，其作用原理是在架空线路遭受雷击时，并联间隙因冲击放电电压低于绝缘子串的放电电压，故首先放电，随后产生工频短路电弧。短路电弧在电动力和热浮力的共同作用下向绝缘子串的方向移动，最后稳定在并联间隙末端燃烧，直至系统跳闸熄灭。其实质原理是空气电弧中交流电弧利用电流自然过零点熄弧来实现防雷的，需要与系统自动重合闸功能配合使用。当并联保护间隙大量装配于架空线路上时不可避免地降低线路在雷击过电压下的绝缘水平，耐雷水平亦会降低，线路耐雷水平的降低往往会导致线路雷击跳闸率的升高。

发明内容

本发明的目的就是在于克服现有防雷措施存在的缺点和不足，提供一种基于多重短间隙工频续流灭弧原理的螺旋形多间隙避雷器。

为实现上述目的，本发明所设计的螺旋形多间隙避雷器，包括芯棒、沿芯棒竖直方向螺旋分布的硅橡胶伞盘、沿硅橡胶伞盘边沿布置的多间隙灭弧室系统、连接在芯棒一端的挂线头及连接在芯棒另一端的底座金具；所述多间隙灭弧室系统还包括沿所述硅橡胶伞盘边沿布置的螺旋状硅橡胶层及沿螺旋方向均匀镶嵌在所述螺旋状硅橡胶层内的多个电极，每相邻两个电极之间有间隙，所述螺旋状硅橡胶层且正对着每个间隙位置处开有与外界连通的通孔，所述通孔与所述间隙连通。

进一步地，所述每相邻两个电极之间的间隙底部向内凹陷有气腔。

进一步地，所述每相邻两个电极之间的间隙距离为0.5～10mm，所述通孔孔径大于间隙距离且小于电极直径。

进一步地，所述螺旋状硅橡胶层每个通孔的开口处边沿设置有凸起，所述凸起向所述通孔的出口内倾形成出口保护孔。

进一步地，所述电极为球形钢珠或圆柱形钢珠。

进一步地，所述气腔为桃形气腔。

本发明的有益效果在于：本发明的螺旋形多间隙避雷器允许多重短间隙被击穿建立电弧通道，同时应用电弧产生的高温高压拉长电弧，直至最后电弧熄灭，这一过程持续时间极短，在泄放雷电流的同时不会引起继电保护装置动作跳闸，供电的可靠性得到很大的提高；灭弧室单元沿着螺旋结构的硅橡胶伞盘边沿分布，该布置方式充分且合理地利用了空间和高度，尽可能多地分布灭弧室单元。该设计允许避雷器的整体高度及间隙个数随运行线路的电压等级进行调整；同时螺旋结构的硅橡胶伞盘布置形式形成了较大的爬距，使得该避雷器能够在污秽等级较高的地区使用。

附图说明

图1为本发明螺旋形多间隙避雷器的结构示意图；

图2为图1中灭弧室单元的结构示意图。

图中：芯棒1、硅橡胶伞盘2、多间隙灭弧室系统3、挂线头4、底座金具5、螺旋状硅橡胶层6、电极7、间隙8、通孔9、气腔10、凸起11、保护孔12。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示为本发明所设计的基于多重短间隙工频续流灭弧原理的螺旋形多间隙避雷器，包括芯棒1、沿芯棒1竖直方向螺旋分布的硅橡胶伞盘2、沿硅橡胶伞盘2边沿布置的多间隙灭弧室系统3、连接在芯棒1一端的挂线头4及连接在芯棒1另一端的底座金具5，并由底座金具5固定于交流输电线路杆塔的横担上。结合图2所示，多间隙灭弧室系统3包括沿硅橡胶伞盘2边沿布置的螺旋状硅橡胶层6及沿螺旋方向均匀镶嵌在螺旋状硅橡胶层6内的多个电极7，每相邻两个电极7之间有间隙8，且每相邻两个电极7之间的间隙8距离为0.5～10mm；螺旋状硅橡胶层6且正对着每个间隙8位置处开有与外界连通的通孔9，通孔9与间隙8连通，且通孔9孔径大于间隙8距离且小于电极7直径，防止电极7滑落出螺旋状硅橡胶层6；即相邻两个电极7、相邻两个电极7之间的间隙8、相邻两个电极7周围的螺旋状硅橡胶层6及与间隙8对应的通孔9形成一端开口的灭弧室单元，即灭弧室单元的个数比电极的个数少一个，螺旋状硅橡胶层6及镶嵌在螺旋状硅橡胶层6内的多个电极7形成多重短(0.5～10mm)间隙。

当输电线路中产生的过电压达到一定值时，螺旋形多间隙避雷器中的各短间隙被击穿，形成电弧通道，雷电流通过串联的多重短间隙灭弧系统得到泄放。由于雷电流持续时间极短，一般在几十到几百微秒内被泄放完，在间隙被击穿时，加在装置上的工频电压会沿着这个电弧通道产生工频续流。电弧刚在两个电极之间建立时，电弧长度很短，且在灭弧室内部燃烧，由此产生的高温会使灭弧室底部气体急剧膨胀，气压急剧增大，而灭弧室只是一端开口，电弧在气压的驱使下朝开口方向移动，而电弧起始点基本保持不变，电弧被迅速拉长，弧道电阻增大，电弧电流会减小，由于电弧伏安特性为负，电弧电压增加，电流持续减小，弧压增大直至两端电压维持不了电弧燃烧，电弧熄灭；同时这一过程中，电弧被拉长至灭弧室之外，空气的吹弧作用加速了电弧的冷却，更有利于电弧的熄灭，加速了避雷器的灭弧过程。由于产生吹弧的能力是由电弧本身产生，电弧电流越大，温度越高，气体膨胀越迅速，吹弧效果越好；反之，电弧电流较小时吹弧效果则较不明显。这样既泄放了雷电流，又能在继电保护装置发出动作信号之前熄灭工频续流，线路不会跳闸，达到了不停电的目的。又由于空气具有极佳的绝缘自恢复性能，其运行寿命更长，可为线路防雷提供一种经济且有效的措施，因此具有广阔的应用前景。

本实施例中电极7为球形钢珠7或圆柱形钢珠7，由于电极7之间的间隙距离较小(0.5～10mm)，电极7间的电场分布较为均匀，气隙放电不存在极性效应和电晕现象，放电的分散性很小，同时在灭弧腔内部，气隙击穿引发的气体热量增加，短时间内高压气体只能沿通孔方向将电弧向外吹出，具有良好的熄弧性能。

螺旋形多间隙避雷器的硅橡胶伞盘采用螺旋结构分布，灭弧室单元沿着螺旋结构的硅橡胶伞盘边沿分布，该布置方式充分且合理地利用了空间和高度，尽可能多地分布灭弧室单元。该设计允许避雷器的整体高度及间隙个数随运行线路的电压等级进行调整；同时螺旋结构的硅橡胶伞盘布置形式形成了较大的爬距，使得该避雷器能够在污秽等级较高的地区使用。本发明螺旋多间隙避雷器整体结构简单，采用的钢珠电极以及常见的硅橡胶绝缘材料均具有优异的性能且造价低廉。

另外，每相邻两个电极7之间间隙8底部向内凹陷有气腔10，且气腔10为桃形气腔10，电弧燃烧产生的高温使气腔10内的气体急剧膨胀，由此产生的高压驱使电弧向通孔处移动；螺旋状硅橡胶层6的每个通孔9端部边沿设置有凸起11，凸起11向通孔9的出口内倾形成出口保护孔12，用来保护通孔9及间隙8不落入污秽。

Claims (6)

1.一种螺旋形多间隙避雷器，包括芯棒(1)、沿芯棒(1)竖直方向螺旋分布的硅橡胶伞盘(2)、沿硅橡胶伞盘(2)边沿布置的多间隙灭弧室系统(3)、连接在芯棒(1)一端的挂线头(4)及连接在芯棒(1)另一端的底座金具(5)；其特征在于：所述多间隙灭弧室系统(3)还包括沿所述硅橡胶伞盘(2)边沿布置的螺旋状硅橡胶层(6)及沿螺旋方向均匀镶嵌在所述螺旋状硅橡胶层(6)内的多个电极(7)，每相邻两个电极(7)之间有间隙(8)，所述螺旋状硅橡胶层(6)且正对着每个间隙(8)位置处开有与外界连通的通孔(9)，所述通孔(9)与所述间隙(8)连通。

2.根据权利要求1所述的螺旋形多间隙避雷器，其特征在于：所述每相邻两个电极(7)之间的间隙(8)底部向内凹陷有气腔(10)。

3.根据权利要求1或2所述的螺旋形多间隙避雷器，其特征在于：所述每相邻两个电极(7)之间的间隙(8)距离为0.5～10mm，所述通孔(9)孔径大于间隙(8)距离且小于电极(7)直径。

4.根据权利要求1或2所述的螺旋形多间隙避雷器，其特征在于：所述螺旋状硅橡胶层(6)每个通孔(9)的开口处边沿设置有凸起(11)，所述凸起(11)向所述通孔(9)的出口内倾形成出口保护孔(12)。

5.根据权利要求1或2所述的螺旋形多间隙避雷器，其特征在于：所述电极(7)为球形钢珠(7)或圆柱形钢珠(7)。

6.根据权利要求2所述的螺旋形多间隙避雷器，其特征在于：所述气腔(10)为桃形气腔(10)。