CN203931675U - 一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、感应装置（2）、分别通过连接金具安装于绝缘子串（1）两端的接地侧电极（5）和导线侧电极（6）；所述的接地侧灭弧装置包括灭弧筒（4）和放置于灭弧筒（4）内部的气体发生装置（3）；其中，所述的气体发生装置（2）内部的第一触发气丸对应的触发电路不设置电感或电容，第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板均分别设有电感或电容，气丸与电感串联或是气丸与电容并联。该保护装置内的气丸可以依次连续触发，保证电弧存在期间始终有气流存在，降低电弧重燃率，可以有效应对多重连续雷击情况，保护输电线路不受多重连续雷击影响。

Description

一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体灭弧防雷保护装置，具体涉及了一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置。

背景技术

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。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：

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。

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。而且在雷电频发地区，往往是多个雷击迅速击中一条导线的同一个位置，在这种状况下，避雷器是不能进行对二次雷击的防护的，而且极易发生爆炸现象，反而加重线路负担。

因此，人们开始针对这些问题进行研究，如发明人在先申请的专利，中国专利号为2011201046273就公开了一种适用于10～35kV架空输电线路的10～35kV架空输电线路约束空间喷射气体灭弧防雷间隙装置，该装置并联安装于线路绝缘子串两端，保护间隙之间的闪络电压小于被保护绝缘子串，从而在输电线路遭受雷击时优先于被保护绝缘子串击穿，击穿放电时，雷电脉冲采集装置自动感应雷电流信号并触发高速喷射气体发生装置，瞬间产生高速喷射气流对约束空间内续流电弧沿纵向强烈冲击、冷却至熄灭。又如中国专利号为2011200053246公开了用于各电压等级输电线路的约束空间喷射气流灭弧防雷间隙装置，该装置并联安装于线路绝缘子串两端，保护间隙之间的闪络电压小于被保护绝缘子串，从而在输电线路遭受雷击时优先于被保护绝缘子串击穿，击穿放电时，约束空间内部的产气材料被高温电弧急剧加热产生高压气体的同时，雷电脉冲采集装置自动采集信号并启动喷射气体发生装置，瞬间产生高速气流沿纵向对电弧造成冲击、冷却至熄灭。再如中国专利申请号为2012103715793公开了一种无续流电弧防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、分别通过固定装置安装于线路绝缘子串两端的接地侧金具和导线侧金具；接地侧灭弧装置包括雷电脉冲采集装置、绝缘密封壳体、气体发生装置和灭弧腔；接地侧金具的另一端设有连接细管；接地侧灭弧装置还包括使用非金属导电材料制作的管形接地极和L形接地极，L形接地极的一端通过Z形连接金具与接地侧金具上的连接细管镶嵌连接，L形接地极的另一端穿过雷电脉冲采集装置，并与管形接地极相连接；非金属导电材料管形接地极一端内嵌于灭弧腔，另一端与绝缘密封壳体相连接。这些专利对于上述问题已经取到了较好的解决效果，但是其灭弧气体均是一次性触发，对于雷区常发生的多重雷击导致较长时间的雷击电流，上述的技术方案不能取得很好的灭弧效果。因此，发明人针对该种情况，对防雷间隙保护装置进行再次改进，以符合市场上的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种适用于解决多重雷击而导致雷击电流持续时间较长的情况、灭弧气丸依次触发延长气流灭弧时间、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的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、感应装置、分别通过连接金具安装于绝缘子串两端的接地侧电极和导线侧电极；所述的接地侧灭弧装置包括灭弧筒和放置于灭弧筒内部的气体发生装置；所述的接地侧电极通过连接金具延伸并穿过感应装置、气体发生装置放置于灭弧筒内部，并且接地侧电极指向导线侧电极，与导线侧电极形成防雷间隙；其中，所述的灭弧筒的内壁上设有触发电极，触发电极通过导线与感应装置相连接；所述的气体发生装置的外壁设有导电片，当气体发生装置处于待触发状态时，导电片与触发电极形成可靠接触；所述的气体发生装置内置若干个气丸，且每个气丸均设有一个触发电路板；所述的触发电路板通过导线分别与导电片相互接，形成并联电路回路；所述的气体发生装置内部的第一触发气丸对应的触发电路不设置电感或电容，第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板均分别设有电感或电容，气丸与电感串联或是气丸与电容并联。

本实用新型主要是对同一个气体发生装置内气丸的触发电路进行了改进，除了第一触发气丸之外，其余的气丸串联电感或是并联电容，电感或电容的存在，削平波前陡度，拉平波前和波尾，使灭弧气丸所在回路延时触发，从而使同一个气体发生装置内的气丸依次连续触发，大大延长了气流灭弧的时间；强力拉伸电弧，增大灭弧可靠性，同时强力保证电弧存在期间始终有灭弧气流存在，降低电弧重燃率，保护输电线路不受多重雷击影响。在本实用新型中，灭弧气丸响应雷电时间以第一发未连接电感或电容的灭弧气丸为准。

作为本实用新型的进一步说明，所述第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板上的电感或电容的充电容量依次增大。依次增大的电感或电容的充电容量之间存在能量差异，导致放电延时时间不同，进而让气丸依次连续触发灭弧。

作为本实用新型的进一步说明，安装在灭弧筒内部的气体发生装置至少有两个。

作为本实用新型的进一步说明，所述灭弧筒的外壁设为波纹状。波纹状的灭弧筒可以增强外绝缘性能，提高本装置的使用安全性能。

作为本实用新型的进一步说明，所述的接地侧电极和导线侧电极均为石墨电极。石墨为冷阴极材料，能有效的降低接闪点的电离度，起到明显弱化电弧的效果。

本实用新型的感应装置是一种可以采集到雷电脉冲信号的装置，即可采集当发生雷击时通过接地侧电极和连接金具的雷电脉冲信号。另外，本实用新型的实施，除了触发电路等的改进外，其他部件可以参考发明人在先申请的专利（如申请号为2012103715793）。

本实用新型是针对我国多雷地区架空输电线路的实际情况，进行的大量探索性实验，设计出了一种可用于各种电压等级的架空输电线路的悬垂绝缘子串（瓷、玻璃）和耐张绝缘子串的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，该装置在输电线路发生雷击时，不但能优先于被保护绝缘子串击穿，而且同一个气体发生装置内的气丸依次连续触发，大大延长了气流灭弧的时间，保证电弧存在期间始终有灭弧气流存在，降低电弧重燃率，保护输电线路不受多重雷击影响；彻底快速消除雷击接地或短路故障的目的，并且灭弧时间小于继电保护动作时间，从而有效确保供电的可靠性。

本实用新型的工作原理：

雷击发生时，一个气体发生装置中未串联电感或并联电容的独立灭弧气丸优先动作。其他灭弧气丸因串联电感或并联电容，将延时触发，并可以根据电感或电容值的不同而设计不同的延时时间，在上一发独立灭弧气丸受触发后，要经过整个延时时间后，下一发独立灭弧气丸才会触发。在整个过程中，避免了对于第一个气体发生装置熄灭电弧后，第二个气体发生装置未就位，而在这段期间又发生雷击现象而不能熄灭电弧的状况。受电感或者电容的作用，增加了整个灭弧气流存在时间，避免了重复雷。

与现有技术相比较，本实用新型具备的有益效果：

1.本实用新型的触发电路上设置了电感或电容，使气丸串联电感或并联电容，而电感或电容的存在，削平波前陡度，拉平波前和波尾，是灭弧气丸所在回路延时触发，依次连续触发，保证电弧存在期间始终有气流存在，降低电弧重燃率，可以有效应对多重连续雷击情况，保护输电线路不受多重连续雷击影响。

2.在灭弧筒内安放多个气体发生装置，第一个气体发生装置触发灭弧之后，由于后座力的作用自动掉落，第二个气体发生装置自动落至第一气体发生装置的位置，等待下一次雷击，进行触发灭弧，依次类推；这样工作人员不用频繁更换或维护接地侧灭弧装置，省事省力。

3. 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。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图。

图2是图1中接地侧灭弧装置的结构放大示意图。

图3是本实用新型一实施例中气体发生装置的结构示意图。

图4是本实用新型一实施例的气体发生装置中气丸串联电感的电路原理图。

图5是本实用新型一实施例的气体发生装置中气丸并联电容的电路原理图。

附图标记：绝缘子串1，感应装置2，气体发生装置3，灭弧筒4，接地侧电极5，导线侧电极6，触发电极7，气丸8，触发电路板9。

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：

如附图1-4所示，一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、感应装置2、分别通过连接金具安装于绝缘子串1两端的接地侧电极5和导线侧电极6；所述的接地侧灭弧装置包括灭弧筒4和放置于灭弧筒4内部的气体发生装置3；所述的接地侧电极5通过连接金具延伸并穿过感应装置2、气体发生装置3放置于灭弧筒4内部，并且接地侧电极5指向导线侧电极6，与导线侧电极6形成防雷间隙；其中，所述的灭弧筒4的内壁上设有触发电极7，触发电极7通过导线与感应装置2相连接；所述的气体发生装置3的外壁设有导电片，当气体发生装置2处于待触发状态时，导电片与触发电极7形成可靠接触；所述的气体发生装置3内置若干个气丸8，且每个气丸8均设有一个触发电路板9；所述的触发电路板9通过导线分别与导电片相互接，形成并联电路回路；所述的气体发生装置2内部的第一触发气丸对应的触发电路不设置电感，第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板均分别设有电感，气丸与电感串联。

所述第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板上的电感的充电容量依次增大。安装在灭弧筒4内部的气体发生装置3有三个。所述灭弧筒5的外壁设为波纹状。所述的接地侧电极5和导线侧电极6均为石墨电极。

实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，如图5所示，所述的气体发生装置2内部的第一触发气丸对应的触发电路不设置电容，第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板均分别设有电容，气丸与电容并联。所述第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板上的电容的充电容量依次增大。

上述实施例的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置中气丸串联电感或是气丸并联电容，使气丸依次连续触发，保证电弧存在期间始终有气流存在，降低电弧重燃率，可以有效应对多重连续雷击情况，保护输电线路不受多重连续雷击影响；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。

Claims (5)

1. 一种灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，包括接地侧灭弧装置、感应装置（2）、分别通过连接金具安装于绝缘子串（1）两端的接地侧电极（5）和导线侧电极（6）；所述的接地侧灭弧装置包括灭弧筒（4）和放置于灭弧筒（4）内部的气体发生装置（3）；所述的接地侧电极（5）通过连接金具延伸并穿过感应装置（2）、气体发生装置（3）放置于灭弧筒（4）内部，并且接地侧电极（5）指向导线侧电极（6），与导线侧电极（6）形成防雷间隙；其特征在于：所述的灭弧筒（4）的内壁上设有触发电极（7），触发电极（7）通过导线与感应装置（2）相连接；所述的气体发生装置（3）的外壁设有导电片，当气体发生装置（2）处于待触发状态时，导电片与触发电极（7）形成可靠接触；所述的气体发生装置（3）内置若干个气丸（8），且每个气丸（8）均设有一个触发电路板（9）；所述的触发电路板（9）通过导线分别与导电片相互接，形成并联电路回路；所述的气体发生装置（2）内部的第一触发气丸对应的触发电路不设置电感或电容，第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板均分别设有电感或电容，气丸与电感串联或是气丸与电容并联。

2. 根据权利要求1所述的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，其特征在于：所述第二触发气丸至最后一个触发气丸所对应的触发电路板上的电感或电容的充电容量依次增大。

3. 根据权利要求1或2所述的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，其特征在于：安装在灭弧筒（4）内部的气体发生装置（3）至少有两个。

4. 根据权利要求3所述的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，其特征在于：所述灭弧筒（5）的外壁设为波纹状。

5. 根据权利要求1，2或4任一所述的灭弧气流分时触发的防雷间隙保护装置，其特征在于：所述的接地侧电极（5）和导线侧电极（6）均为石墨电极。