CN209844207U - 一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，包括芯棒、球窝、球头、上、下连接件；上、下连接件间的芯棒上套设有至少两个绝缘子圆盘；绝缘子圆盘的上下两侧安装第一电极且圆盘外侧沿圆周方向均匀分布有多个第二电极，相邻的第二电极间构成多间隙；上连接件与绝缘子圆盘相对的第一电极、相邻的两个绝缘子圆盘相对的第一电极以及下连接件与多绝缘子圆盘相对的第一电极之间构成主间隙；多个主间隙和多间隙串联构成多间隙避雷器；球头、芯棒、绝缘子圆盘和球窝构成绝缘子；本实用新型将起绝缘子功能的结构件和起多间隙避雷功能的结构件嵌套形成一体化结构，这种一体化嵌套结构使多间隙避雷器的安装及运行维护简单，大大降低架空线路的成本。

Description

一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器

技术领域

本实用新型属于架空线路避雷器技术领域，更具体地，涉及一种应用于10kV及以上电压等级的交流架空线路的具有绝缘子功能的多间隙避雷器。

背景技术

随着社会经济的发展，电力系统交流架空线路覆盖面越来越广，雷电对交流架空线路的可靠性影响极大。国内外交流架空线路因雷击跳闸和绝缘子闪络等事故频频发生，造成巨大的经济损失，严重威胁架空线路的安全运行。

高压交流架空线路有效的防雷措施是装设线路避雷器，目前架空线路上使用的线路避雷器主要有线路型氧化锌避雷器和保护间隙避雷器，近年兴起的自熄弧多间隙避雷器以其较高的性价比引起了行业内的广泛关注。线路型氧化锌避雷器技术成熟，可熄灭工频续流，已在架空线路中大量使用；但在运行中因其性能易劣化而产生较高的运行维护费用。保护间隙避雷器通流容量大、简单实用；但存在雷击时因工频续流而导致线路跳闸的弊病。自熄弧多间隙避雷器具有保护间隙避雷器通流容量大、简单实用的优点，同时可熄灭工频续流避免跳闸。由于线路绝缘子和避雷器安装方式和位置具有通用性，为保证线路的安全可行性又不大幅增加线路的安装维护难度和成本，研发具有绝缘子功能的多间隙避雷器成为一个方向。

专利CN105938978 A“用于交流架空输电线路的多间隙避雷绝缘子”，公布了一种兼有绝缘子和多间隙避雷器功能的装置，其实现方式是在复合绝缘子的轴向方向上叠加多间隙避雷器；此实用新型实现了将绝缘子和多间隙避雷器合二为一，不失为一种好的思路。然而此实用新型也存在以下不足：一是缠绕而成的多间隙避雷器工艺复杂、可靠性有待提高；二是在长度方向的叠加会增加安装的难度，尤其是在电压等级高的架空线路更加突出。

实用新型内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，其目的在于解决现有的兼有绝缘子和多间隙避雷器功能的装置存在的制备工艺复杂、安装难度高的问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，包括芯棒以及分别与所述芯棒的两端相连的球窝和球头；所述芯棒靠近所述球窝的一端设有上连接件，靠近所述球头的一端设有下连接件；其特征在于，

所述上连接件、下连接件之间的芯棒上套设有至少两个绝缘子圆盘；所述绝缘子圆盘的上下两侧分别安装有第一电极且该绝缘子圆盘外侧沿圆周方向均匀分布有多个第二电极，多个第二电极的相邻第二电极之间构成多间隙；

上连接件与绝缘子圆盘相对的第一电极之间、相邻的两个绝缘子圆盘相对的第一电极之间以及下连接件与多绝缘子圆盘相对的第一电极构成主间隙；多个所述主间隙和绝缘子圆盘上的所述多间隙串联构成多间隙避雷器；球头、芯棒、绝缘子圆盘和球窝构成绝缘子。

优选的，上述多间隙避雷器，任意两个相邻的绝缘子圆盘之间还设有绝缘子串，所述绝缘子串与球头、芯棒、多间隙绝缘子圆盘和球窝共同构成绝缘子。

优选的，上述多间隙避雷器，其绝缘子圆盘的圆周上分布有第二电极的弧长占圆周长的1/2～3/4。

优选的，上述多间隙避雷器，相邻第二电极之间的间隙距离为0.5-10mm；绝缘子圆盘的圆周外侧与所述间隙对应位置处开设有与外界连通的锥形孔，所述锥形孔的表面孔径为3-10mm，孔深5-30mm，该锥形孔的棱边与轴线夹角为0-15°。

优选的，上述多间隙避雷器，其主间隙的长度为30-200mm。

优选的，上述多间隙避雷器，其第二电极由钨铜、不銹钢或石墨加工而成，形状为球形、圆柱体形或长方体形；

绝缘子圆盘由绝缘硅橡胶材料制成，其底部设有多根加强筋；

第一电极由铜或不锈钢加工而成。

优选的，上述多间隙避雷器，其上连接件和下连接件为均压环。

优选的，上述多间隙避雷器，其上连接件和下连接件为电极板，所述电极板上安装有第一电极且该第一电极与相邻的绝缘子圆盘上的第一电极相对设置。

优选的，上述多间隙避雷器，其上连接件为电极板，下连接件为均压环；所述电极板上安装有第一电极且该第一电极与相邻的绝缘子圆盘上的第一电极相对设置。

优选的，上述多间隙避雷器，其电极板和均压环均由铝材或钢材加工而成；所述芯棒由玻璃钢加工而成；所述绝缘子串由硅橡胶在芯棒上注射形成。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型提供的一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，通过特殊的结构设计将起绝缘子功能的结构件和起多间隙避雷功能的结构件嵌套起来形成一体化结构，这种一体化嵌套结构使多间隙避雷器的安装及运行维护简单，大大降低架空线路的成本。

(2)本实用新型提供的一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，多间隙避雷器利用空气的绝缘自恢复性能，可靠性好、运行寿命长；适用于10kV及以上电压等级架空线路。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的多间隙避雷器的主视图；

图2是本实用新型实施例二提供的多间隙避雷器的主视图；

图3是本实用新型实施例一提供的绝缘子圆盘的剖视图；

图4是本实用新型实施例一提供的多间隙的结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-芯棒；2-球窝；3-球头；4-上电极板；5-下电极板；6-绝缘子圆盘；7-第一电极；8-第二电极；9-主间隙；10-空气间隙；11-均压环；12-绝缘子串；13-灭弧室；14-加强筋。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

实施例一

图1是本实施例提供的多间隙避雷器的主视图；如图1所示，该多间隙避雷器包括芯棒1，与芯棒1的低压端相连的球窝2以及与芯棒1的高压端相连的球头3；其中，球窝2固定于交流输电线路杆塔的横担上，球头3连接高压导线，芯棒1主要起支撑作用；

芯棒1靠近球窝2的一端设有上电极板4，靠近球头3的一端设有下电极板5；上电极板4、下电极板5之间的芯棒1上套设有三个绝缘子圆盘6；每一个绝缘子圆盘6的上下两侧分别安装有第一电极7且该绝缘子圆盘6外侧沿圆周方向均匀分布有多个第二电极8，相邻的第二电极8之间具有多个空气间隙10，构成多间隙；

上电极板4、下电极板5上均安装有第一电极7，且该第一电极7与相邻的绝缘子圆盘6上的第一电极7相对设置；上电极板4与绝缘子圆盘6相对的第一电极7之间、相邻的两个绝缘子圆盘6相对的第一电极7之间，以及下电极板5与绝缘子圆盘6相对的第一电极7构成四个主间隙9；四个主间隙9和绝缘子圆盘上的多间隙串联构成多间隙避雷器；球头3、芯棒1、绝缘子圆盘6和球窝2构成绝缘子，构成具有绝缘子功能的一体化多间隙避雷器，应用于10kV及以上等级的交流架空线路，并且其集成度高、体积更小，便于安装使用。

本实施例中，上电极板4、下电极板5均可以采用均压环11替代，或者仅下电极板5采用均压环11替代；采用均压环11则无需在均压环上设置第一电极7。

实施例二

图2是本实施例提供的多间隙避雷器的主视图；如图2所示，该多间隙避雷器包括芯棒1，与芯棒1的低压端相连的球窝2以及与芯棒1的高压端相连的球头3；其中，球窝2固定于交流输电线路杆塔的横担上，球头3连接高压导线，芯棒1主要起支撑作用；

芯棒1靠近球窝2的一端设有上电极板4，靠近球头3的一端设有均压环11；芯棒1的中部设有绝缘子串12，该绝缘子串12由硅橡胶在芯棒上注射形成，主要起电位隔离作用；

上电极板4与绝缘子串12之间的芯棒1上套设有一个绝缘子圆盘6，均压环11与绝缘子串12之间的芯棒1上套设有一个绝缘子圆盘6，

每一个绝缘子圆盘6的上下两侧分别安装有第一电极7且该绝缘子圆盘6外侧沿圆周方向均匀分布有多个第二电极8，相邻第二电极8之间构成多间隙；

上电极板4上安装有第一电极7，且该第一电极7与相邻的绝缘子圆盘6上的第一电极7相对设置；上电极板4与绝缘子圆盘6相对的第一电极7之间、相邻的两个绝缘子圆盘6相对的第一电极7之间，以及均压环11与绝缘子圆盘6相对的第一电极7构成三个主间隙；三个主间隙和绝缘子圆盘上的多间隙串联构成多间隙避雷器；球头3、芯棒1、绝缘子串12、两个绝缘子圆盘6和球窝2构成绝缘子，形成具有绝缘子功能的一体化多间隙避雷器，应用于10kV及以上等级的交流架空线路，并且其集成度高、体积更小，便于安装使用。相比实施例一，本实施例中在芯棒1上增设了绝缘子串12，因此多间隙避雷器具有更好的绝缘功能。

上述两个实施例中，具有绝缘子功能的多间隙避雷器由一体化的多间隙避雷器和绝缘子并联组成；其工作原理如下：电力系统正常工作时，具有绝缘子功能的多间隙避雷器起电位隔离和机械支撑作用；当高压架空线路遭受雷击时，本实施例中的多间隙和主间隙被击穿，雷电流通过多间隙和主间隙得到泄放，同时工频电压会沿着这个电弧通道产生工频续流；电弧在多间隙之间燃烧时产生的高温高压会使之拉长，弧道电阻增大，多间隙弧压降增加，增加的多间隙弧压降和主间隙弧压降共同作用使电流持续减小直至电弧熄灭，这一过程极短不会使断电器动作跳闸。

其中，芯棒2由玻璃钢注射硅橡胶护套加工而成，主要起支撑作用；上电极板4、下电极板5、均压环11均是一种金属体，优选采用铝材或钢材加工而成；上电极板4、下电极板5的功能是连接芯棒1和第一电极7，并且向大地传导电流；均压环11的主要作用是改善带电导线的电场分布并与第一电极7构成主间隙。上电极板4、下电极板5与芯棒相连的一端为卡箍结构，通过紧固螺丝将上电极板4、下电极板5固定在芯棒1上。

第一电极7包括导体和固定柱，导体通过固定柱安装在上电极板4、下电极板5和绝缘子圆盘6上，导体的形状可以选用半球形、圆柱体型或锥形，本实施中优选为半球形，导体由铜或不锈钢加工而成；第一电极7主要起导通电流和辅助熄弧的作用；相邻的第一电极之间保持30-100mm的间隙，构成主间隙；主间隙的长度要满足两方面要求，一是保证多间隙避雷器在工频电压下不放电动作，二是在雷电过电压作用下始终先于被保护线路绝缘放电动作，主间隙的长度太大会失去保护性能，太小会影响线路绝缘性能。

图3是本实用新型实施例一提供的绝缘子圆盘的剖视图；图4是本实用新型实施例一提供的多间隙的结构示意图；绝缘子圆盘6由绝缘硅橡胶材料制造而成，多个第二电极8镶嵌在绝缘子圆盘6的圆周上；第二电极由钨铜、不銹钢或石墨加工而成，形状为球形、圆柱体形或长方体形；如图3所示，绝缘子圆盘6的圆周上分布有第二电极8的弧长占圆周长的1/2～3/4；由于绝缘子圆盘6上下两侧的第一电极7的设置位置分别与首尾处的第二电极8相对应，第二电极8的分布长度需保证两个第一电极7之间存在一定的间隔；该间隔确保在雷电过电压作用下多间隙被击穿放电，而不是在两个第一电极7之间闪络，第二电极8分布太长会导致绝缘子圆盘6的两个第一电极7之间闪络，分布太短使空气间隙10的数量减少，多间隙利用率降低。

如图4所示，相邻的第二电极8之间存在空气间隙10，该空气间隙10的距离为0.5-10mm；绝缘子圆盘6的圆周外侧与空气间隙10的对应位置处设有与外界连通的灭弧室13，该灭弧室13为锥形孔，其表面孔径为3-10mm，孔深5-30mm，锥形孔的棱边与轴线夹角为0-15°。多个第二电极8与相邻第二电极8之间的空气间隙10、灭弧室13构成多间隙系统，主要起导通电流和熄弧的作用。空气间隙10和灭弧室13的参数决定多间隙系统的雷电流通流能力和熄灭工频电流的能力；空气间隙10大、灭弧室13孔径大、孔浅、锥度大均由利于增加雷电通流能力；灭弧室13孔径小、孔深、锥度小有利于增加熄灭工频电流能力；本实施例提供的上述参数可以保证多间隙避雷器兼具较好的雷电流通流能力和熄灭工频电流的能力。

如图1所示，绝缘子圆盘6的上表面由中心向外呈向下倾斜，表面与水平面夹角约为10-45度；倾斜表面不易积蓄雨水，对绝缘子圆盘6圆周内部的第二电极8有一定的防护作用；如图3所示，绝缘子圆盘6底层铺设有加强筋14，提高绝缘子圆盘6的机械强度，提高绝缘子圆盘6对恶劣环境的耐受性，延长使用寿命。

本实施例提供的具有绝缘子功能的多间隙避雷器，通过特殊的结构设计将起绝缘功能的结构件和起多间隙避雷功能的结构件嵌套起来形成一体化结构，安装及运行维护简单，大大降低架空线路的成本。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有绝缘子功能的多间隙避雷器，包括芯棒以及分别与所述芯棒的两端相连的球窝和球头；所述芯棒靠近所述球窝的一端设有上连接件，靠近所述球头的一端设有下连接件；其特征在于，

所述上连接件、下连接件之间的芯棒上套设有至少两个绝缘子圆盘；所述绝缘子圆盘的上下两侧分别安装有第一电极且该绝缘子圆盘外侧沿圆周方向均匀分布有多个第二电极，相邻的所述第二电极之间构成多间隙；

上连接件与绝缘子圆盘相对的第一电极之间、相邻的两个绝缘子圆盘相对的第一电极之间以及下连接件与多绝缘子圆盘相对的第一电极构成主间隙；多个所述主间隙和绝缘子圆盘上的所述多间隙串联构成多间隙避雷器；球头、芯棒、绝缘子圆盘和球窝构成绝缘子。

2.如权利要求1所述的多间隙避雷器，其特征在于，任意两个相邻的绝缘子圆盘之间还设有绝缘子串，所述绝缘子串与球头、芯棒、多间隙绝缘子圆盘和球窝共同构成绝缘子。

3.如权利要求1或2所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述绝缘子圆盘的圆周上分布有第二电极的弧长占圆周长的1/2～3/4。

4.如权利要求3所述的多间隙避雷器，其特征在于，相邻第二电极之间的间隙距离为0.5-10mm；绝缘子圆盘的圆周外侧与所述间隙对应位置处开设有与外界连通的锥形孔，所述锥形孔的表面孔径为3-10mm，孔深5-30mm，该锥形孔的棱边与轴线夹角为0-15°。

5.如权利要求4所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述主间隙的长度为30-200mm。

6.如权利要求5所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述第二电极由钨铜、不銹钢或石墨加工而成，形状为球形、圆柱体形或长方体形；

所述绝缘子圆盘由绝缘硅橡胶材料制成，其底部设有多根加强筋；

所述第一电极由铜或不锈钢加工而成。

7.如权利要求5所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述上连接件和下连接件为均压环。

8.如权利要求5所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述上连接件和下连接件为电极板，所述电极板上安装有第一电极且该第一电极与相邻的绝缘子圆盘上的第一电极相对设置。

9.如权利要求5所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述上连接件为电极板，下连接件为均压环；所述电极板上安装有第一电极且该第一电极与相邻的绝缘子圆盘上的第一电极相对设置。

10.如权利要求7-9任一项所述的多间隙避雷器，其特征在于，所述电极板和均压环均由铝材或钢材加工而成；所述芯棒由玻璃钢加工而成；所述绝缘子串由硅橡胶在芯棒上注射形成。