間隙保護

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置專利目的

《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》的目的在于針對2012年9月前技術(shù)的不足，提供了一種適用于各種電壓等級的架空輸電線路、能主動弱化電弧電流、防止導(dǎo)線斷線和間隙電極受電弧燒灼損壞、便于更換滅弧裝置、降低電力系統(tǒng)輸電線路雷擊跳閘率及事故率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、延長變壓器、斷路器等電力設(shè)備使用壽命的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置。

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置技術(shù)方案

一種無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置，包括接地側(cè)滅弧裝置、分別通過固定裝置安裝于線路絕緣子串兩端的接地側(cè)金具和導(dǎo)線側(cè)金具；所述接地側(cè)滅弧裝置安裝在接地側(cè)金具的一端；所述接地側(cè)滅弧裝置包括雷電脈沖采集裝置、絕緣密封殼體、氣體發(fā)生裝置和滅弧腔，氣體發(fā)生裝置置于絕緣密封殼體內(nèi)；其中，所述接地側(cè)滅弧裝置還包括使用非金屬導(dǎo)電材料制作的管形接地極，所述管形接地極一端內(nèi)嵌于滅弧腔，另一端與絕緣密封殼體相連接；所述接地側(cè)金具的另一端設(shè)有連接細管；所述接地側(cè)滅弧裝置通過Z形連接金具與接地側(cè)金具上的連接細管鑲嵌連接，Z形連接金具的另一端通過穿過雷電脈沖采集裝置的連接線與管形接地極相連接。

上述的接地側(cè)滅弧裝置還設(shè)有使用非金屬導(dǎo)電材料制作的L形接地極，L形接地極的一端與Z形連接金具相連接，L形接地極的另一端穿過雷電脈沖采集裝置，并與管形接地極相連接。即使用L形接地極替代連接線將Z形連接金具和管形接地極相連接。

采用Z形連接金具進行鑲嵌連接，實現(xiàn)了滅弧裝置的簡易更換。該裝置運用非金屬導(dǎo)電材料的管形接地極作為接閃電弧的一端，這樣雷電擊穿后柱形電弧就能主動發(fā)散接閃至管形接地極上，使電弧的高溫弧柱在通過非金屬導(dǎo)電材料的管形接地極時消失，從而能有效降低電弧的溫度；非金屬導(dǎo)電材料的管形接地極使用的冷陰極材料，能有效的降低接閃點的電離度，起到明顯弱化電弧的效果。雷電脈沖采集裝置是一種可以采集到雷電脈沖信號的裝置，即可采集當發(fā)生雷擊時通過L形接地極的雷電脈沖信號。對于非金屬導(dǎo)電材料制作的管形接地極、L形接地極，它們可以一體澆鑄而成，也可以為單獨的兩個部件，其中非金屬導(dǎo)電材料L形接地極的形狀為L形，這樣更加便于非金屬導(dǎo)電材料L形接地極和非金屬導(dǎo)電材料管形接地極緊密接觸。L形接地極與Z形連接金具的連接方式可以采用螺栓固定安裝方式，即Z形連接金具的一端設(shè)有通孔，L形接地極的一端鑄空，并內(nèi)設(shè)連接螺紋，螺栓通過Z形連接金具的通孔，再與L形接地極螺紋連接，便可以簡單快捷使Z形連接金具與L形接地極固定連接在一起了。

《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》進一步可以：

所述氣體發(fā)生裝置包括滅弧氣丸和氣丸絕緣底座；在滅弧氣丸上設(shè)有觸發(fā)電極和短路環(huán)；氣丸絕緣底座在與觸發(fā)電極相對應(yīng)的位置設(shè)有固定電極，固定電極與雷電脈沖采集裝置的電極相連接。滅弧氣丸通過套裝橡膠圈即可塞入氣丸絕緣底座中，這樣即可實現(xiàn)滅弧氣丸固定安裝在氣丸絕緣底座中而不會脫落出來。氣體發(fā)生裝置中可以放入若干個（發(fā)）由相應(yīng)的滅弧氣丸和氣丸絕緣底座組成的滅弧氣彈，具體數(shù)量視產(chǎn)品生產(chǎn)情況而定。

所述的滅弧氣丸包括電熱轉(zhuǎn)換裝置和固體產(chǎn)氣材料裝置；電熱轉(zhuǎn)換裝置把雷電脈沖采集裝置傳遞過來的電脈沖轉(zhuǎn)化為熱能；固體產(chǎn)氣材料裝置在高溫高壓條件下產(chǎn)生大量氣體。

所述接地側(cè)滅弧裝置的氣體發(fā)生裝置在絕緣密封殼體內(nèi)沿軸向疊加布置且每一個氣體發(fā)生裝置內(nèi)部均裝有內(nèi)嵌鐵片；所述接地側(cè)滅弧裝置的絕緣密封殼體設(shè)有強磁體和切換金屬片；在輸電線路發(fā)生一次雷擊時，第一氣體發(fā)生裝置啟動進行滅弧，然后自動脫離接地側(cè)滅弧裝置，第二氣體發(fā)生裝置下落至之前第一氣體發(fā)生裝置的位置，第三氣體發(fā)生裝置下落至之前第二氣體發(fā)生裝置的位置，第二氣體發(fā)生裝置的內(nèi)嵌鐵片與強磁體吸合，第二氣體發(fā)生裝置的觸發(fā)電極與雷電脈沖采集裝置的電極形成可靠連接，完成一次雷擊滅弧。強磁體吸合氣體發(fā)生裝置上內(nèi)嵌鐵片，可以增強氣體發(fā)生裝置的觸發(fā)電極與雷電脈沖采集裝置的電極的相互緊密接觸。切換金屬片的作用主要是在氣體發(fā)生裝置未啟動時，對氣體發(fā)生裝置起到一定支撐作用，防止氣體發(fā)生裝置下落、脫落；當氣體發(fā)生裝置啟動時，切換金屬片的受力失衡，氣體發(fā)生裝置即可下落到相應(yīng)的位置。

所述的絕緣密封殼體上設(shè)有抵消氣體發(fā)生裝置啟動時產(chǎn)生的后座力的卡槽。該卡槽不僅可以抵消氣體發(fā)生裝置啟動時產(chǎn)生的后座力，并且可以促使氣體發(fā)生裝置向下掉落，脫離接地側(cè)滅弧裝置，讓下一個氣體發(fā)生裝置順利進入準備動作的位置及狀態(tài)，完成氣體發(fā)生裝置的自動更換?？ú鄣奈恢每梢砸暁怏w發(fā)生裝置的外形構(gòu)造設(shè)置，只要可以起到抵消其后座力的效果即可，一般在氣體發(fā)生裝置的后面設(shè)置卡槽，如果在氣體發(fā)生裝置的外殼的中間或前端設(shè)有凸塊，那么可以在絕緣密封殼體與凸塊相對應(yīng)的位置設(shè)置卡槽。

所述的接地側(cè)滅弧裝置內(nèi)置有一個以上的氣體發(fā)生裝置，并且氣體發(fā)生裝置的前端具有相應(yīng)的數(shù)碼標記。以此可以觀察裝置相對應(yīng)的動作次數(shù)，在桿塔下就能觀察所剩氣體發(fā)射器的數(shù)量，利于及時更換檢修該裝置。

所述滅弧腔的噴氣口處設(shè)有內(nèi)置金屬引弧環(huán)；滅弧腔外側(cè)設(shè)有外波紋。內(nèi)置金屬引弧環(huán)可以將電弧幾乎100%引入滅弧室內(nèi)，起吸引電弧及有均壓功能。外波紋起到增加爬電距離，使誤擊穿概率進一步減小。

所述的接地側(cè)金具和/或?qū)Ь€側(cè)金具與線路絕緣子串的連接方式采用雙螺母結(jié)構(gòu)連接方式。雙螺母結(jié)構(gòu)連接方式可以確保金具與線路絕緣子串穩(wěn)固連接安裝，不會出現(xiàn)松動現(xiàn)象，并且有著雙重“保險”的效果，即當外側(cè)的螺母使用使用過長，或是由于線路絕緣子串上的連接片的應(yīng)力作用導(dǎo)致外側(cè)螺母栓不緊時，還可以通過內(nèi)側(cè)的螺母對金具與線路絕緣子串進行加固。

所述的接地側(cè)金具和/或?qū)Ь€側(cè)金具的連接片與線路絕緣子串接觸的一面設(shè)有凸塊。凸塊同樣可以起到接地側(cè)金具和/或?qū)Ь€側(cè)金具與線路絕緣子串穩(wěn)固連接，不易出現(xiàn)松動、滑脫等現(xiàn)象。用于防止保護間隙使用期間由于氣候變化或者金具老化變形而導(dǎo)致的間隙變寬從而失去應(yīng)有的效果等現(xiàn)象。凸塊的尺寸設(shè)計可以根據(jù)絕緣子串球頭和線夾尺寸的不同而設(shè)計不同的尺寸。

所述的接地側(cè)金具上設(shè)有套裝在接地側(cè)金具外表面的產(chǎn)氣材料管；所述產(chǎn)氣材料管內(nèi)置有被動滅弧間隙和噴氣孔。

所述滅弧腔的噴氣口處設(shè)有內(nèi)置金屬引弧環(huán)；所述滅弧腔外側(cè)設(shè)有外波紋；所述的管形接地極和導(dǎo)線側(cè)金具組成保護間隙。

在《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》中使用的非金屬導(dǎo)電材料一般為石墨。

該裝置的滅弧氣丸噴射方向正對未消失的電弧弧柱中心，可使高速滅弧氣體從縱向及橫向同時強力作用于電弧弧柱中心，使電弧中心開花。縱向氣體可使電弧遠離非金屬導(dǎo)電材料管形接地極，使絕緣距離迅速擴張；橫向可熄滅殘留的電弧離子；滅弧氣丸噴射高速氣體，驅(qū)趕電弧離開滅弧腔后，還能使滅弧腔形成暫時的真空狀態(tài)，真空的絕緣強度遠遠大于空氣的絕緣強度。其綜合結(jié)果就是防止電弧電弧重燃，且成功增大了滅弧氣體與電弧的相互作用面積和效率。

該裝置還運用了被動滅弧間隙結(jié)構(gòu)，該被動滅弧間隙的產(chǎn)氣材料管是由在高溫高壓條件下可以產(chǎn)生電負性氣體的材料制造。被動間隙在滅弧裝置彈藥充足時，起到分壓作用，降低主間隙的擊穿恢復(fù)電壓；被動間隙在滅弧裝置彈藥用盡工頻續(xù)流不能自熄的情況下，產(chǎn)氣材料管電弧的燒灼之下產(chǎn)生電負性氣體通過噴氣孔將電弧離子驅(qū)趕出電弧通道，既減少了電弧通道的電弧離子數(shù)量，又降低電弧溫度且增加了電弧空間的散熱系數(shù)，從而被動的將電弧切斷；而且噴氣孔的數(shù)量可以增加。

在《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》中絕緣密封殼體及滅弧腔外側(cè)還可以設(shè)置憎水性裙邊，這樣可以有效防止雨天發(fā)生沿絕緣殼體表面的閃絡(luò)。

《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》是針對中國多雷地區(qū)架空輸電線路的實際情況，進行的大量探索性實驗，設(shè)計出了一種可用于各種電壓等級的架空輸電線路的懸垂絕緣子串（瓷、玻璃）和耐張絕緣子串的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置，該裝置在輸電線路發(fā)生雷擊時，不但能優(yōu)先于被保護絕緣子串擊穿，而且具有很強的弱化大電弧及約束空間強氣流主動滅弧功能，在保護裝置擊穿，雷電流流過后，管形電極能使溫度最高的電弧弧柱消失，而且使氣丸氣體作用于電弧弧柱，大大提高了氣體與電弧的相互作用效率，達到快速消除雷擊接地或短路故障的目的，且滅弧時間小于繼電保護動作時間，從而有效確保供電的可靠性。

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置改善效果

《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》相對于2012年9月前的并聯(lián)間隙和線路避雷器具有明顯的優(yōu)勢，在線路正常運行時無續(xù)流，發(fā)生雷擊過電壓時可以迅速啟動，“疏導(dǎo)”雷電流的同時可靠滅弧，且能在輸電線路繼電保護動作之前將電弧熄滅，從而避免線路跳閘發(fā)生，從而有效地保護電力設(shè)備，提高供電可靠性；且可重復(fù)動作，氣體發(fā)生裝置可以帶電更換；由于電弧持續(xù)的時間極短，電極材料基本無燒蝕，可長期穩(wěn)定運行。

1.非金屬導(dǎo)電材料管形接地極可以采用非金屬導(dǎo)電材料，（如C元素、Si元素等導(dǎo)電材料），具有冷陰極作用，能抑制電弧的能量從而利于熄滅。當然也可以直接采用金屬導(dǎo)電材料制作。運用非金屬導(dǎo)電材料的非金屬導(dǎo)電材料管形接地極作為接閃電弧的一端，這樣雷電擊穿后柱形電弧就能自動發(fā)散至管形電極上，使電弧的弧柱在通過非金屬導(dǎo)電材料管形接地極時消失從而能有效降低電弧的溫度及電離度，而且可使滅弧氣丸從縱橫向強力作用于未消失的電弧弧柱中心，使電弧中心開花，成功增大了滅弧氣體與電弧的相互作用面積和效率。

2.該裝置還運用了被動滅弧間隙結(jié)構(gòu)，該被動滅弧間隙的產(chǎn)氣材料管是由在高溫高壓條件下可以產(chǎn)生電負性氣體的材料制造。被動間隙在滅弧裝置彈藥充足時，起到分壓作用，降低主間隙的擊穿恢復(fù)電壓；被動間隙在滅弧裝置彈藥用盡工頻續(xù)流不能自熄的情況下，產(chǎn)氣材料管電弧的燒灼之下產(chǎn)生電負性氣體通過噴氣孔將電弧離子驅(qū)趕出電弧通道，既減少了電弧通道的電弧離子數(shù)量，又降低電弧溫度且增加了電弧空間的散熱系數(shù)，從而被動的將電弧切斷；而且噴氣孔的數(shù)量可以增加。這樣就使的保護間隙電極只受電弧短時燒灼不易損壞。而且因為成功滅弧了，所以不會出現(xiàn)導(dǎo)線被電弧燒斷的現(xiàn)象。

3.裝置內(nèi)氣體發(fā)生器具有數(shù)碼標記，能在桿塔下觀察所剩氣體發(fā)射器的數(shù)量，利于及時更換檢修該裝置。

4.改進了滅弧裝置與金具的連接關(guān)系，有利于滅弧筒的簡易更換，提高了跟換效率。

5.降低電力系統(tǒng)輸電線路雷擊跳閘率及事故率、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、延長變壓器、斷路器等電力設(shè)備使用壽命，大大節(jié)約了設(shè)備成本以及系統(tǒng)的檢修、維護成本。

《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》涉及一種氣體滅弧防雷保護裝置，具體涉及了一種無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置。

2016年12月7日，《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》獲得第十八屆中國專利優(yōu)秀獎。 2100433B