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》是王巨豐和王嬿蕾于2012年9月27日申請的專利,該專利的申請?zhí)枮?012103715793,公布號為CN102856021A,授權公布日為2013年1月2日,發(fā)明人是王巨豐、王嬿蕾、李世民、閆仁寶、吳焰龍、王云龍。 
《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》包括接地側滅弧裝置、分別通過固定裝置安裝于線路絕緣子串兩端的接地側金具和導線側金具;接地側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;接地側金具的另一端設有連接細管;接地側滅弧裝置還包括使用非金屬導電材料制作的管形接地極和L形接地極,L形接地極的一端通過Z形連接金具與接地側金具上的連接細管鑲嵌連接,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;非金屬導電材料管形接地極一端內嵌于滅弧腔,另一端與絕緣密封殼體相連接。該裝置提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、延長變壓器、斷路器等電力設備使用壽命,而且生產、維護的成本低。 
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。 
(概述圖為《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》摘要附圖  )

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置基本信息

中文名 無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置 公布號 CN102856021A
授權日 2013年1月2日 申請?zhí)?/th> 2012103715793
申請日 2012年9月27日 申請人 王巨豐、王嬿蕾
地????址 廣西壯族自治區(qū)南寧市大學東路100號廣西大學電氣工程學院 發(fā)明人 王巨豐、王嬿蕾、李世民、閆仁寶、吳焰龍、王云龍
Int.Cl. H01B17/46(2006.01)I;H01B17/48(2006.01)I 代理機構 廣西南寧匯博專利代理有限公司
代理人 鄧曉安 類????別 發(fā)明專利

《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。

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置造價信息

市場價 信息價 詢價
材料名稱 規(guī)格/型號 市場價
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工程建議價
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應商 報價日期
斷鏈保護裝置 品種:斷鏈保護裝置 查看價格 查看價格

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13% 廣州市僑虹消防設備有限公司西寧銷售處
斷鏈保護裝置 品種:斷鏈保護裝置;特征:選用; 查看價格 查看價格

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13% 廣東合興東門業(yè)科技有限公司
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13% 廣州市白云南粵防火門有限公司
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13% 廣州市日高工貿有限公司
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13% 廣州市黃埔僑虹消防設備廠
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13% 廣東坤泰科技有限公司廣州分公司
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13% 廣東坤泰科技有限公司
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日高

13% 廣州市日高工貿有限公司(廣州)
材料名稱 規(guī)格/型號 除稅
信息價
含稅
信息價
行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時間
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臺班 汕頭市2012年4季度信息價
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材料名稱 規(guī)格/需求量 報價數 最新報價
(元)
供應商 報價地區(qū) 最新報價時間
防雷保護裝置 無需接地,防雷,過載,短路,漏 ,額定頻率50HZ, 220v,起到防雷保護箱內設備作用.含安裝|200套 3 查看價格 江西省旺輝曙安防科技有限公司 廣東  珠海市 2022-11-30
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機組測控保護裝置 機組測控保護裝置|4套 1 查看價格 廣東中建普聯科技股份有限公司 全國   2020-09-10
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分散式測控保護裝置 分散式測控保護裝置|1套 1 查看價格 中建普聯    2014-08-01

輸電線路防雷一直都是電力部門防雷工作的重要內容,雷電故障仍然是影響電網安全的重要因素之一。輸電線路發(fā)生雷擊時引起的沖擊閃絡,導致線路絕緣子閃絡,繼而產生很大的工頻續(xù)流,損壞絕緣子串及金具,導致線路事故。傳統(tǒng)的“堵塞型”防雷保護方式,由于其局限性,不能根本解決雷擊問題。因此電力部門一般采用在輸電線路加裝并聯保護間隙或者線路避雷器來實現保護線。然而實際運行中,并聯保護間隙和線路避雷器都有其明顯的缺陷如下:

首先,當輸電線路發(fā)生雷擊時,并聯保護間隙優(yōu)先因雷擊引起的過電壓而擊穿,將雷電流泄入大地,從而起到保護輸電線路及電氣設備的作用。然而由于并聯保護間隙沒有滅弧能力,不能熄滅絕緣子串閃絡后引起的工頻續(xù)流,電弧在保護間隙間長時間灼燒,將造成絕緣子串損壞,嚴重時,可能造成輸電線路斷線,同時電弧會對電極造成燒蝕而降低其保護性能。最終依靠斷路器來熄滅電弧來實現保護輸電線路及設備,是犧牲“跳閘率”和“供電可靠性”換取“低事故率”的做法。

其次,線路避雷器價格昂貴,使用、維護成本高,泄露電流大,使用壽命短,更換頻繁,而且線路避雷器用的氧化鋅模塊在雷電沖擊下由于存在明顯的集膚效應,大電流下容易爆炸,造成線路長期故障,不利于電網經濟、安全、穩(wěn)定運行。

因此,人們開始針對這些問題進行研究,如發(fā)明人在先申請的專利,中國專利號為2011201046273就公開了一種適用于10~35千伏架空輸電線路的10~35千伏架空輸電線路約束空間噴射氣體滅弧防雷間隙裝置,該裝置并聯安裝于線路絕緣子串兩端,保護間隙之間的閃絡電壓小于被保護絕緣子串,從而在輸電線路遭受雷擊時優(yōu)先于被保護絕緣子串擊穿,擊穿放電時,雷電脈沖采集裝置自動感應雷電流信號并觸發(fā)高速噴射氣體發(fā)生裝置,瞬間產生高速噴射氣流對約束空間內續(xù)流電弧沿縱向強烈沖擊、冷卻至熄滅。又如中國專利號為2011200053246公開了用于各電壓等級輸電線路的約束空間噴射氣流滅弧防雷間隙裝置,該裝置并聯安裝于線路絕緣子串兩端,保護間隙之間的閃絡電壓小于被保護絕緣子串,從而在輸電線路遭受雷擊時優(yōu)先于被保護絕緣子串擊穿,擊穿放電時,約束空間內部的產氣材料被高溫電弧急劇加熱產生高壓氣體的同時,雷電脈沖采集裝置自動采集信號并啟動噴射氣體發(fā)生裝置,瞬間產生高速氣流沿縱向對電弧造成沖擊、冷卻至熄滅。這些專利對于上述問題已經取到了較好的解決效果,然而對于更高電壓等級亦或更大的短路電流電弧,特別是針對直流電弧不存在電弧過零點現象,導線被電弧燒斷情況,無滅弧氣丸時保護間隙電極易受電弧燒灼損壞情況等,除了增大滅弧氣丸的威力外,必須提出能弱化電流電弧、防止導線斷線和間隙電極受電弧燒灼損壞等的方法及原理,從而達到更好的滅弧效果,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此,市場上急需一種性能更加可靠、適用范圍更廣,在直流電弧不存在電弧過零點現象時也能防止導線被電弧燒斷情況發(fā)生的防雷間隙保護裝置。

圖1是《無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置》一實施例的結構示意圖。

圖2是圖1中接地側滅弧裝置中氣體發(fā)生裝置布置形式的示意圖。

圖3是該發(fā)明一實施例的氣體發(fā)生裝置內部結構的示意圖。

圖4是該發(fā)明中使用的被動滅弧間隙結構金具的示意圖。

圖5是該發(fā)明中雙螺母連接結構的示意圖。

圖6是該發(fā)明中填充模型塊的連接結構的示意圖。

附圖標記:線路絕緣子串1,接地側金具2,連接細管3,Z形連接金具4,絕緣密封殼體5,氣體發(fā)生裝置6、第一氣體發(fā)生裝置6-1,第二氣體發(fā)生裝置6-2,第三氣體發(fā)生裝置6-3,管形接地極7,外波紋8,內置金屬引弧環(huán)9,滅弧腔10,雷電脈沖采集裝置11,L形接地極12,導線側金具13,內嵌鐵片14,強磁體15,切換金屬片16,固定電極17,觸發(fā)電極18,固體產氣材料裝置19,氣丸絕緣底座20,電熱裝換裝置21,短路環(huán)22,產氣材料管23,被動滅弧間隙24,噴氣孔25,螺母26,卡槽27,模型塊28。

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置常見問題

  • 什么是間隙保護

    間隙保護的國家有關規(guī)定 根據國家電力公司制定的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》〔國電發(fā)[2000]589號〕和有關網局《110-220KV變壓器中性點過電壓保護方式規(guī)定》,摘錄如下: 1、當...

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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

實施例1:

如附圖1所示,一個無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,包括接地側滅弧裝置、分別通過固定裝置安裝于線路絕緣子串1兩端的接地側金具2和導線側金具13;所述接地側滅弧裝置安裝在接地側金具2的一端;所述接地側滅弧裝置包括雷電脈沖采集裝置11、絕緣密封殼體5、氣體發(fā)生裝置6和滅弧腔10,氣體發(fā)生裝置6置于絕緣密封殼體5內;所述接地側滅弧裝置還包括使用非金屬導電材料制作的管形接地極7,所述管形接地極7一端內嵌于滅弧腔10,另一端與絕緣密封殼體5相連接;所述接地側金具2的另一端設有連接細管3;所述接地側滅弧裝置通過Z形連接金具4與接地側金具2上的連接細管3鑲嵌連接,Z形連接金具4的另一端通過穿過雷電脈沖采集裝置11的連接線與管形接地極7相連接。

在上述的基礎上,進一步可以:所述的接地側滅弧裝置還設有使用非金屬導電材料制作的L形接地極12,L形接地極12的一端與Z形連接金具4相連接,L形接地極12的另一端穿過雷電脈沖采集裝置11,并與管形接地極7相連接。

如附圖3所示,每一個氣體發(fā)生裝置6內設有四發(fā)滅弧氣彈,每一發(fā)滅弧氣彈包括滅弧氣丸和氣丸絕緣底座20;在滅弧氣丸上設有觸發(fā)電極18和短路環(huán)22;氣丸絕緣底座20在與觸發(fā)電極18相對應的位置設有固定電極17,固定電極17與雷電脈沖采集裝置11的電極相連接;滅弧氣丸包括電熱轉換裝置21和固體產氣材料裝置19;電熱轉換裝置21把雷電脈沖采集裝置11傳遞過來的電脈沖轉化為熱能;固體產氣材料裝置19在高溫高壓條件下產生大量氣體;氣體發(fā)生裝置6的前端具有數碼標記。

如附圖2所示,所述接地側滅弧裝置的氣體發(fā)生裝置6在絕緣密封殼體5內沿軸向疊加布置且每一個氣體發(fā)生裝置6內部均裝有內嵌鐵片14;所述接地側滅弧裝置的絕緣密封殼體5設有強磁體15和切換金屬片16;在輸電線路發(fā)生一次雷擊時,第一氣體發(fā)生裝置6-1啟動進行滅弧,然后自動脫離接地側滅弧裝置,第二氣體發(fā)生裝置6-2下落至之前第一氣體發(fā)生裝置6-1的位置,第三氣體發(fā)生裝置6-3下落至之前第二氣體發(fā)生裝置6-2的位置,第二氣體發(fā)生裝置6-2的內嵌鐵片14與強磁體15吸合,第二氣體發(fā)生裝置6-2的觸發(fā)電極17與雷電脈沖采集裝置11的電極形成可靠連接,完成一次雷擊滅弧。在第一氣體發(fā)生裝置的位置的左上角處的絕緣密封殼體5設有一直角卡槽27,用于抵消氣體發(fā)生裝置啟動時產生的后座力,使氣體發(fā)生裝置向下掉落,脫離接地側滅弧裝置,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。

所述滅弧腔10的噴氣口處設有內置金屬引弧環(huán)9;滅弧腔10外側設有外波紋8;接地側金具2與線路絕緣子串1的連接方式采用雙螺母26結構連接方式(如附圖5所示);非金屬導電材料管形接地極7和導線側金具13組成保護間隙。

該無續(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”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備,提高供電可靠性;且可重復動作,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。

實施例2:

該實施例與實施例1的區(qū)別在于:導線側金具13與線路絕緣子串1的連接方式采用雙螺母26結構連接方式(如附圖5所示);接地側金具2與線路絕緣子串1的連接采用通常的連接方式。

實施例3:

該實施例與實施例1、2的區(qū)別在于:接地側金具2和/或導線側金具13與線路絕緣子串1的連接方式均采用雙螺母26結構連接方式(如附圖5所示)。

實施例4:

該實施例與上述實施例的區(qū)別在于:接地側金具2的連接片與線路絕緣子串1接觸的一面設有凸塊28(如附圖6所示);導線側金具13與線路絕緣子串1的連接采用通常的連接方式。

實施例5:

該實施例與上述實施例的區(qū)別在于:導線側金具13的連接片與線路絕緣子串1接觸的一面設有凸塊28(如附圖6所示);接地側金具2與線路絕緣子串1的連接采用通常的連接方式。

實施例6:

該實施例與上述實施例的區(qū)別在于:接地側金具2和導線側金具13的連接片與線路絕緣子串1接觸的一面均設有凸塊28(如附圖6所示)。

實施例7:

在上述實施例1-6任一的實施例中進一步改進(如圖4所示),所述的接地側金具2上設有套裝在接地側金具2外表面的產氣材料管23;所述產氣材料管23內置有被動滅弧間隙24和噴氣孔25。

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方案

一種無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,包括接地側滅弧裝置、分別通過固定裝置安裝于線路絕緣子串兩端的接地側金具和導線側金具;所述接地側滅弧裝置安裝在接地側金具的一端;所述接地側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;其中,所述接地側滅弧裝置還包括使用非金屬導電材料制作的管形接地極,所述管形接地極一端內嵌于滅弧腔,另一端與絕緣密封殼體相連接;所述接地側金具的另一端設有連接細管;所述接地側滅弧裝置通過Z形連接金具與接地側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。

上述的接地側滅弧裝置還設有使用非金屬導電材料制作的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,實現了滅弧裝置的簡易更換。該裝置運用非金屬導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,其中非金屬導電材料L形接地極的形狀為L形,這樣更加便于非金屬導電材料L形接地極和非金屬導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有通孔,L形接地極的一端鑄空,并內設連接螺紋,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)電極相對應的位置設有固定電極,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))由相應的滅弧氣丸和氣丸絕緣底座組成的滅弧氣彈,具體數量視產品生產情況而定。

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

所述接地側滅弧裝置的氣體發(fā)生裝置在絕緣密封殼體內沿軸向疊加布置且每一個氣體發(fā)生裝置內部均裝有內嵌鐵片;所述接地側滅弧裝置的絕緣密封殼體設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的位置。

所述的絕緣密封殼體上設有抵消氣體發(fā)生裝置啟動時產生的后座力的卡槽。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)生裝置的外形構造設置,只要可以起到抵消其后座力的效果即可,一般在氣體發(fā)生裝置的后面設置卡槽,如果在氣體發(fā)生裝置的外殼的中間或前端設有凸塊,那么可以在絕緣密封殼體與凸塊相對應的位置設置卡槽。

所述的接地側滅弧裝置內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的數碼標記。以此可以觀察裝置相對應的動作次數,在桿塔下就能觀察所剩氣體發(fā)射器的數量,利于及時更換檢修該裝置。

所述滅弧腔的噴氣口處設有內置金屬引弧環(huán);滅弧腔外側設有外波紋。內置金屬引弧環(huán)可以將電弧幾乎100%引入滅弧室內,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。

所述的接地側金具和/或導線側金具與線路絕緣子串的連接方式采用雙螺母結構連接方式。雙螺母結構連接方式可以確保金具與線路絕緣子串穩(wěn)固連接安裝,不會出現松動現象,并且有著雙重“保險”的效果,即當外側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力作用導致外側螺母栓不緊時,還可以通過內側的螺母對金具與線路絕緣子串進行加固。

所述的接地側金具和/或導線側金具的連接片與線路絕緣子串接觸的一面設有凸塊。凸塊同樣可以起到接地側金具和/或導線側金具與線路絕緣子串穩(wěn)固連接,不易出現松動、滑脫等現象。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致的間隙變寬從而失去應有的效果等現象。凸塊的尺寸設計可以根據絕緣子串球頭和線夾尺寸的不同而設計不同的尺寸。

所述的接地側金具上設有套裝在接地側金具外表面的產氣材料管;所述產氣材料管內置有被動滅弧間隙和噴氣孔。

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

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??v向氣體可使電弧遠離非金屬導電材料管形接地極,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構,該被動滅弧間隙的產氣材料管是由在高溫高壓條件下可以產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,產氣材料管電弧的燒灼之下產生電負性氣體通過噴氣孔將電弧離子驅趕出電弧通道,既減少了電弧通道的電弧離子數量,又降低電弧溫度且增加了電弧空間的散熱系數,從而被動的將電弧切斷;而且噴氣孔的數量可以增加。

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還可以設置憎水性裙邊,這樣可以有效防止雨天發(fā)生沿絕緣殼體表面的閃絡。

《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”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備,提高供電可靠性;且可重復動作,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.非金屬導電材料管形接地極可以采用非金屬導電材料,(如C元素、Si元素等導電材料),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電材料制作。運用非金屬導電材料的非金屬導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構,該被動滅弧間隙的產氣材料管是由在高溫高壓條件下可以產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,產氣材料管電弧的燒灼之下產生電負性氣體通過噴氣孔將電弧離子驅趕出電弧通道,既減少了電弧通道的電弧離子數量,又降低電弧溫度且增加了電弧空間的散熱系數,從而被動的將電弧切斷;而且噴氣孔的數量可以增加。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,所以不會出現導線被電弧燒斷的現象。

3.裝置內氣體發(fā)生器具有數碼標記,能在桿塔下觀察所剩氣體發(fā)射器的數量,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、斷路器等電力設備使用壽命,大大節(jié)約了設備成本以及系統(tǒng)的檢修、維護成本。

1.一種無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,包括接地側滅弧裝置、分別通過固定裝置安裝于線路絕緣子串(1)兩端的接地側金具(2)和導線側金具(13);所述接地側滅弧裝置安裝在接地側金具(2)的一端;所述接地側滅弧裝置包括雷電脈沖采集裝置(11)、絕緣密封殼體(5)、氣體發(fā)生裝置(6)和滅弧腔(10),氣體發(fā)生裝置(6)置于絕緣密封殼體(5)內;其特征在于:所述接地側滅弧裝置還包括使用非金屬導電材料制作的管形接地極(7),所述管形接地極(7)一端內嵌于滅弧腔(10),另一端與絕緣密封殼體(5)相連接;所述接地側金具(2)的另一端設有連接細管(3);所述接地側滅弧裝置通過Z形連接金具(4)與接地側金具(2)上的連接細管(3)鑲嵌連接,Z形連接金具(4)的另一端通過穿過雷電脈沖采集裝置(11)的連接線與管形接地極(7)相連接;所述的接地側滅弧裝置還設有使用非金屬導電材料制作的L形接地極(12),L形接地極(12)的一端與Z形連接金具(4)相連接,L形接地極(12)的另一端穿過雷電脈沖采集裝置(11),并與管形接地極(7)相連接。

2.根據權利要求1所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述氣體發(fā)生裝置(6)包括滅弧氣丸和氣丸絕緣底座(20);在滅弧氣丸上設有觸發(fā)電極(18)和短路環(huán)(22);氣丸絕緣底座(20)在與觸發(fā)電極(18)相對應的位置上設有固定電極(17),固定電極(17)與雷電脈沖采集裝置(11)的電極相連接。

3.根據權利要求2所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的滅弧氣丸包括電熱轉換裝置(21)和固體產氣材料裝置(19);電熱轉換裝置(21)把雷電脈沖采集裝置(11)傳遞過來的電脈沖轉化為熱能;固體產氣材料裝置(19)在高溫高壓條件下產生大量氣體。

4.根據權利要求1-3任一所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述接地側滅弧裝置的氣體發(fā)生裝置(6)在絕緣密封殼體(5)內沿軸向疊加布置且每一個氣體發(fā)生裝置(6)內部均裝有內嵌鐵片(14);所述接地側滅弧裝置的絕緣密封殼體(5)設有強磁體(15)和切換金屬片(16);在輸電線路發(fā)生一次雷擊時,第一氣體發(fā)生裝置(6-1)啟動進行滅弧,然后自動脫離接地側滅弧裝置,第二氣體發(fā)生裝置(6-2)下落至之前第一氣體發(fā)生裝置(6-1)的位置,第三氣體發(fā)生裝置(6-3)下落至之前第二氣體發(fā)生裝置(6-2)的位置,第二氣體發(fā)生裝置(6-2)的內嵌鐵片(14)與強磁體(15)吸合,第二氣體發(fā)生裝置(6-2)的觸發(fā)電極(17)與雷電脈沖采集裝置(11)的電極形成可靠連接,完成一次雷擊滅弧。

5.根據權利要求4所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的絕緣密封殼體(5)上設有抵消氣體發(fā)生裝置(6)啟動時產生的后座力的卡槽(27)。

6.根據權利要求4所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的接地側滅弧裝置內置有一個以上的氣體發(fā)生裝置(6),并且氣體發(fā)生裝置(6)的前端具有相應的數碼標記。

7.根據權利要求1-3或5-6任一所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的接地側金具(2)和/或導線側金具(13)與線路絕緣子串(1)的連接方式采用雙螺母(26)結構連接方式。

8.根據權利要求1-3或5-6任一所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的接地側金具(2)和/或導線側金具(13)的連接片與線路絕緣子串(1)接觸的一面設有凸塊(28)。

9.根據權利要求1-3或5-6任一所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述的接地側金具(2)上設有套裝在接地側金具(2)外表面的產氣材料管(23);所述產氣材料管(23)內置有被動滅弧間隙(24)和噴氣孔(25)。

10.根據權利要求1-3或5-6任一所述的無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置,其特征在于:所述滅弧腔(10)的噴氣口處設有內置金屬引弧環(huán)(9);所述滅弧腔(10)外側設有外波紋(8);所述的管形接地極(7)和導線側金具(13)組成保護間隙。

無續(xù)流電弧防雷間隙保護裝置文獻

間隙型浪涌保護器低氣壓條件下防雷保護特性研究 間隙型浪涌保護器低氣壓條件下防雷保護特性研究

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在低氣壓條件下,筆者對間隙型浪涌保護器(surge protective gap,SPG)的直流和脈沖電壓擊穿特性、電壓保護水平、響應時間進行了實驗研究。電極材料為鎢銅,直徑10 mm,間隙距離3 mm,氣壓范圍1~2 000 Pa。結果顯示,保護間隙的直流擊穿電壓和脈沖擊穿電壓在實驗氣壓范圍內均出現了極小值;保護間隙的壓比(UP/UC)在2.10~2.94之間;SPG的響應時間隨氣壓升高而增大。

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2018年月4日,山東省德州生產辣醬的企業(yè),貸款到期后,通過無還本續(xù)貸的方式直接辦理了續(xù)貸,從而節(jié)省了500多萬元的費用。山東德州銀監(jiān)分局副局長王國恩則表示,辦理無還本續(xù)貸業(yè)務后,還沒有發(fā)現一筆不良貸款。

AZ-EAP電弧光保護裝置的有哪些功能特點?

1.動作迅速可靠:

采用了可靠的快速算法,可以在短時間內判斷弧光變化信號和電流變化信號并迅速出口,從發(fā)現故障到出口跳閘時間間隔優(yōu)于7ms,確保開關柜內設備的弧光在100ms以內切除。

2.全數字化設計:

AZ-EAP智能弧光保護裝置采用全數字化設計,配置靈活,動作精度高,而且排除了由于旋鈕或其他機械設計導致的誤差隱患。

3.保護原理簡單、合理:

根據弧光產生時的特點,AZ-EAP智能弧光保護裝置裝置采用弧光和電流雙重判據,判據簡單且可以有效的保證動作的準確性。

4、強大的電氣性能:

故障弧光探頭、連接線全部采用耐高溫、阻燃的高分子材料,具有超強的電氣隔離效果。AZ-EAP智能弧光保護裝置裝置完全滿足EMC的標準,保證了弧光保護系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動作的可靠性。

5、故障信息記錄全面

在故障弧光發(fā)生并引起裝置跳閘后,主控單元或饋線保護單元可以準確的記錄是哪個弧光探頭檢測到了故障弧光,且可以詳細記錄動作時刻的三相電流值以及動作時刻的故障弧光光強。

6、多種輔助保護功能

主控單元不但有弧光保護,還有過流保護,接地保護、斷路器失靈等輔助保護,這些保護是弧光保護的合理配置和有效補充。

電弧光保護裝置的產生及安裝的必要性

由于國內相對應的故障電弧探測器產品較少,在如何實施此條規(guī)范問題上產生了一些混亂。施工圖審查單位要求按規(guī)范實施,但由于設計人員對故障電弧保護認識不足及符合規(guī)范的產品稀缺,以致此條規(guī)定難以實施。隨著相關產品制造標準的出臺,目前已具備了電弧故障保護器(AFDD)的設計、生產和使用條件。

GB 50116 - 2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》第12. 4. 6條規(guī)定:高度大于12 m空間場所的照明線路上應設置具有探測故障電弧功能的電氣火災監(jiān)控探測器。

筆者試從電弧故障引起火災的起因、電弧故障保護裝置的特性和國內外技術發(fā)展現狀出發(fā),就其在工程中的應用,提出參考意見,供廣大設計人員參考。

現有建筑電氣火災的防護方式及局限性

1 建筑電氣火災防護方式

建筑電氣火災防護方式主要分為以下兩大類。

a. 建筑電氣保護開關:包括熔斷器、斷路器、剩余電流保護器等。剩余電流電保護器(包括剩余電流探測器)是通過對剩余電流的檢測來實現對人身觸電及火災的防護。熔斷器、斷路器主要是在電路發(fā)生短路或嚴重過負荷時保護電路,預防過流引起高溫導致火災的發(fā)生。

b. 建筑消防系統(tǒng):包括火災自動報警系統(tǒng)、應急照明及疏散指示系統(tǒng)、防排煙系統(tǒng)、消火栓與自動滅火系統(tǒng)等。

其中大多設施注重火災初期的逃生及滅火,電氣火災探測報警系統(tǒng)主要是采用剩余電流式電氣火災探測器系統(tǒng)及溫度電氣火災探測器。

2 現有配電保護開關對電弧故障保護的局限性

剩余電流保護器(RCD)可以通過檢測電器裝置內的泄漏電流和由電痕化電流引起的對地燃弧而有效減少火災危險。

然而事實上,RCD、熔斷器或小型斷路器(MCB)不能減少由帶電導體之間的串聯電弧或并聯電弧引起的電氣火災危害。串聯電弧發(fā)生時,由于沒有產生對地泄漏電流,因而RCD無法檢測到這類故障,而且串聯電弧的故障阻抗降低了負載電流,使得電流低于MCB或熔斷器的脫扣閥值。

在相線與中性導體之間產生并聯電弧時,電流受限于裝置的阻抗,最嚴重的情況是偶發(fā)間隙電弧,傳統(tǒng)的斷路器并不是為此目的而設計的,也難以保護此類故障。

電弧故障保護分析

電弧的故障電流通常在 100 A以下,而持續(xù)穩(wěn)定電弧的故障電流多在10 A以下,對于這類故障電流,常規(guī)的以電流幅值為判斷依據的過流保護器是不能完全保護的。

以我國現代住宅中的常規(guī)終端插座支路為例,插座處的預期短路電流一般在150 ~ 500 A之間,保護開關通常安裝額定電流為16 A、附帶RCD的C型曲線的微型斷路器。在不發(fā)生對地泄漏的情況下,回路故障電流小于160 A時,很難保證斷路器在0. 1 s內瞬動切斷故障電流,為電弧故障引起火災留下了隱患。

國外相關標準及應用

國外使用故障電弧保護裝置的時間并不長,美國最早開始使用的故障電弧斷路器(AFCI)也只有20年左右。AFCI經在住宅中使用后,被認為對電氣火災防護有效,1999年美國UL制定并頒布了故障電弧保護的第一部標準:UL 1699(故障電弧斷路器標準)。

美國國家電氣規(guī)范(NEC)2002版制定了故障電弧保護使用的強制性規(guī)定(NEC 2002 - 210. 12 A、B):

①所有在臥室內安裝的支路,都要安裝故障電弧斷路器,以保護整條支路;

②單相電源線加插頭連接的室內空氣調節(jié)器需要安裝電弧保護裝置。NEC 2008(210. 12B)版擴大了故障電弧斷路器使用范圍,要求所有分支電路都要安裝故障電弧斷路器。

2003年,美國國家消防協(xié)會(NFPA)對安裝故障電弧斷路器作出了以下結論:故障電弧斷路器可以防范75 % ~ 80 % 的電氣線路火災。

2004年8月1日后,美國要求在市場銷售的家用空調必須帶具有電弧保護功能的電源插頭。2007年,美國電氣制造商協(xié)會(NEMA)發(fā)布《電弧故障斷路器提高家居安全》白皮書,該白皮書認為電弧故障斷路器能在火災起始階段就阻止其發(fā)生,是“防患于未然”的技術。

2014年,美國UL 474要求2017年以后銷往北美的除濕機必須裝配帶故障電弧防護功能的保護器。

相比美國對故障電弧斷路器的應用,直到2013年歐洲國際電工委員會才推出故障電弧的防護標準:IEC 62606 - 2013《General requirements for arc fault detection devices》。亞洲的許多國家對電弧檢測和保護的研究相對起步更晚,也正在進行故障電弧防火技術標準起草。

國內相關標準

隨著設計標準GB 50116 - 2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》的出臺,我國相關部門相繼制定并發(fā)布了與故障電弧檢測有關的2個國家標準:

GB / T 31143 - 2014《電弧故障保護電器(AFDD)的一般要求》(2015年4月1日實施);

GB14287. 4 - 2014《電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)第4部分:故障電弧探測器》(2015年6月1日實施)。

上述標準的技術性能和相關檢測方法目前適用于額定電壓不超過240 V、額定電流(In)不超過63 A、末端安裝的 AFDD產品。

國內外故障電弧保護技術發(fā)展現狀

在國外,美國最先提出了電弧防護技術,伊頓、西門子、德州儀器、施耐德、GE公司也相應推出了故障電弧防護產品(AFCI),但是這些產品僅適用于北美電網AC120 60 Hz,而且產品的高誤報率也阻礙了故障電弧產品的發(fā)展。

韓國KESCO公司推出了AFCI產品,但也僅生產適用于120 V 60 Hz線路的產品,不適合中國國情。

在國內,研究適用于中國市場的故障電弧保護產品也剛剛起步,有十幾家公司正在進行產品的開發(fā),雖然大多還沒有成熟的產品推出市場,但已有一些公司從故障電弧的起因出發(fā),通過對故障電弧檢測信號源、低壓配電線路系統(tǒng)傳輸函數、故障電弧信號衰減理論、可靠性、采樣互感器等一些列研究與試驗,找出了故障電弧的有效判據,開發(fā)出了高可靠性AFDD產品。

國內高可靠性FADD技術簡介

以山東??禺a品為例,該公司的FADD故障電弧檢測器件(Fault Arc Detection Device)是按照國家標準并借鑒國際標準(IEC)研發(fā)的。FADD按功能分為二級配電電弧監(jiān)測和末級配電電弧保護兩類。

其中末級配電電弧保護的產品又可細分為單一保護型和多重保護型兩種。單一保護型產品具有電弧保護功能,多重保護型產品則具備多種保護功能。FADD外形如圖2所示。

具有二級配電電弧監(jiān)測功能的FADD主要安裝在配電柜或配電箱中,對整個后端線路進行防護,滿足GB 50116 - 2013《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》要求,具有安裝方便、剩余電流監(jiān)測更準確、系統(tǒng)可拓展、管理功能強等特點。二級配電箱中故障電弧檢測用FADD在配電箱內安裝示例,如圖3所示。

具有末級配電電弧保護功能的FADD有預報準確率高、多種保護功能、通用性強、應用范圍廣、電流規(guī)格全等特點。末端回路用FADD在配電箱內安裝示例如圖4所示。

為防范因故障電弧引起的電氣火災事故,增強對電氣火災的防范能力,對故障電弧監(jiān)測和保護裝置進行深入研究和推廣應用,具有很重要的實際意義,筆者提請國內外企業(yè)、科研機構,大力研發(fā)高可靠性電弧故障保護產品,也懇請相關監(jiān)管和標準制定單位在規(guī)范標準尤其是應用、監(jiān)管類規(guī)范標準上增加相應條款,推進故障電弧保護裝置的應用,保障人民生命財產的安全。

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