CN107369508A - 一种避雷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力***领域，公开了一种避雷器，所述避雷器包括同轴且竖直设置的灭弧段和电阻段，所述灭弧段的上端与所述电阻段的下端连接，所述电阻段的上端与外界大地连接；所述灭弧段包括环氧芯棒、以及螺旋盘绕在所述环氧芯棒外侧的绝缘的螺旋伞盘，沿所述螺旋伞盘的外边缘间隔设置多个灭弧单元；所述电阻段包括柱状的电阻本体和间隔套装在所述电阻本体外侧的多个绝缘的环形伞盘。本发明在雷击输电线路时有效地泄放雷电流，还可限制雷电波作用后的工频续流电流幅值，保证线路遭受雷击；即使电阻段损坏或失效，也可以有效地切断工频续流，保证输电线路的正常稳定运行。

Description

一种避雷器

技术领域

本发明涉及电力***的技术领域，特别是涉及一种避雷器。

背景技术

雷击现象广泛存在于在电力***中，因雷击引起的输电线路跳闸停电事故，给电力***带来巨大的经济损失，也威胁到电网的安全稳定运行，安装线路避雷器是目前输电线路防雷的主要措施。

现有的氧化金属避雷器，当电阻片受损时电阻片的阻值会降低，导致避雷器在雷电波作用过后无法切断工频续流，从而使避雷器失效。现有的多重短间隙避雷器虽然可以断开较大的续流电流，但单独的多重短间隙避雷器在雷电波作用过后容易出现幅值很高的工频续流，对电网产生很大的冲击，因此多重短间隙避雷器必须与自动重合闸***配合使用。然而，当多重短间隙避雷器大量装配于架空线路上时，将不可避免地在一定程度上降低线路的绝缘水平。

发明内容

(一)要解决的技术问题

现有的氧化金属避雷器容易因电阻片老化损坏而出现阻值下降，避雷器失效等问题，而单独的多重短间隙避雷器在雷电波作用过后又容易出现幅值很高的工频续流，对电网产生很大的冲击，因此必须与自动重合闸***配合使用，在一定程度上降低了线路的绝缘水平。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种避雷器，所述避雷器包括同轴且竖直设置的灭弧段和电阻段，所述灭弧段的上端与所述电阻段的下端连接，所述电阻段的上端与外界大地连接；

所述灭弧段包括环氧芯棒、以及螺旋盘绕在所述环氧芯棒外侧的绝缘的螺旋伞盘，沿所述螺旋伞盘的外边缘间隔设置多个灭弧单元；

所述电阻段包括柱状的电阻本体和间隔套装在所述电阻本体外侧的多个绝缘的环形伞盘。

作为一种可实施的方式，所述灭弧单元包括与所述螺旋伞盘连接的电极、以及覆盖在所述电极外侧的橡胶层；所述电极具有光滑的边缘，相邻的所述灭弧单元的所述电极相互间隔形成空气间隙，所述橡胶层的外侧对称设置两个放电突起；

在各所述灭弧单元中，两个所述放电突起分别与两侧相邻的所述灭弧单元的所述放电突起相互正对且相互间隔，在相互正对的两个所述放电突起之间形成灭弧间隙。

进一步地，在所述灭弧段的两端分别套设均压环。

更进一步地，相邻的所述灭弧单元的所述电极之间的间隔距离大于或等于5毫米，且小于或等于10毫米；所述灭弧间隙大于或等于2.5毫米，且小于或等于5毫米。

更进一步地，所述放电突起的横截面积从内向外逐渐缩小。

更进一步地，所述放电突起的末端呈球形。

作为另一种可实施的方式，所述灭弧单元包括灭弧管和附着在所述灭弧管的内壁上的产气材料层，当所述产气材料层受热时能释放气体。

进一步地，所述电阻本体包括环氧树脂筒和叠置于所述环氧树脂筒的内腔中的多个电阻片。

更进一步地，所述电阻本体还包括封盖在所述环氧树脂筒两端的压接金具和两个弹性件，各所述弹性件分别设置在各所述压接金具与所述电阻片之间。

进一步地，相邻的所述环形伞盘的间隔距离大于或等于35毫米。

(三)有益效果

本发明提供的一种避雷器，电阻段的电阻本体具有较高的阻值，在雷击输电线路时阻值会降低，有效地泄放雷电流，在雷电波衰减之后阻值恢复，工频续流维持在毫安数量级，在环氧芯棒的外侧设置螺旋伞盘，通过螺旋伞盘外边缘的灭弧单元能确保电弧在工频续流过零时可靠地熄灭，还可以通过灭弧段限制雷电波作用后的工频续流电流幅值，进而抑制雷电过电压，起到输电线路防雷的目的。

同时，当避雷器中的电阻段在雷电波的作用下阻值降低、击穿导通导致短路，或雷电电压衰减后电阻段的阻值无法恢复，导致工频续流幅值过高时，灭弧段可以切断幅值高达千安级别的续流电流，也可以在电力***继电保护动作前有效地切断工频续流。本发明的避雷器可以更好地减小雷电对输电线路的影响，提高电力***的稳定性与可靠性，保证输电线路的正常运行。

附图说明

图1为本发明的避雷器的结构示意图；

图2为本发明的避雷器的灭弧段的横截面的示意图；

图3为本发明的避雷器的电阻本体的剖视示意图。

附图标记：

1-均压环；2-避雷器的端部金具；3-环形伞盘；

4-电阻本体；

41-环氧树脂筒；42-电阻片；43-压接金具；44-弹性件；

5-螺旋伞盘；51-球状电极；52-橡胶层；

53-放电突起；54-灭弧间隙；

6-环氧芯棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

请参阅图1所示，本发明提出一种避雷器，其包括同轴设置的灭弧段和电阻段，且灭弧段和电阻段均为竖直设置。灭弧段的上端与电阻段的下端连接，电阻段的上端与外界大地连接。

灭弧段包括环氧芯棒6、以及螺旋盘绕在环氧芯棒6外侧的绝缘的螺旋伞盘5，沿螺旋伞盘5的外边缘间隔设置多个灭弧单元。电阻段包括柱状的电阻本体4和间隔套装在电阻本体4外侧的多个绝缘的环形伞盘3。

也就是说，电阻段的上端与大地连接，为避雷器的低压段，灭弧段的下端可与外界的导线连接，为避雷器的高压段。较优地，螺旋伞盘5和环形伞盘3均由硅胶制成，灭弧单元在螺旋伞盘5的外边缘呈螺旋带状分布。

本发明提供的一种避雷器，电阻段的电阻本体具有较高的阻值，在雷击输电线路时电阻本体的阻值会降低，有效地泄放雷电流，在雷电波衰减之后电阻本体的阻值恢复，工频续流维持在毫安数量级，在环氧芯棒的外侧设置螺旋伞盘，通过螺旋伞盘外边缘的灭弧单元能确保电弧在工频续流过零时可靠地熄灭，还可以通过灭弧段限制雷电波作用后的工频续流电流幅值，进而抑制雷电过电压，起到输电线路防雷的目的。

同时，当避雷器中的电阻段失效而导致工频续流幅值过高时，灭弧段也可以在电力***继电保护动作前有效地切断工频续流，保证输电线路的正常运行。本发明不必与自动重合闸***配合使用，不会降低线路的绝缘水平。

也就是说，当电阻段在雷电波的作用下阻值降低、击穿导通导致短路，或雷电电压衰减后电阻段的阻值无法恢复时，灭弧段可以切断幅值高达千安级别的续流电流，进而在继电保护动作前熄灭工频电弧。本发明的避雷器可以更好地减小雷电对输电线路的影响，提高电力***的稳定性与可靠性。

作为一种可实施的方式，请参阅图2所示，灭弧单元包括与螺旋伞盘5连接的电极51、以及覆盖在电极51外侧的橡胶层52，电极51具有光滑的边缘，相邻的灭弧单元的电极51相互间隔形成空气间隙，橡胶层52的外侧对称设置两个放电突起53。

在各灭弧单元中，两个放电突起53分别与两侧相邻的灭弧单元的放电突起53相互正对且相互间隔，在相互正对的两个放电突起53之间形成灭弧间隙54。

也就是说，在各灭弧单元中，向外凸伸的放电突起53对称设置于灭弧单元的中心线两侧，且两个放电突起53的内端间距小于其外端间距，使放电突起53的末端分别向两侧相邻的灭弧单元所在的方向延伸，以便与两侧相邻的灭弧单元的放电突起53之间分别形成较小的灭弧间隙54。

较优地，电极51可以为球状电极、椭圆电极、盘状电极，或者其他具有光滑边缘的电极。电极51之间间隔的空气间隙稳定存在，保证了灭弧段的可靠性。

本实施例中电极51为球状电极，球状电极部分包裹在绝缘的橡胶层52内，相邻的球状电极51之间存在空气间隙，空气间隙通过橡胶层52外侧设置的灭弧间隙54与外部的空气连通。在雷电波作用下，金属制成的球状电极51之间的空气间隙被击穿，出现电弧。雷电波作用过后，空气间隙之间的空气被电弧加热膨胀，电弧被推出空气间隙，使得电弧长度增加，温度降低，促使电弧熄灭。

进一步地，如图1所示，在灭弧段的两端分别套设均压环1，不仅能与各灭弧单元对应形成电场，还能使放电更稳定。

作为一种可实施的方式，在电阻段的上端也可设置均压环1，使放电更稳定。

更进一步地，如图2所示，相邻的灭弧单元的电极51之间的间隔距离大于或等于5毫米，且小于或等于10毫米，相邻的电极51之间形成空气间隙，由于空气间隙较小，且数量较多，多个空气间隙使灭弧段具有多重短间隙。灭弧间隙54的宽度较小，其大于或等于2.5毫米，且小于或等于5毫米。在电弧燃烧时，空气间隙中受热膨胀的空气将电弧从宽度较小的灭弧间隙54吹出，使电弧熄灭。

更进一步地，放电突起53的横截面积从内向外逐渐缩小，以利于放电发生。

更进一步地，放电突起53的末端呈球形，使放电更稳定。

作为另一种可实施的方式，灭弧单元包括灭弧管和附着在灭弧管的内壁上的产气材料层，当产气材料层受热时能释放气体，也就是说，灭弧单元可采用气流灭弧单元。当产气材料层受到电弧产生的热量时，释放出的气体速度高于空气膨胀的速度，从而该气体能将电弧吹灭。灭弧管内设置能释放气体的产气材料层属于现有技术，在此不再赘述。由于气流灭弧单元长期受到气流作用，其中的相关零部件容易发生材料老化，灭弧段优先采用多重短间隙的结构。

进一步地，如图3所示，电阻本体4包括环氧树脂筒41和叠置于环氧树脂筒41的内腔中的多个电阻片42。

作为一种可实施的方式，电阻片42为氧化金属电阻片，本实施例中，采用氧化锌电阻片。

本发明的避雷器，采用具有氧化锌电阻片的电阻段和具有多重短间隙的灭弧段相互串联的结构。在电路正常运行的工况下，灭弧段承受绝大部分的外加工频电压，也就是说，多重短间隙承受电网电压。

在雷电波作用下，多重短间隙被击穿，雷电过电压施加在氧化锌电阻片上，使得氧化锌电阻片动作，电阻片42的阻值降低，雷电流沿氧化锌电阻片以及击穿的短间隙向下泄放到大地。也就是说，电弧沿氧化锌电阻片、多重短间隙和三个均压环1击穿，此时氧化锌电阻片处于低电阻状态，雷电流通过上述的击穿路径泄放到大地。

雷电波作用时间很短，当导电通路上的雷电流衰减，但电弧未熄灭时，电网电压施加在氧化锌电阻片的两端，氧化锌电阻片恢复至高电阻状态，工频续流电流仅为毫安级。由于氧化锌电阻片的阻值恢复，续流电流很小，续流电弧很快被切断，仅有幅值为毫安级别的工频续流流过氧化锌电阻片。在工频续流过零时，电弧在多重短间隙灭弧段内的灭弧间隙出吹出、熄灭。相对于传统的避雷器而言，本发明提出的避雷器可以将工频续流电流的幅值限制在毫安级别，减小了因雷电击穿间隙造成工频短路电弧，进而避免了工频续流电流对电网造成冲击。

当避雷器中的氧化锌电阻片因长期运行或外部因素导致老化、损坏等现象时，电阻片42的阻值降低，续流电流幅值达到千安级，或者最严重时，电阻片在雷击状态下短路，再或者阻值在雷电波衰减后难以恢复。由于多重短间隙灭弧段具有很强的灭弧性能，当高达千安级别的续流电流流过短间隙(即空气间隙)时，空气间隙内的空气因电弧产生的热量而受热膨胀，工频续流电弧从球状电极51之间的灭弧间隙54离开，也就是说，电弧沿灭弧间隙54推出灭弧间隙54外，电弧在通过较窄的灭弧间隙54时被拉长，使电弧的电阻增加，电弧的温度降低，从而促使电弧熄灭，切断工频续流。

由上可知，即使氧化锌电阻片出现短路故障，由于灭弧段具有多重短间隙结构，仍然可以在继电保护动作前熄灭千安级别的工频续流电弧，避免短路跳闸事故的发生。

更进一步地，电阻本体4还包括封盖在环氧树脂筒41两端的压接金具43和两个弹性件44，各弹性件44分别设置在各压接金具43与电阻片42之间。

如图1所示，压接金具43与避雷器的端部金具2通过螺纹连接，确保当雷电波施加在电阻段的两端时，叠置在一起的电阻片42可以实现有效的电气连接。

本实施例中，弹性件44为弹簧。位于上方的弹簧的上端顶靠在位于上方的压接金具43的下端面，其下端顶抵在最上方的电阻片42的上端面；位于下方的弹簧的上端顶抵在最下方的电阻片42的下端面，其下端顶靠在位于下方的压接金具43的上端面。

进一步地，相邻的环形伞盘3的间隔距离大于或等于35毫米。环形伞盘3的间隔距离较小，可以使避雷器具有较大的爬电长度。

由上可知，本发明的避雷器，在雷击输电线路时，电阻片42的阻值降低，有效地泄放雷电流，电阻片42还可以在雷电波衰减后恢复阻值，限制雷电波作用后的工频续流电流幅值，保证线路遭受雷击。同时，当雷电过电压衰减后，即使避雷器中的电阻片42损坏或失效，导致工频续流幅值过高时，也可以在电力***继电保护动作前有效地切断工频续流，保证输电线路的正常稳定运行。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种避雷器，其特征在于，所述避雷器包括同轴且竖直设置的灭弧段和电阻段，所述灭弧段的上端与所述电阻段的下端连接，所述电阻段的上端与外界大地连接；

所述灭弧段包括环氧芯棒、以及螺旋盘绕在所述环氧芯棒外侧的绝缘的螺旋伞盘，沿所述螺旋伞盘的外边缘间隔设置多个灭弧单元；

所述电阻段包括柱状的电阻本体和间隔套装在所述电阻本体外侧的多个绝缘的环形伞盘。

2.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述灭弧单元包括与所述螺旋伞盘连接的电极、以及覆盖在所述电极外侧的橡胶层；所述电极具有光滑的边缘，相邻的所述灭弧单元的所述电极相互间隔形成空气间隙，所述橡胶层的外侧对称设置两个放电突起；

在各所述灭弧单元中，两个所述放电突起分别与两侧相邻的所述灭弧单元的所述放电突起相互正对且相互间隔，在相互正对的两个所述放电突起之间形成灭弧间隙。

3.如权利要求2所述的避雷器，其特征在于，在所述灭弧段的两端分别套设均压环。

4.如权利要求2或3所述的避雷器，其特征在于，相邻的所述灭弧单元的所述电极之间的间隔距离大于或等于5毫米，且小于或等于10毫米；所述灭弧间隙大于或等于2.5毫米，且小于或等于5毫米。

5.如权利要求2或3所述的避雷器，其特征在于，所述放电突起的横截面积从内向外逐渐缩小。

6.如权利要求5所述的避雷器，其特征在于，所述放电突起的末端呈球形。

7.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述灭弧单元包括灭弧管和附着在所述灭弧管的内壁上的产气材料层，当所述产气材料层受热时能释放气体。

8.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述电阻本体包括环氧树脂筒和叠置于所述环氧树脂筒的内腔中的多个电阻片。

9.如权利要求7所述的避雷器，其特征在于，所述电阻本体还包括封盖在所述环氧树脂筒两端的压接金具和两个弹性件，各所述弹性件分别设置在各所述压接金具与所述电阻片之间。

10.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，相邻的所述环形伞盘的间隔距离大于或等于35毫米。