阅读说明：本技术 无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置及其应用 (Semi-closed double-recoil arc extinguishing lightning protection device without air gap and application thereof ) 是由 王巨丰 王嬿蕾 李心如 唐佳雄 徐宇恒 于 2019-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置及其应用,主要包括灭弧体和反冲灭弧组件,灭弧体内部为中空结构,并且在灭弧体内部中间位置还纵向设有隔板,所述隔板把灭弧体的内部空间分隔成两组反冲灌注灭弧通道；在左侧的反冲灌注灭弧通道的上端固定安装一个反冲灭弧组件,下端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口；在右侧的反冲灌注灭弧通道的上端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口,下端固定安装一个反冲灭弧组件。本发明能够约束并管控电弧路径,消除电弧漂移的危害,而且使用范围广,一次安装,可长期重复使用,运行成本低,灵敏性高,有利于电力安全生产。(The invention discloses a semi-closed double-recoil arc extinguishing lightning protection device without an air gap and application thereof, mainly comprising an arc extinguishing body and a recoil arc extinguishing assembly, wherein the interior of the arc extinguishing body is of a hollow structure, and a partition plate is longitudinally arranged at the middle position in the interior of the arc extinguishing body and divides the interior space of the arc extinguishing body into two groups of recoil perfusion arc extinguishing channels; a recoil arc extinguishing component is fixedly installed at the upper end of the recoil perfusion arc extinguishing channel on the left side, and a recoil nozzle extending towards the side surface of the arc extinguishing body is arranged at the lower end of the recoil perfusion arc extinguishing channel; the upper end of the back-flushing pouring arc extinguishing channel on the right side is a back-flushing nozzle extending to the side face of the arc extinguishing body, and a back-flushing arc extinguishing component is fixedly installed at the lower end of the back-flushing pouring arc extinguishing channel. The invention can restrict and control the arc path, eliminate the harm of arc drift, has wide application range, one-time installation, long-term reuse, low operation cost and high sensitivity, and is beneficial to the safe production of electric power.)

无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置及其应用

技术领域

本发明属于输配电架空线路用的防雷装置，涉及一种无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置及其应用。

背景技术

目前在架空输配电线路、变电站和发电厂等区域雷击事故频繁，由雷击造成的事故给电力系统安全、稳定和可靠的运行带来了极大的挑战，也给国家经济发展和人民生活水平带来巨大的影响。如何进行有效的灭弧防雷提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性一直是电力部门重点研究内容，现有的灭弧防雷手段主要是通过在电力系统线路中加装灭弧防雷器来进行保护；但是从防雷装置技术所要求的：安全性、有效性、耐用性、经济性、维护性这几点综合考虑分析发现，现有的防雷装置技术水平很难做到一步到位。

对此，申请人和相关发明人针对防雷装置技术要求进行了大量研究，发现现有的防雷器仍存在以下问题：①灭弧效果不佳，电弧通过时产生冷凝极效应，低温电弧烘烤产气材料使得产气效果不佳，冷凝极效应与高温烘烤产气形成灭弧之间的矛盾使得灭弧效果不佳；②灭弧灵敏度不高，小电弧通过时存在灭弧效果不佳，只有在较大电弧通过下多腔室才能正确动作，而大电弧流通会导致继电保护动作即存在跳闸事故，故多腔室灭弧灵敏度不理想；③耐用性不高，产气材料需要高温条件下烘烤产气，在高温环境下灭弧装置内的产气材料被消耗，造成耐用性不佳；④受到运行方式的影响，造成存在灭弧盲区，使得灭弧防雷效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置。该装置拥有较好的灭弧防雷有效性和耐用性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置，包括灭弧体和反冲灭弧组件；所述灭弧体内部为中空结构，并且在灭弧体内部中间位置还纵向设有隔板，所述隔板把灭弧体的内部空间分隔成两组反冲灌注灭弧通道，所述隔板上设有壁电极；在左侧的反冲灌注灭弧通道的上端固定安装一个反冲灭弧组件，下端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口；在右侧的反冲灌注灭弧通道的上端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口，下端固定安装一个反冲灭弧组件；所述的反冲灭弧组件上还设有引弧电极。

本发明进一步说明，所述反冲灭弧组件主要由反冲管和接闪器组成；所述的反冲管一端开口、另一端固定安装接闪器，使反冲灭弧组件成为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件；所述的接闪器与引弧电极电气连接。

所述引弧电极和接闪器均采用强导电性的金属或非金属构成，能够引导电弧进入反冲灌注灭弧通道内；所述反冲管采用高强度、强耐压的非导电金属材料构成。

本发明进一步说明，所述的反冲管开口处设有导弧环。导弧环采用强导电性的金属或非金属构成，通过与壁电极配合，引导电弧转到另一侧的反冲灌注灭弧通道。

本发明进一步说明，所述的灭弧体的外表面设有裙边。设置裙边能够增强爬电距离，避免电弧沿面放电。

本发明进一步说明，所述的壁电极采用导弧电极片或者压缩灭弧管或者反冲管。设置壁电极可以有效地分散电弧能量，使电弧更容易熄灭。

本发明进一步说明，所述的向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口的开口向下倾斜。

本发明可以在输电线路、变电站、断路器、变压器或者串联补偿装置上进行灭弧防雷应用。

本发明在实际应用过程中，所述的无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置与绝缘子串并联安装，即无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置的两端分别通过固定金具安装在绝缘子串的低压端和高压端上。

本发明的工作原理：

将本发明的灭弧防雷装置并联安装在绝缘子串的旁边，雷击杆塔或避雷线时产生的的电弧被引入半封闭式双反冲灭弧防雷装置中，从而保护绝缘子串；电弧可以通过引弧电极牵引进入本装置内部，由于反冲灌注灭弧通道很细，粗大的雷电电弧在进入反冲灌注灭弧通道时会形变为细长的电弧，充满整个反冲灌注灭弧通道，反冲灌注灭弧通道对电弧会产生作用力最终会形成压爆效应，阻断后续电弧的通过，对电弧产生截断；已进入反冲灌注灭弧通道的电弧通过导弧环或者接闪器的牵引进入反冲灭弧组件内的反冲管，当电弧从导弧环进入反冲管时，由于电弧是具有弹性形变的等离子体，会受到反冲管壁的限制，电弧进入反冲管始端时，密度、速度、温度增加，导致管内压力的增加，最终产生压爆效应，电弧冲击反冲管底部的接闪器，电弧在堵塞的反冲管底部受到反向弹力，大部分电弧的前进方向发生180°的改变；反弹回的电弧由于速度、密度、压力更大，空腔效应在入口处作用于外电弧，导致反冲管端口处的电弧产生截断，至熄灭电弧。另外，如果经过一次反冲灭弧后仍残留电弧，在导弧环和壁电极的共同作用下，剩下的未熄灭的残留电弧会被牵引进入另一侧半封闭反冲灌注灭弧通道内的反冲灭弧组件，进行再一次反冲灭弧动作，彻底熄灭电弧。

本发明与多腔室系列灭弧产品作对比：

（1）耐用性比较。多腔室系列灭弧产品一般添加的产气材料是需要高温条件下烘烤产气，于是在高温环境下多腔室灭弧装置内的产气材料被消耗，耐用性不佳；而本发明采用的灌注材料不存在消耗因素，不需要通过产气机理灭弧，耐用性较好。

（2）灭弧效果比较。多腔室系列灭弧产品内的每两个相邻电极在电弧通过时产生冷凝极效应，即电弧在相邻电极下温度较低，低温电弧烘烤产气材料使得产气效果不佳，冷凝极效应与高温烘烤产气形成灭弧之间的矛盾使得灭弧效果不佳；而本发明采用的是狭管灌注机理，电弧碰撞产生巨大的灭弧能量，运用电弧自身能量以及碰撞灭弧，使灭弧效果极佳。

（3）灭弧灵敏度比较。根据上述的耐用性与灭弧效果，由于多腔室系列灭弧产品的耐用性受到高温影响，而产气受到电极冷凝极效应，即低温电弧烘烤能力极低，冷凝极效应与高温烘烤产气形成灭弧之间的矛盾，小电弧通过时存在灭弧效果不佳，只有在较大电弧通过下多腔室系列灭弧产品才能正确动作，而大电弧流通会导致继电保护动作即存在跳闸事故，故多腔室灭弧灵敏度不理想；而本发明无论是大电弧还是小电弧存在，只需要电弧进入本发明中就会产生灌注机理，灵敏度较高。

（4）运行方式比较。根据上述灵敏度分析，多腔室系列灭弧产品的动作受到系统运行方式、短路电流等外在因素影响，存在灭弧盲区，使得多腔室系列灭弧产品防雷匹配十分困难；而本发明不存在系统运行方式、短路电流等外在因素影响。

本发明具有的优点及有益效果如下:

1.本发明的双反冲灭弧防雷装置可以针对不同的电弧方向均可实现有效的熄灭电弧；且半封闭反冲灭弧组件内产生的高气压可加速介质恢复强度，使电弧更快熄灭。

2.本发明的隔板上设置壁电极可以有效地分散电弧能量，使电弧更容易熄灭。

3.本发明使用范围广，不受导线布置、杆塔塔型、极性效应影响。

4.本发明能够约束并管控电弧路径，消除电弧漂移的危害；能够让电弧在冲击灭弧段灭弧并摧毁工频建弧通道，并且保证继电保护装置不被察觉。

5.本发明一次安装，不存在复合绝缘子芯棒老化影响，可长期重复使用，只需要定期更换反冲装置，运行成本低；能够有效防止绝缘子闪络问题，降低电力设备雷击跳闸率，保护电力设施，提高电网可靠性，有利于电力安全生产。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构示意图。

图2为本发明的反冲灭弧组件示意图。

图3为本发明的应用安装位置示意图。

图4为本发明又一实施例的整体结构示意图。

图5为本发明再一实施例的整体结构示意图。

图6为本发明另一实施例的整体结构示意图。

图中序号以及相对应名称：

1-绝缘子串，2-低压端，3-高压端，4-灭弧体，5-反冲灭弧组件，6-反冲喷口，7-壁电极，8-隔板，9-反冲灌注灭弧通道，10-裙边，11-导弧环，12-反冲管，13-接闪器，14-引弧电极。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

实施例1：

如图1所示，一种无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置，包括灭弧体4和反冲灭弧组件5；所述灭弧体4内部为中空结构，并且在灭弧体内部中间位置还纵向设有隔板8，所述隔板8把灭弧体4的内部空间分隔成两组反冲灌注灭弧通道9，所述隔板8上设有壁电极7；在左侧的反冲灌注灭弧通道的上端固定安装一个反冲灭弧组件，下端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口；在右侧的反冲灌注灭弧通道的上端为向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口，下端固定安装一个反冲灭弧组件；所述的反冲灭弧组件上还设有引弧电极14。

如图2所示，所述反冲灭弧组件5主要由反冲管12和接闪器13组成；所述的反冲管12一端开口、另一端固定安装接闪器13，使反冲灭弧组件5成为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件；所述的接闪器13与引弧电极14电气连接。所述的反冲管12开口处设有导弧环11。所述的灭弧体4的外表面设有裙边10。所述的壁电极7采用导弧电极片。

本实施例实际应用：

如图3所示，所述的无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置与绝缘子串1并联安装，即无空气间隙的半封闭式双反冲灭弧防雷装置的两端分别通过固定金具安装在绝缘子串的低压端2和高压端3上。

实施例2：

如图4所示，本实施例同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述的壁电极7采用压缩灭弧管。压缩灭弧管采用陶瓷管，并且在管的中间位置放有导弧金属球。

实施例3：

如图5所示，本实施例同实施例1结构及原理基本相同，不同的是所述的壁电极7采用反冲管。反冲管为一端开口、另一端安装接闪电极的半封闭管体。

实施例4：

如图6所示，本实施例同实施例3结构及原理基本相同，不同的是所述的向灭弧体侧面延伸设置的反冲喷口的开口向下倾斜。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。