一种间隙型避雷器
阅读说明：本技术 一种间隙型避雷器 (Gap type lightning arrester ) 是由 姜辉 张长秀 刘宝全 陶彬 毕晓蕾 刘娟 刘璇 高剑 于 2020-05-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种间隙型避雷器,包括绝缘筒体,绝缘筒体内设有多个灭弧腔,绝缘筒体连接有灭弧装置,雷电来临时,灭弧装置能将灭弧腔内的电弧熄灭。该避雷器与线路绝缘子并联安装,其整体绝缘强度小于绝缘子,因此在线路发生雷击时,雷电过电压首先击穿该避雷器从而避免绝缘子闪络,起到防雷效果。但常规间隙型避雷器在自身间隙发生闪络后,其间隙间的工频电弧难以及时熄灭,难以保证防雷效果。本发明将放电间隙内置化,通过多个中间电极将电弧分割为数段短电弧,以降低熄弧难度,并通过油类的流通对空气电弧进行冲击以彻底熄灭工频电弧,具有避雷和灭弧的双重作用,极大的提高了防雷可靠性。(The invention discloses a gap type lightning arrester, which comprises an insulating cylinder, wherein a plurality of arc extinguishing cavities are arranged in the insulating cylinder, the insulating cylinder is connected with an arc extinguishing device, and when thunder comes, the arc extinguishing device can extinguish electric arcs in the arc extinguishing cavities. The lightning arrester is installed in parallel with the line insulator, and the whole insulation strength of the lightning arrester is smaller than that of the insulator, so that when a lightning stroke occurs on a line, lightning overvoltage firstly breaks down the lightning arrester to avoid flashover of the insulator, and a lightning protection effect is achieved. However, after the conventional gap type lightning arrester flashover occurs in the gap, the power frequency electric arc between the gaps is difficult to extinguish in time, and the lightning protection effect is difficult to ensure. The invention embeds the discharge gap, divides the electric arc into a plurality of short electric arcs through a plurality of intermediate electrodes to reduce the arc extinguishing difficulty, and impacts the air electric arc through the circulation of oil to thoroughly extinguish the power frequency electric arc, thereby having the double functions of lightning protection and arc extinguishing, and greatly improving the lightning protection reliability.)
技术领域
本发明涉及输配电线路避雷器技术领域，具体涉及一种间隙型避雷器。
背景技术
雷击是输配电系统安全稳定运行面临的最大风险。常规的架空输电线路的防雷措施,例如架设避雷线，降低杆塔接地电阻、装设常规避雷器等，采取封堵雷电流泄放路径阻断破坏能量的释放的手段，成本高、难度大，可靠性低。目前输配电线路普遍使用的常规避雷器中，氧化锌避雷器雷电流泄放能力差、易老化、故障率高，间隙型避雷器则无法自动熄灭工频短路电流。对于一些雷电活动频繁剧烈，雷电流幅值极大，且闪电中经常存在多次回击的特殊地区，常规避雷器已经无法满足需求。开发一种通流能力大、无泄漏电流、使用寿命高的新型避雷器，已成为行业普遍需求。
发明内容
针对现有的避雷器存在的问题，本发明提供了一种间隙型避雷器，具有灭弧防雷功能，通流能力大，可靠性高。
本发明采用以下的技术方案：
一种间隙型避雷器，包括绝缘外壳，绝缘外壳内设有多个灭弧腔，绝缘外壳连接有灭弧装置，雷电击中避雷器时，灭弧装置能将灭弧腔内的电弧熄灭。
优选地，所述绝缘外壳为长方体的密封壳体。
优选地，所述绝缘外壳内沿绝缘外壳的宽度方向设置有第一隔板和第二隔板，第一隔板与第二隔板之间形成一个中间腔体，第一隔板与绝缘外壳之间为左腔体，第二隔板与绝缘外壳之间为右腔体。
优选地，所述绝缘外壳、第一隔板和第二隔板的材料是树脂、硅橡胶、环氧板、电木板、二苯醚板或有机硅板等绝缘材料。
优选地，所述中间腔体的顶部设置有接地侧电极，中间腔体的底部设置有高压侧电极，中间腔体的内部自上而下的横向设置有多个中间电极，中间电极的两侧分别与第一隔板和第二隔板的内壁固定连接，相邻的中间电极之间、最上端的中间电极与接地侧电极间以及最下端的中间电极与高压侧电极间均为灭弧腔。
优选地，在每个灭弧腔侧部的第一隔板和第二隔板上均设置有3至6个通油孔。
优选地，所述接地侧电极通过第一引出线与杆塔支架相连，高压侧电极通过第二引出线与高压导线相连。
优选地，所述灭弧装置包括油腔和步进电机，油腔内设置有活塞，活塞一侧的油腔内设置有油，活塞通过推杆与步进电机相连，步进电机位于油腔的右外侧；
推杆上套有压缩弹簧，压缩弹簧的一端与活塞相连，压缩弹簧的另一端与油腔的右侧内壁相连。
优选地，所述油腔与右腔体相连通，步进电机通过推杆带动活塞移动，将油压入右腔体中，进入右腔体的油通过第二隔板上的通油孔进入灭弧腔，并自第一隔板上的通油孔流入左腔体。
优选地，油为25#变压器油或40#变压器油等，油具有良好的电弧熄灭特性。
优选地，所述灭弧装置还包括感应线圈，感应线圈连接在第二引出线上，感应线圈与步进电机相连。
优选地，感应线圈是一种基于罗氏线圈的感应取电装置，感应线圈包括电流互感器、电容整流滤波单元、保护单元和备用电池单元等。
优选地，雷电击中避雷器后，感应线圈从雷电电涌中获取能量，感应线圈为步进电机提供工作信号及临时性驱动电能。
本发明具有的有益效果是：
本发明针对常规间隙型避雷器在自身间隙发生闪络后，其间隙间的工频电弧难以及时熄灭的缺陷，提出将放电间隙内置化，通过多个中间电极将电弧分割为数段短电弧，以降低熄弧难度，并通过油类的流通对工频电弧进行冲击以彻底熄灭工频电弧，具有避雷和灭弧的双重作用，极大的提高了防雷可靠性。本发明电动部分由雷电流能量提供，性能稳定可靠，解决了间隙型避雷器长久以来难以熄弧的困扰，并继承了其通流能力大、可靠耐用的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明间隙型避雷器的结构示意图；
图2为该间隙型避雷器实施过程图。
1、绝缘外壳，2、灭弧腔，3、第一隔板，4、第二隔板，5、左腔体，6、右腔体，7、接地侧电极，8、高压侧电极，9、中间电极，10、第一引出线，11、杆塔支架，12、第二引出线，13、高压导线，14、油腔，15、步进电机，16、活塞，17、油，18、推杆，19、压缩弹簧，20、感应线圈。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
结合图1和图2，一种间隙型避雷器，包括绝缘外壳1，绝缘外壳内设有多个灭弧腔2，绝缘外壳连接有灭弧装置，雷电击中避雷器时，灭弧装置能将灭弧腔内的电弧熄灭。
绝缘外壳为长方体的密封壳体。
当然，绝缘外壳也可以为端面为椭圆的密封桶体，绝缘外壳的形状并不固定。
当绝缘外壳为长方体的密封壳体时，绝缘外壳内沿绝缘外壳的宽度方向设置有第一隔板3和第二隔板4，第一隔板与第二隔板之间形成一个中间腔体，第一隔板与绝缘外壳之间为左腔体5，第二隔板与绝缘外壳之间为右腔体6。
进一步的，绝缘外壳、第一隔板和第二隔板的材料是树脂、硅橡胶或环氧板。
其中，中间腔体的顶部设置有接地侧电极7，中间腔体的底部设置有高压侧电极8，中间腔体的内部自上而下的横向设置有多个中间电极9，中间电极的两侧分别与第一隔板和第二隔板的内壁固定连接。
相邻的中间电极之间、最上端的中间电极与接地侧电极间以及最下端的中间电极与高压侧电极间均为灭弧腔2。
在每个灭弧腔侧部的第一隔板和第二隔板上均设置有3至6个通油孔。
通油孔是油进出灭弧腔的通道。
通油孔的数量和大小并不固定，通油孔的数量和大小以油能快速进入灭弧腔将电弧熄灭为准。
接地侧电极7通过第一引出线10与杆塔支架11相连，高压侧电极8通过第二引出线12与高压导线13相连。
灭弧装置包括油腔14和步进电机15，油腔内设置有活塞16，活塞一侧的油腔内设置有油17，活塞通过推杆18与步进电机15相连，步进电机位于油腔的右外侧。
推杆上套有压缩弹簧19，压缩弹簧的一端与活塞相连，压缩弹簧的另一端与油腔的右侧内壁相连。
油为25#变压器油，油具有良好的电弧熄灭特性。
油腔与右腔体相连通，步进电机通过推杆带动活塞移动，将油压入右腔体中，进入右腔体的油通过第二隔板上的通油孔进入灭弧腔，并自第一隔板上的通油孔流入左腔体。
灭弧装置还包括感应线圈20，感应线圈连接在第二引出线上，感应线圈与步进电机相连。
感应线圈是一种基于罗氏线圈的感应取电装置，感应线圈包括电流互感器、电容整流滤波单元、保护单元和备用电池单元等。
雷电击中避雷器后，感应线圈从雷电电涌中获取能量，感应线圈为步进电机提供工作信号及临时性驱动电能。
避雷器使用时，与线路绝缘子并联安装，其整体绝缘强度小于绝缘子，因此在线路发生雷击时，雷电过电压首先击穿该避雷器从而避免绝缘子闪络，起到防雷效果。
雷电过电压来临后，避雷器内部间隙击穿，接地侧电极、中间电极和高压侧电极导通形成多段电弧，感应线圈产生信号及电能送至步进电机，步进电机控制活塞向左快速运动，活塞则挤压油进入右腔体，右腔体内的油经第二隔板上的通油孔进入灭弧腔，冲击其内的工频电弧，将工频电弧熄灭。冲入灭弧腔内的油会自第一隔板上的通油孔流入左腔体。
本发明通过多个中间电极将电弧分割为数段短电弧，以降低熄弧难度，并通过油类的流通对工频电弧进行冲击以彻底熄灭工频电弧，具有避雷和灭弧的双重作用。
步进电机在有工作信号和电能时，可驱动活塞向左进行一次快速推行，工作信号和电能消失后则能在压缩弹簧的作用下恢复初始状态，油会自动回流到油腔内。
该避雷器通过多间隙串联放电，且利用雷电自身能量对放电之后产生的工频续流进行熄灭，从工作原理来看，相对于普通避雷器具备以下优势：1、常规间隙型避雷器由于其熄灭工频续流能力差的特点已很少单独用于输电线路防雷中，本避雷器具备常规间隙型避雷器通流能力大的优点，同时克服了常规间隙型避雷器难以熄灭工频续流的缺陷；2、氧化锌避雷器的核心防雷元件MOV(金属氧化物)天生存在泄露电流的缺陷，且其泄漏电流随着运行年限增加而增加直至报废，本避雷器克服了上述缺陷，消除了泄漏电流，且整个通流路径中没有易损元件，使用寿命相对氧化锌避雷器大幅提升；3、经过计算和样品测试，本避雷器至少达到雷电泄放能力2.4C，最大电流脉冲(8/20us)30kA，灭弧次数30次的技术水平，均超越同电压等级的常规避雷器。
实施例2
一种间隙型避雷器，包括绝缘外壳1，绝缘外壳内设有多个灭弧腔2，绝缘外壳连接有灭弧装置，雷电击中避雷器时，灭弧装置能将灭弧腔内的电弧熄灭。
绝缘外壳为长方体的密封壳体。
当然，绝缘外壳也可以为端面为椭圆的密封桶体，绝缘外壳的形状并不固定。
当绝缘外壳为长方体的密封壳体时，绝缘外壳内沿绝缘外壳的宽度方向设置有第一隔板3和第二隔板4，第一隔板与第二隔板之间形成一个中间腔体，第一隔板与绝缘外壳之间为左腔体5，第二隔板与绝缘外壳之间为右腔体6。
进一步的，绝缘外壳、第一隔板和第二隔板的材料是电木板、二苯醚板或有机硅板。
其中，中间腔体的顶部设置有接地侧电极7，中间腔体的底部设置有高压侧电极8，中间腔体的内部自上而下的横向设置有多个中间电极9，中间电极的两侧分别与第一隔板和第二隔板的内壁固定连接。
相邻的中间电极之间、最上端的中间电极与接地侧电极间以及最下端的中间电极与高压侧电极间均为灭弧腔2。
在每个灭弧腔侧部的第一隔板和第二隔板上均设置有3至6个通油孔。
通油孔是油进出灭弧腔的通道。
通油孔的数量和大小并不固定，通油孔的数量和大小以油能快速进入灭弧腔将电弧熄灭为准。
接地侧电极7通过第一引出线10与杆塔支架11相连，高压侧电极8通过第二引出线12与高压导线13相连。
灭弧装置包括油腔14和步进电机15，油腔内设置有活塞16，活塞一侧的油腔内设置有油17，活塞通过推杆18与步进电机15相连，步进电机位于油腔的右外侧。
推杆上套有压缩弹簧19，压缩弹簧的一端与活塞相连，压缩弹簧的另一端与油腔的右侧内壁相连。
油为40#变压器油，油具有良好的电弧熄灭特性。
油腔与右腔体相连通，步进电机通过推杆带动活塞移动，将油压入右腔体中，进入右腔体的油通过第二隔板上的通油孔进入灭弧腔，并自第一隔板上的通油孔流入左腔体。
灭弧装置还包括感应线圈20，感应线圈连接在第二引出线上，感应线圈与步进电机相连。
感应线圈是一种基于罗氏线圈的感应取电装置，感应线圈包括电流互感器、电容整流滤波单元、保护单元和备用电池单元等。
雷电击中避雷器后，感应线圈从雷电电涌中获取能量，感应线圈为步进电机提供工作信号及临时性驱动电能。
避雷器使用时，与线路绝缘子并联安装，其整体绝缘强度小于绝缘子，因此在线路发生雷击时，雷电过电压首先击穿该避雷器从而避免绝缘子闪络，起到防雷效果。
雷电过电压来临后，避雷器内部间隙击穿，接地侧电极、中间电极和高压侧电极导通形成多段电弧，感应线圈产生信号及电能送至步进电机，步进电机控制活塞向左快速运动，活塞则挤压油进入右腔体，右腔体内的油经第二隔板上的通油孔进入灭弧腔，冲击其内的工频电弧，将工频电弧熄灭。冲入灭弧腔内的油会自第一隔板上的通油孔流入左腔体。
本发明通过多个中间电极将电弧分割为数段短电弧，以降低熄弧难度，并通过油类的流通对工频电弧进行冲击以彻底熄灭工频电弧，具有避雷和灭弧的双重作用。
步进电机在有工作信号和电能时，可驱动活塞向左进行一次快速推行，工作信号和电能消失后则能在压缩弹簧的作用下恢复初始状态，油会自动回流到油腔内。
该避雷器通过多间隙串联放电，且利用雷电自身能量对放电之后产生的工频续流进行熄灭，从工作原理来看，相对于普通避雷器具备以下优势：1、常规间隙型避雷器由于其熄灭工频续流能力差的特点已很少单独用于输电线路防雷中，本避雷器具备常规间隙型避雷器通流能力大的优点，同时克服了常规间隙型避雷器难以熄灭工频续流的缺陷；2、氧化锌避雷器的核心防雷元件MOV(金属氧化物)天生存在泄露电流的缺陷，且其泄漏电流随着运行年限增加而增加直至报废，本避雷器克服了上述缺陷，消除了泄漏电流，且整个通流路径中没有易损元件，使用寿命相对氧化锌避雷器大幅提升；3、经过计算和样品测试，本避雷器至少达到雷电泄放能力2.4C，最大电流脉冲(8/20us)30kA，灭弧次数30次的技术水平，均超越同电压等级的常规避雷器。
实施例3
不同电压等级下避雷器设置的中间电极和通油孔数量遵循间隙放电规律，电压等级越高，所需放电腔体数量也越多，对应中间电极和通油孔数量也随之增加。
结果仿真计算和验证试验，中间电极数可按照以下公式进行设置，可达到良好的熄弧和防雷效果：
N＝0.2U+4(6kV≤U＜35kV) (1)
N＝0.2U+6(35kV≤U) (2)
其中，N为中间电极数量，U为输电线路电压等级，单位为kV。
通油孔设置在放电腔体两侧，数量一般为一层4个，腔体左右各2个，通油孔数量选取参照以下公式
n＝4*(N+1) (3)
其中，N为中间电极数量，n为通油孔数量。
常用电压等级对应中间电极和通油孔数量举例如下：
表1常用电压等级对应中间电极和通油孔数量举例
电压等级(kV)
6
10
35
66
110
220
330
500
中间电极数量N
5
6
13
19
28
50
72
106
通油孔数量n
24
28
56
80
116
204
292
428
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
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