[发明专利]用于电力线路绝缘子类电气设备上的吹弧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用在带放电间隙的防雷绝缘子或防雷绝缘子耐张线夹 (串)上的吹弧装置。所述吹弧装置能够在遭到雷击时快速吹灭雷电引发的工 频电弧，保护安装了所述吹弧装置的线路免受雷击损坏和减少雷击跳闸次数。

背景技术

在影响输配电安全的各种因数中，雷击对输配电架空线路造成的损坏情况 最为严重。这种损坏具体表现为：1)雷电弧和后续引发的工频电弧直接烧断输 配电导线或击毁绝缘子，2)由雷电引发的工频续流造成线路跳闸。

避雷器是解决雷电对架空线路造成损坏的一种常用电气设备。但避雷器的 使用寿命比较短，在每根电杆上加装避雷器都需要再加装良好的接地设施，这 样不仅工程量大，成本也将大幅提高，增添的诸多设备有增加了潜在的故障点， 客观上增加了故障风险。近年来架空线路防雷技术的发展方向是将防雷设备直 接和绝缘子结合，成为一种新的解决问题的方向。带放电间隙的防雷绝缘子就 是这种结合的一种产物，也是目前比较常用的一种架空线路防雷击损坏的电气 设备。防雷绝缘子将架空线路受到雷击后的雷电流引到无导线处放电，这样就 避免了导线直接参与电弧放电的过程，基本上解决了雷电弧和工频电弧直接烧 断输配电导线或击毁绝缘子的问题，起到保护导线和绝缘子的作用。但防雷绝 缘子不能完全消除雷电弧引发的工频续流。在一些情况下，比如雷电感应电压 比较高，通过一次引弧放电不能让将架空线上的感应电压下降到再次触发次级 雷电弧的水平以下，或电杆接地绝缘性能不佳。在这些情况下，工频续流可以 持续比较长的时间，因而引发线路跳闸。由于工频续流的本质是空气被高电压 击穿后的电弧放电，因此被击穿处的空气的温度、压力、气流稳定性等因素对 击穿电弧的持续能力有非常明显的影响。空气的体积膨胀将导致空气密度和带 电粒子密度的降低，空气的快速流动将导致放电电弧处空气温度的快速下降和 带电粒子流的漂移，电弧的形状急剧变化引发的不稳定性等，这些因素的发生 都有利于工频续流的切断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种应用在带放电间隙的防雷绝缘子或防雷绝缘子 耐张线夹(串)上的，可靠性高、稳定性好、生产和安装成本低、使用寿命长 的架空线路防雷击保护的工频电弧吹弧装置。本发明的吹弧装置能够快速吹断 由雷电闪络引发的工频续流，杜绝或减少输配电线路的跳闸次数。

本发明的吹弧效果是通过以下技术实现的：

吹弧装置由一个引弧电极3(图1)、一个管外电极4和一个吹弧管组成。

引弧电极的放电端直接安置在吹弧管的一个端口里，和吹弧管内腔是紧密接 触的。管外电极和吹弧管另一个端口之间不是紧密连接的，而是有一个开口的。

吹弧管可以是直管，也可以是带有弧度的一次或多次弯曲的管材。吹弧管 的有效工作长度不大于引弧电极和管外电极之间的放电间距。在引弧电极和管 外电极之间有一个过渡电极时，放电电弧在引弧电极和过渡电极、过渡电极和 管外电极之间最短的直线空间发生，引弧电极和管外电极之间的放电可以在过 渡电极处发生一个弯折。更多的过渡电极可以导致更多的弯折。这种情况下的 吹弧管就是一次或多次弯折或者是弧形管。

通过吹弧管和管外电极之间的开口处，吹弧管内腔和外部贯通。吹弧管开口 端可以和管外电极有接触，也可以有一个间距。

引弧电极和管外电极都是球形电极，放电电弧的截面具有园对称性，吹弧管 选用内截面为圆形的管材，管壁对腔内电场的影响最小。如果需要对吹弧管腔 内的电弧作形状上的作调整，或内腔有折角结构需求和有锐角结构需求时，吹 弧管也可以是非圆形截面的其他管材。

吹弧管可以是单层结构，也可以是多层结构。由于吹弧管内腔材料的选定需 要同时满足机械强度高、电学绝缘性能好、化学热稳定性高、化学耐候性强等 诸多要求。一种材料不能全部满足这些要求时，可以选择N种性能不同的材料 形成一个N层管(N≥2)，以使这个多层管的各型性能都达到吹弧管的需要。

为了提高吹弧管内腔被电弧加热的空气的喷射强度，吹弧管的开口端内侧 可以做成外侧孔径大内侧孔径小的喇叭口形状的喷口(图2)，喇叭口倾斜梯度 过于平坦或过于陡峭都对提高喷射强度都没有帮助，一个合适的喇叭口梯度的 选择可以用喇叭口的的深度(高度)h和喇叭口仰角的关系来确定。在单层结构 园锥体喇叭口的情况下，喇叭口的深度(高度)h和吹弧管内层材料厚度的关系 满足h＝s₁·tan(β)，s₁为单层材料被切除部分的厚度，β为园锥体形喇叭口的仰角。 在多层结构园锥体喇叭口的情况下h＝(∑s)·tan(β)，∑s为多层材料涉及喇叭口的总 厚度的厚度。