[发明专利]一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构及其制备方法

说明书

本发明涉及过电压保护装置技术领域，具体为一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构及其制备方法，运用于配网线路雷电过电压的防护工作；多个串接相连的灭弧腔室单元和封装在其中的球形电极组成多腔室灭弧防雷本体，灭弧腔室单元为一圆柱形绝缘外壳，外壳内嵌有两个半球形腔室，腔室之间形成连通的间隙，间隙的一端与外壳的外壁连通，并从间隙到外壳外壁的方向逐渐缩小形成一锥体通道；灭弧腔室单元采用3D打印机加工制造；本发明具有优异的熄灭工频续流电弧的能力，结构更加紧凑，体积小，遮断电流更大，灭弧性能更加稳定，提高线路运行可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及过电压保护装置技术领域，具体涉及一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构及其制备方法，运用于配网线路雷电过电压的防护工作。

背景技术

当雷云对地放电过程中，放电通道周围空间电磁场的急剧变化，会在附近架空到线上产生感应过电压。雷云甚至可能直接击中配电架空线路，产生极高的雷电过电压。当雷电过电压超过一定数值时，就会导致配电线路的闪络甚至断线，造成供电网络的破坏，这将直接影响配电系统供电的可靠性。因此，需要对中压配电网系统的雷电过电压采取防护措施。目前，中压配电网系统的雷电过电压采取防护措施主要有两类：堵塞型防护措施可分为改善配电线路的雷电耐受绝缘特性，采用架空地线来拦截直击雷，降低导线上的感应过电压，以及安装线路避雷器来钳位被保护绝缘子两端的过电压；疏导型防护措施基本原理是疏导电弧，不让电弧灼烧导线。包括延长闪络路径、局部剥离绝缘导线、采用并联保护间隙等。

已有学者提出，多级半密闭自能式灭弧腔室串联结构具有优异的灭弧性能，将该结构运用在配电线路上可以有效解决目前配网防雷存在的问题。但目前已有的该类设备其灭弧腔室结构简单，电流遮断能力有限，导致其装置体积大，难以安装；而且在不同线路安装运用时还存在匹配问题，且其可靠性和安全性有待提高。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，基于多级半密闭自能式灭弧腔室结构和配网线路具体运行情况，提出了一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构及其制备方法。相比已有腔室结构，其结构更加紧凑，遮断电流更大，同时提高线路运行的可靠性和安全性。

本发明是通过如下技术方案实现的。

一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构，所述多个灭弧腔室单元结构相串联并内嵌球形电极形成多腔室灭弧防雷本体；所述的灭弧腔室单元为一圆柱形绝缘外壳，所述外壳内嵌有两个半球形腔室，所述的两个半球形腔室之间形成连通的间隙，所述间隙的一端与所述外壳的外壁连通，并从间隙到外壳外壁的方向逐渐缩小形成一锥体通道；所述多个灭弧腔室单元相连接形成多个用于放置所述球形电极的球形腔室。

进一步优选的方案，所述圆柱形绝缘外壳为聚乳酸材质。

进一步优选的方案，所述圆柱形绝缘外壳的底面半径为9-13mm。

进一步优选的方案，所述的球形腔室为80-150个。

进一步优选的方案，所述的球形腔室的疏密程度按照正态分布规律设置。

进一步优选的方案，所述间隙的最窄处距离d₁=0.5-1.5mm，最宽处距离d₂=3-5mm。

进一步优选的方案，所述锥体通道与外壳外壁形成喷口，所述喷口的开口直径d₃=1-2mm，所述锥体通道的高d₄=5-7mm。

进一步优选的方案，所述锥体通道的高d₄=5-7mm。

进一步优选的方案，所述球形电极的半径R=4-6mm。

一种紧凑式防雷灭弧腔室单元结构的制备方法，所述的灭弧腔室单元采用3D打印机加工制造，具体包括以下步骤。

a）建立灭弧腔室单元串联结构的几何模型。