专利名称：架空绝缘导线雷击防护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种架空绝缘导线的雷击防护装置。
背景技术：
我国从上世纪八十年代开始逐步对城市电网采用架空绝缘导线，以减少各种外部原因造成供电线路的故障，从而提高供电可靠性。绝缘导线确实解决了裸导线所解决不了的走廊和安全问题，与电缆线相比，投资省、建设块，优点十分明显。我国现在大城市10KV架空线路绝缘化率相当高，10KV架空线路的绝缘化已成为发展趋势。
但是，对于架空绝缘导线来说，雷击断线问题却十分突出。雷电时经常引起架空绝缘导线在绝缘子附近处闪络断线。日本在七十年代初的研究得出结论说对于架空绝缘导线，在遭受雷击时，在绝缘子附近的绝缘导线断线的几率比较大。同时有相关报道，北京1998年就发生10KV架空绝缘导线雷击断线14次，严重影响了电网的安全运行。因此，必须解决雷击断线问题，才能保证架空绝缘配电网的安全，保证国家财产安全，人们的正常生产生活用电。
绝缘导线的雷击耐受特性与裸导线相比有明显不同。当直击雷或感应雷过电压作用于裸导线引起绝缘子闪络时，持续的工频短路电流电弧在电动力的作用下沿着导线向背离电源方向移动，不会严重烧伤导线。而绝缘导线则不同。如图1所示，现有绝缘导线1安装在支柱绝缘子上，该支柱绝缘子包括绝缘子本体8和安装在其下部的法兰7，雷电过电压首先击穿导线绝缘层，进而引起绝缘子闪络，被击穿的绝缘层呈一针孔状，持续的工频短路电流电弧受周围绝缘的阻凝，弧根只能在针孔处燃烧，在极短的时间内导线会被整齐的烧断，发生雷击断电事故。
根据上述绝缘导线雷击断线的机理，相应的防范措施有“输导和堵塞”两种方式。“输导”就是将绝缘子附近的绝缘导线局部裸线化，使工频电弧弧根转移或固定在特制金具上燃烧，从而保护导线免于烧伤。例如，在绝缘子与导线联结处剥离绝缘层采用闪络保护型线夹或将绝缘子两侧的绝缘导线剥离一段并加装防弧线夹等。“堵塞”就是阻止雷击闪络后工频续流起弧，例如，采用限流消弧角，即带串连环形外间隙金属氧化物避雷器。
上述两种方式虽然能够在一定程度上的防止雷击断线，但是存在以下的不足1、目前已有的防弧金具，在使用时，绝缘导线需剥离较长的距离，裸露部分较大，同时会对导线的密封和绝缘有一定影响。
2、使用避雷器，虽然防护效果好，但是施工安装复杂、投资大。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种克服上述现有技术中的缺陷的用于防止架空绝缘导线雷击的装置。
为了实现上述目的，本实用新型可以采用以下技术方案来实现一种架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，包括一作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电的短电极，所述短电极安装在绝缘子上端的架空绝缘导线上；一用以保护绝缘子，使雷电冲击弧道始终稳定，能熄灭产生几率接近于零的工频续流电弧的引弧器，所述引弧器安装在绝缘子底部顺导线方向所置横担上。
在本实用新型的防护装置中，所述引弧器的顶部距短电极2-4cm。比较好的距离为3cm。
所述短电极的长度为1-3m。所述短电极的中心在绝缘子轴线与架空绝缘线交点位置。
在短电极的结构方面，一般采用裸线或扁铁制成。当采用裸线做短电极时，裸线是绕在架空绝缘导线上的。
所述引弧器可以为一氧化锌避雷器。
考虑到雷电流较频繁时或万一有工频电流产生，有效防止绝缘导线芯线烧损，在距离短电极一端，作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电的短电极的端部的架空绝缘导线上安装有一防弧金具。
所述防弧金具距离短电极的端部至少1.2m以上。防弧金具一般采用金属导电材料制成。
由于采用了如上的设计方案，本实用新型的有益效果是一方面根据绝缘导线雷击断线的机理，在绝缘子附近的架空绝缘导线行，加装裸线或扁铁作为短电极，作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电。另一方面在横担上加装一引弧器，把电弧从架空绝缘导线上引下来，以保护绝缘子，使雷电冲击弧道始终稳定，能熄灭产生几率接近为零的工频续流电弧，防止灼烧导线。在距离短电极一端的架空绝缘导线上安装有一防弧金具，能有效防止电弧灼烧线芯。本实用新型还具有结构简单实用，费用低廉，操作简便，易于推广的优点。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本实用新型。
图1为现有普通10KV架空绝缘导线示意图。
图2本实用新型未安装引弧器的雷击试验装置示意图。
图3本实用新型雷击试验装置示意图。
图4本实用新型的各部分安装示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。
如图2、图3、图4所示本实用新型一种架空绝缘导线雷击防护装置包括绝缘子1，引弧器2，防弧金具3，短电极4组成，绝缘子1安装在架空绝缘导线5的线杆的横担上，绝缘子1的型号大小根据输电线路的电压来确定，架空绝缘导线5架设在绝缘子1上，且用绑扎线6绑扎。
短电极4可以为裸线或者扁铁，长度2a一般为1-3m，最好为2m；以绝缘子1的轴线为中心，对称的安装在架空绝缘导线5上，如果用裸线则需缠绕在架空绝缘导线5上，如果是扁铁则需绑扎在架空绝缘导线5上。
防弧金具3安装在距绝缘子长度a+b为2.2米处，其中距离防弧金具距离短电极的端部为1.2m。防弧金具3可以防止雷电频繁时万一工频电弧产生灼烧导线，安装了防弧金具3，可有效的防止了芯线的损害。
引弧器2安装在绝缘子1底部顺架空绝缘导线5方向所置的横担上，引弧器2距上部裸线或扁铁距离为3cm，引弧器2在正常运行时对线路无影响。引弧器2的冲击放电电压略低于绝缘子的放电电压，这样可以有效的保护绝缘子。
以上描述了本实用新型架空绝缘导线雷击防护装置的具体结构，下面通过试验数据，进一步说明本实用新型的实施效果。
1、雷电冲击试验该试验是为了检验在雷电冲击作用下，绝缘子两侧裸线端部至试品导线两端是否产生滑闪放电。
雷电冲击试验分成三祖进行。
第一组，参看图1在高1.6米的支架上安装绝缘子8’支架上，将一段5m长。型号为JKLYJ-101*120(10仟伏、单芯、截面面积120mm2)的架空绝缘导线作为试品，由金属绑扎线2’固定在型号为PS15/30的10KV绝缘子上。试品末端芯线剥开2cm，从a端输入雷电冲击波(1.2/50μs负雷电波)，选用33个试品进行雷电冲击试验，雷电冲击后，把该试品置入水槽中进行工频18KV1min的耐压试验。
雷电冲击试验里我们看到了绝缘导线外表形成了电晕和火花，放电现象由绝缘子中央向两侧发展。这是因为金属绑扎线在绝缘子顶部，绝缘子击穿后获得了新电位(地电位)，它和试品两侧的芯线构成了不均匀电场下沿电介质表面滑闪放电的情况，其中绑扎线作为短电极，芯线作为长电极。根据多次试验得出结论a、闪放电的长度，随雷击电压上升而迅速上升，在比负410.1KV雷电冲击更小的情况下，滑闪长度即发展到2.5m长，造成绑扎线与试品末端芯线的击穿；b、绑扎线距试品末端约2.5m，如果加长绑扎线的长度，即绑扎线端部距离试品末端的距离变短，那么产生不均匀电场沿面滑闪放电的雷电冲击电压将下降，随之绑线端部产生的电场强度也下降。
第二组，如图2，第二组试品31个，试品除与第一组相同外，在绝缘子1上方架空绝缘导线5上缠绕长约2m的金属导线，其中点与绝缘子轴线相合。这样相当于绑扎线延长到距试品末端1.5米。由于第二组试品有裸线，所以在裸线缠绕部位无沿面滑闪放电现象。下表列出了上两组试品从约-200KV开始逐级增至约-640KV的雷电冲击试验，凡雷电冲击后又能通过工频耐压试验的称为能耐受该级雷电冲击。
表1
注第一组试品33个，第二组试品31个，试品数为能耐受雷电冲击的试品数，百分数为能耐受雷电冲击的试品占所有试品的百分数。
从表1中看出，第一组97％的试品可以耐受-200KV的雷电冲击，第二组100％的试品可耐受-360KV的雷电冲击，可见采用裸线对提高试品耐受雷电冲击有一定作用。
对两组试品工频耐压击穿点的检查发现，第一组33个试品击穿点在绝缘点顶部附近占50％，而将近80％的试品击穿点在绝缘子轴线50cm以内(包括顶部附近)。第二组中19个试品统计击穿点在绝缘子顶部附近占15％，距绝缘子轴线50cm以内占55％(包括顶部附近)，而50～80cm范围内的占40％，击穿点的分散将造成工频续流的路径分散，给熄灭工频续流电弧带来困难。击穿点分散的可能原因之一是绝缘导线外缠绕的裸线与绝缘子底部击穿时，并不总在裸线的一个固定点上，从而在等值频率很高的滑闪放电发生时，缠绕裸线因电感使各点电位分布也在变化，也就是说绝缘导线芯线和约2m长的裸线之间电位差的最大值的位置也在变化。
第三组，如图3试品情况跟第二组相同，我们改进试品裸线的绕法，并且在绝缘子底部顺导线方向横担上加装引弧器，该引弧器顶部距裸线3cm。正常运行时对线路无影响。引弧器的冲击放电电压略低于绝缘子的放电电压。这样引弧器起到保护绝缘子的作用。
为了比较还可以把裸线换成特制扁铁，它顺绝缘导线方向平置并紧贴绝缘导线下部，把引弧器换成氧化锌避雷器，还进行了八个试品共三种组合试验，施加雷电冲击从-197.1KV直至-899.9KV，八个试品芯线出现的电压峰值和时延如表2所示，其中最大值为-315.4KV。每次试验，雷电冲击闪络路径都是由横担(地)经引弧器(或避雷器)、裸线(或扁铁)直到试品末端，而且总是由引弧器顶部到裸线(或扁铁)的固定点击穿，弧道稳定。绝缘子本身一次也没有被闪络过。
由此得出a、第三组试品芯线电压峰值普遍低于第一、第二组；b、使用引弧器的试品电压峰值都出现在绝缘子击穿后产生的振荡峰值处，而使用氧化锌避雷器的试品，不出现强烈振荡，因为前者雷电冲击时形成的弧阻较小之故；c、根据相关资料，雷电压受线路绝缘水平和接地的限制，其最大值不过1000～1500千伏，如果这样水平的雷电压作用在绝缘导线的线路上时，因为雷电压行波向导线两侧移动，每侧导线上雷电压行波减半为500～700千伏，低于第三组试验的最大安全雷电冲击电压。
通过上述三组试验，得出如下结论a端进入-172KV雷电冲击时，即可使绝缘子b端至试品末端(约1.5m长)100％产生滑闪放电，而a端进入-172KV至-200Kv的雷电冲击时，即可使绝缘子a侧裸线端部至试品首端(约1.5m长)100％产生滑闪放电。这些对于决定剥去结缘导线绝缘层的位置，和安装防弧金具具有参考意义。
表2
注“*”表示该绝缘导线试品工频耐压被击穿，无“*”表示通过工频耐压试验。
2、工频续流试验该试验是为了检验雷击闪络后的工频续流电弧孤根能否固定在耐弧金具上燃烧。
试验在1.6m的塔头上进行，绝缘导线俯视边相距中间距为608mm(即所谓四尺三塔头)，两相短路，短路电流1KA(有效值)，电流在半个周波内熄灭。第三组试品雷电冲击试验形成的电弧如忽略引弧器的电弧长度约为1.5m，也就是工频电弧的长度，则10KV线路发生工频电弧时其平均场强E约为E＝11.5KV/(2×1.5m)＝3.83KV/m。
如前所述，第三组试品滑闪距离为1.5m时建弧率接近为零，显然减少了滑闪距离即实为降低滑闪过程时芯线电压，也就是减少了滑闪过程裸线端部附近的电场强度，从而降低了绝缘导线层被击穿的几率。故选取滑闪距离为1.2m为宜，即防弧金具在距绝缘子轴线2.2m处，此时10KV线路发生工频续流电弧，其平均场强E为4.79KV/m，仍满足建弧率接近为零的条件。为了不至于引起相邻防弧金具之间的闪络，防弧金具按图4布置为宜，由于建弧率接近为零，加之引弧器的灭弧功能，因此不必考虑哪一侧为电源测，哪一侧为负载侧。
以上试验结果表明，本实用新型能够有效的防止10KV架空绝缘导线雷击断线。
尽管已经对本实用新型进行了描述，但是对本领域的普通技术人员，仍可对本实施例作多种变化，因此，凡是采用本实用新型的相似结构及其相似变化，均应列入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，包括一作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电的短电极，所述短电极安装在绝缘子上端的架空绝缘导线上；一用以保护绝缘子，使雷电冲击弧道始终稳定，能熄灭产生几率接近于零的工频续流电弧的引弧器，所述引弧器安装在绝缘子底部顺导线方向所置横担上。
2.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述引弧器的顶部距短电极2-4cm。
3.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述引弧器的顶部距短电极为3cm。
4.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述短电极的长度为1-3m。
5.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述短电极的长度为2m。
6.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述短电极的中心在绝缘子轴线与架空绝缘线交点位置。
7.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述短电极为裸线。
8.根据权利要求7所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述裸线绕在架空绝缘导线上的。
9.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述短电极为扁铁。
10.根据权利要求1所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述引弧器可以为氧化锌避雷器。
11.根据权利要求1至10任一项权利要求所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，在距离短电极一端，作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电的长电极的端部的架空绝缘导线上安装有一防弧金具。
12.根据权利要求11所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述防弧金具距离短电极的端部至少1.2m以上。
13.根据权利要求12所述的架空绝缘导线雷击防护装置，其特征在于，所述防弧金具采用金属导电材料制成。
专利摘要一种架空绝缘导线雷击防护装置，包括由引弧器，防弧金具，短电极组成；短电极安装在绝缘子上端的架空绝缘导线上；引弧器安装在绝缘子底部顺导线方向所置横担上。在短电极的端部的架空绝缘导线上安装有一防弧金具。本实用新型在绝缘子附近的架空绝缘导线行，加装裸线或扁铁作为短电极，作为不均匀电场下产生沿绝缘导线表面滑闪放电。另一方面在横担上加装一引弧器，把电弧从架空绝缘导线上引下来，以保护绝缘子，使雷电冲击弧道始终稳定，能熄灭产生几率接近为零的工频续流电弧，防止灼烧导线。在距离短电极一端的架空绝缘导线上安装有一防弧金具，能有效防止电弧灼烧线芯。具有结构简单实用，费用低廉，操作简便，易于推广的优点。
文档编号H01T1/00GK2912043SQ20062004203
公开日2007年6月13日 申请日期2006年5月24日 优先权日2006年5月24日
发明者黄湘岳 申请人:袁能忍, 黄湘岳