一种双保险避雷器的制作方法

1.本实用新型涉及高压架空配电线路防雷技术领域，尤其涉及一种双保险避雷器。


背景技术：

2.我国高压配电线路以10kv交流电压为主，大部分为架空线路，采用单回路或多回路架设，档距约50米，总量已超过400万千米。架空绝缘导线在遭受雷击时极易发生断线事故，修复时间长，停电损失大，人身触电风险高，亟需解决。
3.高压架空配电线路至今已应用一百多年，雷击跳闸断线等问题一直困扰世界各国的相关专业技术人员。虽然应用了众多的防雷技术，时至今日，雷击跳闸依然普遍占配电总跳闸事件的70％～80％。根本原因在于还缺乏一项从根本上解决雷击跳闸问题，同时在安全性、可靠性和经济性方面都具备大面积推广应用优势的产品技术。
4.氧化锌避雷器能够避免雷击跳闸，在变电站和输电线路上应用较为普遍，但应用于架空配电线路，存在故障率高、设备及运维成本高的不足。设备本体爆炸及永久故障的概率比雷击线路跳闸的概率还高，难以开展周期性预防试验，事实上难以提升线路的可靠性，加上还要求杆塔敷设良好的接地网，良好接地网的建设费高达数千元每基，还经常涉及用地纠纷，制约了氧化锌避雷器的进一步推广应用。
5.现有采用带间隙的避雷器，间隙裕度比较小，如多腔室避雷器，外间隙距离要求50毫米，每个杆塔安装一相，并保持前后杆塔换相错位安装，在遭遇雷电时，增加了相间短路的几率，虽然在短路电流幅度不太大时可以灭弧，但相间短路造成电压波动，影响电能质量，失去了在中性点不接地和经消弧线圈接地系统中单相接地对供电的影响比较小的优势。
6.并联间隙是并联加装在架空线路绝缘子上，使绝缘子串(也称绝缘子，下同)免于雷击损坏的一种防雷设施。其间隙距离小于绝缘子的结构高度。在架空线路遭雷击时，绝缘子串上产生很高的雷电过电压，但因并联间隙的雷电冲击放电电压低于绝子串的放电电压，表述为并联间隙的伏秒特性位于绝缘子伏秒特性之下(以下同)，并联间隙首先放电，保护绝缘子免受电弧烧蚀。现有绝缘子附带的并联间隙主要用于保护绝缘子和绝缘导线免受电弧烧蚀，一定程度降低耐雷水平，不能熄灭相间短路电流，增加线路跳闸几率。
7.由于架空配电线路的耐雷水平比较低，线路两侧各400米范围内落雷，雷电感应过电压就会造成线路故障。感应过电压引起的故障占雷电故障总数的约 80％。同时雷电还存在多重雷击，对于只能对雷电动作一次的避雷器，存在较大概率在多重雷击时失去保护，造成线路故障。
8.10kv架空配电线路雷击故障率通常小于5次/百公里*年。按平均档距50米双回路架设统计，折算到每基杆塔，雷击故障率通常小于0.005次/基*年，相当于200年一遇。对于安装在数百万公里点多面广的配电线路上的防雷设备，如果设备本体的安全可靠性不够高，大部分还没等到雷击的时候就已经自身出故障需要停电维修了，部分防雷设备自身的故障还导致了线路跳闸停电，恢复的送电时间比雷击跳闸还长。
9.为保障配电网安全可靠供电，亟需研发一种更高安全性和可靠性，使用寿命长，维护量大幅减少，且经济性显著的防雷技术装置，以实现基本消除雷击跳闸和断线。


技术实现要素：

10.本实用新型的目的是提供一种双保险避雷器，实现更高安全性和可靠性，使用寿命长，维护量大幅减少，具有显著经济性优势，以解决上述配电架空线路防雷问题。
11.为了实现上述目的，本实用新型一种双保险避雷器，装设于配电架空线路，其特征在于，包括：保险管，所述保险管包括灭弧管和保险丝，所述保险丝预设熔断容量，贯穿电性连接所述灭弧管的电极部和接头部，所述接头部电性连接杆塔；并联间隙，所述并联间隙由所述电极部与导线之间距离可调的差异间隙构成；若雷电击穿所述并联间隙，故障电流小于所述熔断容量，所述保险丝不熔断，间隙电弧自行熄灭；若雷电击穿所述并联间隙，故障电流大于所述熔断容量，所述保险丝熔断，管内电弧被所述灭弧管熄灭。
12.与现有技术相比，本实用新型一种双保险避雷器具有如下有益效果：1、在电极部与导线之间构成伏秒特性相间差异配合的并联间隙，可以使得配电架空线路在遭遇雷感应过电压时，大幅减少两相和三相接地短路的机会，在中性点不接地或经消弧线圈接地系统，只发生单相接地时，故障电流小于保险丝预设的熔断容量(10kv线路预设为10安培)，保险丝不熔断，并联间隙上的电弧自行熄灭，线路不会发生跳闸，绝缘子也受到保护，在遇到多重雷击造成的感应过电压时，双保险避雷器的并联间隙可以重复多次放电而不会损坏失效，避免遇到多重雷造成线路跳闸故障。2、配电架空线路的雷电故障约20％是直击雷造成，基本上会使得三相同时发生接地短路，当雷电击穿所述并联间隙后，故障电流(上千安培)大于预设熔断容量，保险丝熔断，产生的电弧被灭弧管熄灭，可避免配电架空线路跳闸。3、安装双保险避雷器的杆塔采用自然接地，不需另外建设接地网，每基杆塔节省数千元。4、双保险避雷器结构简单，安全可靠，维护量大幅减少，降低防雷成本，适合全面推广应用。
13.较佳地，所述灭弧管包括绝缘管及内衬的产气材料层，所述产气材料层受所述管内电弧高温烧灼分解出气体从所述电极部喷出，形成纵吹灭弧，或以及所述接头部装设释压盖，所述气体压力超出所述释压盖的预设承受力时冲开所述释压盖喷出，避免所述灭弧管爆裂。
14.较佳地，所述灭弧管包括绝缘管及内充的石英砂，或以及内置绝缘支架缠绕固定所述保险丝。
15.较佳地，所述电极部套封一指示盖，所述指示盖的外观颜色与所述灭弧管不同，所述保险丝熔断时所述指示盖被高压气体或压缩弹簧推开，以被巡视发现。
16.较佳地，所述并联间隙经由至少一引弧极或所述接头部调整间隙距离，使得所述并联间隙的伏秒特性位于绝缘子伏秒特性之下，所述引弧极由导体构成且包括夹持部和放电极，所述夹持部夹持在所述电极部或所述导线上。
17.较佳地，所述导线为绝缘导线，所述放电极包括向所述绝缘导线负荷侧延伸的第一放电极，以及向所述绝缘导线电源侧延伸的第二放电极，所述第一放电极与所述电极部构成并联间隙，所述第二放电极与所述接头部构成后备间隙，所述并联间隙的伏秒特性在所述后备间隙的伏秒特性之下，所述后备间隙的伏秒特性在所述绝缘子的伏秒特性之下，在所述保险丝熔断后，所述后备间隙提供击穿放电通道，避免所述绝缘导线和所述绝缘子
被电弧烧蚀。
18.较佳地，所述并联间隙调节距离，使得有且仅有一相所述并联间隙的伏秒特性位于其余相所述并联间隙和所述绝缘子的伏秒特性之下，减少雷电引起相间短路故障。
19.较佳地，所述并联间隙调节距离，使得所述并联间隙的伏秒特性位于相邻至少一基所述杆塔同相别所述保险丝熔断状态的伏秒特性之下，所述双保险避雷器的保护范围延伸到至少相邻一基所述杆塔，所述双保险避雷器相邻连续安装以防御多重雷击。
20.较佳地，所述熔断容量预设为通过10安培单相接地故障电容电流或幅值为 3000安培的雷电感应过电流。
21.较佳地，所述保险丝包括直径分别为0.2～0.4毫米的铜丝、0.3～0.5毫米的铝丝或0.6～0.8毫米的不锈钢丝，所述保险丝表面防腐处理。
附图说明
22.图1为本实用新型第一实施例示意图。
23.图2为本实用新型第二实施例示意图。
24.图3为本实用新型第三实施例示意图。
具体实施方式
25.为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
26.如图1至图3所示，本实用新型公开了一种双保险避雷器，装设于配电架空线路，包括：保险管7，保险管包括灭弧管(与保险管7同标示)和保险丝 17，保险丝17预设熔断容量，贯穿电性连接灭弧管7的电极部6和接头部8，接头部8电性连接杆塔9；并联间隙5由电极部6与绝缘导线12(裸导线14) 之间距离可调的差异间隙构成；若雷电击穿并联间隙5，故障电流小于所述熔断容量，保险丝17不熔断，间隙电弧自行熄灭；若雷电击穿并联间隙17，故障电流大于熔断容量，保险丝17熔断，管内电弧被灭弧管7熄灭，从而保护绝缘子 10免受电弧烧蚀，避免配电架空线路雷击跳闸。
27.并联间隙5是经保险管7并联加装在绝缘子10上，使绝缘子10免于雷击损坏。它由两个电极构成，绝缘导线12(裸导线14)为高压侧，电极部6在地电位。其间隙距离小于绝缘子10的雷电放电距离(绝缘结构长度)。架空线路遭雷击时，绝缘子10上产生很高的雷电过电压，但因并联间隙5的雷电冲击放电电压低于绝子串的放电电压，故并联间隙5首先放电。由于配电架空线路普遍采用中性点不接地方式或经消弧线圈接地，单相接地时允许继续运行一段时间(可设定，如2小时)，当雷电感应过电压击穿并联间隙5后，单相接地故障电流小于10安培，保险丝17预设的熔断容量10安培，保险丝17不熔断，并联间隙5上的电弧因能量较小，会自行熄灭，绝缘子10受到保护。在遇到多重雷击造成的感应过电压时，双保险避雷器的并联间隙5可以重复多次放电而不会损坏失效，可以反复多次保护绝缘子。雷电引起的配电架空线路故障，约80％是由雷电感应过电压造成。利用并联间隙5由电极部6与绝缘导线12(裸导线 14)之间距离可调的技术特征，使得同一基杆塔的并联间隙5按照差异化分布，其中一并联间隙5距离最小，可以更大概率只造成单相接地，接续的工频电容电流的电弧在电动力和热应力作用下，通过并联间隙5所形成的放电通道，被引至金属电极端部，固
定在金属电极的两个端部之间燃烧，从而保护绝缘子免于电弧灼烧，大幅降低线路跳闸的概率，为架空线路提供了第一道保险。
28.配电架空线路的雷电故障约20％是直击雷造成，基本上会使得三相同时发生接地短路，当雷电击穿并联间隙5后，故障电流大于预设熔断容量，保险丝 17熔断，产生的电弧被灭弧管7熄灭，可避免配电架空线路跳闸。避雷器的保护半径约100米，第一击穿点前后共有5基杆塔安装双保险避雷器，最多可防5 重雷击，为架空线路提供了第二道保险。
29.双保险避雷器通过提供双重保险，结构简单，安全可靠，相比现有技术，寿命更长，维护量大幅减少，且经济性显著，全面推广应用可基本消除雷击跳闸和断线。
30.如图1所示，是本实用新型的第一实施例，产气灭弧方式应用于裸导线。灭弧管7包括玻璃纤维绝缘管及内衬的产气材料层16，产气材料层16由钢纸、尼龙等高分子材料制成，受管内电弧高温烧灼分解出气体从电极部6或以及接头部8喷出，形成纵吹灭弧。喷出的气体含有大量带电离子，灭弧管7与导线平行，可以避免引起相间绝缘性能下降引起相间短路。
31.电极部6套封一指示盖(与电极部6同标示)，指示盖6的外观颜色与灭弧管7不同，在本实施例中，指示盖6为铝合金原色，灭弧管7为橙色，气体冲走指示盖6后，电极部6露出橙色的灭弧管7，可被巡视发现。接头部8装设释压盖18，气体压力超出释压盖18的预设承受力时冲开所述释压盖18喷出，避免灭弧管7爆裂。接头部8错开杆塔9的横担结构和绝缘子10，避免高压气体泄压受阻，改变气体流动方向，引起相间绝缘性能下降。
32.引弧极2的夹持部1夹持在电极部6上并电性连接，放电极4与裸导线14 之间构成伏秒特性相间差异配合的并联间隙5，旋转夹持部1，可以调整并联间隙5的距离大小。伏秒特性配合设置为相差10％～30％，也可以通过试验获得优化，在相差比较小的间隙配合时，可以减少线路因增设并联间隙导致耐雷水平的下降幅度。对于单回路架设的配电架空线路，三相绝缘子相同型号时，可以选择位于上方的一相导线的并联间隙5为绝缘子10最小电弧距离的70％，另外两相导线的并联间隙5为绝缘子10最小电弧距离的85％。对于双回路架设的配电架空线路，三相绝缘子相同型号时，可以选择位于上方的一相导线的并联间隙5为绝缘子10最小电弧距离的70％，另外两相导线及另一回路三相导线的并联间隙5为绝缘子10最小电弧距离的85％。对于同杆塔架设的一回或多回线路，只把其中一回的并联间隙5设置值小于其他各相，且具有伏秒特性配合，在线路附近雷电引起感应过电压或者杆塔电位上升形成反击电压时，设置值小的并联间隙5就具有先被击穿的机会，形成单相接地，进一步对其余相导线形成耦合效应，降低两相或三相同时接地短路的概率，两相或三相同时接地短路的故障电流通常达到千安级别，保险丝17将会熔断，灭弧管7启动灭弧。
33.如图2所示，是本实用新型的第二实施例，产气灭弧方式应用于绝缘导线，与第一实施例的区别是导线增加了绝缘层。绝缘层被击穿时，电弧固定在击穿孔燃烧，极易造成断线事故，绝缘导线必须防范雷击断线。
34.绝缘导线12上安装引弧极3，放电极包括向绝缘导线12负荷侧(图中右侧) 延伸的第一放电极19，以及向绝缘导线12电源侧(图中左侧)延伸的第二放电极18，第一放电极19与放电极4构成并联间隙5，第二放电极18与接头部8 构成后备间隙11，并联间隙5的伏秒特性在后备间隙11的伏秒特性之下，后备间隙11的伏秒特性在绝缘子10的伏秒特性之下，在保险丝17(未图示)熔断后，后备间隙11提供击穿放电通道，避免绝缘导线12和绝缘子10被
电弧烧蚀。引弧极3采用的夹持部采用穿刺形式电性连接导线12的导体，外部覆盖绝缘套 13，减少导电体裸露。第一放电极19和第二放电极18的端部设球状放电金属结构，可同时用于检修时挂接接地线。引弧极3夹持在绝缘导线12上，并联间隙5放电电流可以经过引弧极3直接流到绝缘导线12的导体上，避免电弧击穿绝缘层引发断线。
35.引弧极2的夹持部1夹持在电极部6上并电性连接，放电极4与第一放电极19之间构成伏秒特性相间差异配合的并联间隙5，旋转夹持部1，可以调整并联间隙5的距离大小。
36.电极部6套封一指示盖(与电极部6同标示)，指示盖6的外观颜色与灭弧管7不同，在本实施例中，指示盖6为铝合金原色，灭弧管7为橙色，气体冲走指示盖6后，电极部6露出橙色的灭弧管7，可被巡视发现。接头部8装设释压盖18，气体压力超出释压盖18的预设承受力时冲开所述释压盖18喷出，避免灭弧管7爆裂。接头部8错开杆塔9的横担结构和绝缘子10，避免高压气体泄压受阻，改变气体流动方向，引起相间绝缘性能下降。
37.如图3所示，是本实用新型的第三实施例，石英砂灭弧方式应用于裸导线，与第一实施例的区别是陶瓷或玻璃纤维制成的灭弧管7内充石英砂21，内置绝缘支架20用于缠绕固定保险丝17。指示盖6内置撞击装置22，当保险丝17熔断时，撞击装置22触发弹出指示盖6，可被巡视发现。撞击装置22的撞击能量可以压缩弹簧，电弧热空气膨胀或高温产气材料等。接头部8与杆塔9螺栓连接，通过调节灭弧管7的仰角，可以调节并联间隙5的距离大小。同样的，当导线为绝缘导线时，参照第二实施例，增设夹持在绝缘导线上的引弧极即可。由于灭弧管7内充石英砂21，具有高分断的灭弧能力，可以截断的短路电流大 50ka以上，满足配电线路最大的短路电流需求。灭弧管7不会对外喷气，不同与产气灭弧的方式，其安装角度并不受限定，并联间隙5的调节方式更简单灵活。
38.如图1～3所示的三个实施例，保险丝17熔断容量预设为通过10安培单相接地故障电容电流。保险丝17包括直径分别为0.2～0.4毫米的铜丝、0.3～0.5毫米的铝丝或0.6～0.8毫米的不锈钢丝，保险丝17表面防腐处理，如电镀银或金。保险丝17的材质并非限定以上几种，还可以是其他金属或非金属。
39.当绝缘子10的长度加长时，可以同时使用两个引弧极2方案，一个夹持在导线上，另一个夹持在电极部6上，这时并联间隙5处于两个引弧极2的放电极4之间(参考图2)。
40.并联间隙5装设于杆塔9的多相绝缘导线12(或裸导线14)上，通过旋转调节引弧极2的夹持方位，预设各并联间隙5的距离大小，实现伏秒特性相间差异配合，使得有且仅有一相并联间隙5的伏秒特性位于其余相并联间隙5和绝缘子10的伏秒特性之下，减少雷电引起相间短路故障。
41.并联间隙5调节距离，使得并联间隙5的伏秒特性位于相邻至少一基杆塔9 同相别保险丝17熔断状态的伏秒特性之下，双保险避雷器的保护范围延伸到至少相邻一基杆塔，双保险避雷器相邻连续安装以防御多重雷击。在配电架空线路遭遇多重雷击时，保险丝5已熔断的杆塔9由相邻杆塔上的双保险避雷器保护。
42.上述各实施例结构简单，材料耐老化，稳定性高，预期使用寿命长，可大幅减轻运维工作量，减少设备自身故障和缺陷处理造成架空配电线路停电的时间。
43.以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。