一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法
【专利摘要】本发明公开了一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法，所述释能间隙装置包括：冲击电容器、导线侧电极、杆塔侧电极、金属连杆、电流引线、支撑绝缘子，其中，支撑绝缘子安装在杆塔上，冲击电容器固定在支撑绝缘子上，金属连杆一端与冲击电容器的高压端连接，金属连杆的另一端与杆塔侧电极连接，电流引线一端与冲击电容器的低压端连接，电流引线的另一端与杆塔塔身连接，导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方，实现了能够有效释能的同时不容易造成故障，且无需定期维护的技术效果。
【专利说明】
一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力设备研究领域，具体地，涉及一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法。
【背景技术】
[0002]专利“专用于IlOkV瓷绝缘子的并联间隙(201420733499.2)”、“一种耐张串并联间隙防雷装置(201520762095.0)”、“可调式并联间隙(201520834624.3)”均提出了适用于交流输电线路的传统并联间隙；该并联间隙由两个放电电极构成，放电电极分别安装于绝缘子串的高压端和低压端;在线路遭受雷击引发间隙闪络、并建立电弧后，通过使电弧自主运动，让电弧在交流电流过零点附近熄灭；当该类传统并联间隙运用于直流接地极线路时，由于间隙闪络后的电弧电流为直流电流，无过零点，因此电弧难以自主熄灭，从而形成持续性故障。
[0003]专利“喷气式并联间隙装置(201210389771.5)提出了一种带喷气装置的主动式灭弧并联间隙；该装置在传统并联间隙的基础上增加了灭弧粉剂储藏室、绝缘产气室和喷弧通道等设计;在并联间隙因雷击线路引发闪络后，喷气装置主动喷射出高速灭弧粉剂，快速将电弧熄灭在暂态中；该装置需要定期添加、更换灭弧粉剂，对后期运维有较高的要求。
[0004]高压直流输电系统在单极运行方式或不对称运行方式下，接地极线路将通过高达数千安培的直流电流;在此运行方式下，若接地极线路绝缘子串因雷击线路发生闪络后，接地极线路的直流电流通过该闪络通道、经由杆塔入地，并在绝缘子串两端形成持续性的直流电弧;不同于交流电弧，由于直流电弧电流无过零点，无法自主熄灭，容易引发持续性故障;而持续性的直流电弧将烧毁并联间隙电极、以及与并联电极并联的绝缘子串两端金具，进而发生接地极线路导线掉串故障;近年来，我国已发生多起该类故障，造成了巨大的经济损失；因此，传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护。
[0005]综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题:
在现有技术中，现有的传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护的技术问题。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法，解决了现有的传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护的技术问题，实现了能够有效释能的同时不容易造成故障，且无需定期维护的技术效果。
[0007]为解决上述技术问题，本申请一方面提供了一种接地极线路电容式释能间隙装置，所述释能间隙装置包括: 冲击电容器、导线侧电极、杆塔侧电极、金属连杆、电流引线、支撑绝缘子、，其中，支撑绝缘子安装在杆塔上，冲击电容器固定在支撑绝缘子上，金属连杆一端与冲击电容器的高压端连接，金属连杆的另一端与杆塔侧电极连接，电流引线一端与冲击电容器的低压端连接，电流引线的另一端与杆塔塔身连接，导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方。
[0008]其中，本申请中接地极线路电容式释能间隙装置的工作原理为，请参考图1，图1为电容式释能间隙装置电路原理图，其中，Ia-绝缘子串等效间隙；2a_绝缘子串等效电容；3a_并联间隙;4a_并联间隙等效电容;5a_冲击电容器;6a_横担以上塔身等效阻抗;7a_横担及部分杆塔塔身等效阻抗;8a-杆塔底部等效阻抗；9a_接地阻抗；1a-接地极线路导线；I Ia-接地极线路地线。
[0009]其中，导线侧电极与杆塔侧电极之间的间隙组成并联间隙，绝缘子串等效间隙一端与横担以上塔身等效阻抗连接后与接地极线路地线连接，绝缘子串等效间隙另一端与并联间隙一端连接，并联间隙另一端与冲击电容器一端连接，冲击电容器另一端与杆塔底部等效阻抗连接，杆塔底部等效阻抗与接地阻抗连接后接地，绝缘子串等效间隙两端并联有绝缘子串等效电容，并联间隙两端并联有并联间隙等效电容，横担及部分杆塔塔身等效阻抗一端与横担以上塔身等效阻抗连接，横担及部分杆塔塔身等效阻抗另一端与杆塔底部等效阻抗连接，接地极线路导线连接在绝缘子串等效间隙与并联间隙之间。
[0010]其中，电容式释能间隙装置电路的工作原理为:在接地极线路遭受较大幅值雷击后，释能间隙装置的并联间隙先于绝缘子串闪络;释能间隙装置的冲击电容器通过闪络通道与接地极线路、杆塔阻抗、接地阻抗构成振荡回路，使得闪络通道电流多次过零，促进闪络电弧灭弧；即便闪络电弧未能在振荡期间熄灭，冲击电容器亦可在振荡过程后阻断电弧的直流维持电流，从而熄灭电弧。
[0011]其中，所述导线侧电极具体为圆形电极，为电弧根部提供了运动途径，防止电弧根部长期烧蚀同一个位置，造成电极损坏。
[0012]其中，并联间隙尺寸为绝缘子串干弧距离的75%至85%，保证了电容式释能间隙装置能够先于绝缘子串闪络，且安装了电容式释能间隙装置后的接地极线路绝缘水平降低程度有限。
[0013]其中，所述杆塔侧电极具体为弧形电极。并联间隙电极采用向外弧形结构，电弧向外运动，利于电弧熄灭。
[0014]其中，冲击电容器为能够短时充放电的高压电容器，在并联间隙闪络后，其与与接地极线路、杆塔阻抗、接地阻抗构成振荡回路，使得闪络通道电流多次过零，促进闪络电弧灭弧;且可以阻断电弧的直流维持电流，从而熄灭电弧。
[0015]另一方面，本申请还提供了一种接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，所述安装方法包括:
步骤1:安装固定杆塔侧电极的支撑绝缘子；
步骤2:将导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方；
步骤3:安装杆塔侧电极，并调整并联间隙尺寸；
步骤4:在杆塔上安装冲击电容器的支撑绝缘子，并将冲击电容器固定于支撑绝缘子上； 步骤5:使用金属连杆连接冲击电容器高压端与杆塔侧电极，使用电流引线连接冲击电容器低压端与杆塔塔身。
[0016]其中，所述步骤I还包括根据杆塔塔头结构、绝缘子串长、并联间隙预计尺寸，设计杆塔侧电极的布置位置。
[0017]其中，所述导线侧电极具体为圆形电极。
[0018]其中，并联间隙尺寸为绝缘子串干弧距离的75%至85%。
[0019]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点:
由于采用了将接地极线路电容式释能间隙装置设计为包括:冲击电容器、导线侧电极、
杆塔侧电极、金属连杆、电流引线、支撑绝缘子，其中，支撑绝缘子安装在杆塔上，冲击电容器固定在支撑绝缘子上，金属连杆一端与冲击电容器的高压端连接，金属连杆的另一端与杆塔侧电极连接，电流引线一端与冲击电容器的低压端连接，电流引线的另一端与杆塔塔身连接，导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方的技术方案，即在接地极线路遭受较大幅值雷击后，释能间隙装置的并联间隙先于绝缘子串闪络;释能间隙装置的冲击电容器通过闪络通道与接地极线路、杆塔阻抗、接地阻抗构成振荡回路，使得闪络通道电流多次过零，促进闪络电弧灭弧；即便闪络电弧未能在振荡期间熄灭，冲击电容器亦可在振荡过程后阻断电弧的直流维持电流，从而熄灭电弧，所以，有效解决了现有的传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护的技术问题，实现了能够有效释能的同时不容易造成故障，且无需定期维护的技术效果。
[0020]进一步的，在并联间隙闪络期间，冲击电容器和雷电通道阻抗、接地极线路阻抗构成振荡回路，使通过间隙的电流形成振荡，多次过零，利于闪络电弧熄灭。
[0021]进一步的，在电弧建立后，并联间隙电极采用向外弧形结构，电弧向外运动，利于电弧熄灭。
[0022]进一步的，在电弧建立后，维持电弧燃烧的能量主要由接地极线路流过的直流电流提供，由于冲击电容器的隔直效果，可以迅速降低通过并联间隙的电流，从而熄灭电弧。
【附图说明】
[0023]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为使用本发明后的释能电气结构原理示意图；
图2为使用传统并联间隙的闪络电流仿真结果示意图；
图3为使用本发明的释能间隙装置的闪络电流仿真结果示意图；
图4为使用传统并联间隙的电弧直流维持电流仿真结果示意图；
图5为使用本发明的释能间隙装置的电弧直流维持电流阻断仿真结果示意图；
图6为电容式释能间隙装置的安装示意图；
图7为接地极线路电容式释能间隙装置安装方法流程示意图；
其中，Ia-绝缘子串等效间隙；2a_绝缘子串等效电容;3a_并联间隙；4a_并联间隙等效电容;5a-冲击电容器;6a_横担以上塔身等效阻抗;7a_横担及部分杆塔塔身等效阻抗;8a_杆塔底部等效阻抗;9a_接地阻抗;1a-接地极线路导线；IIa-接地极线路地线；1_冲击电容器;2-导线侧圆形电极;3-杆塔侧弧形电极;4-金属连杆;5-电流引线;6-支撑绝缘子;7-接地极线路原有绝缘子串；8-接地极线路导线;9-接地极线路杆塔。
【具体实施方式】
[0024]本发明提供了一种接地极线路电容式释能间隙装置及其安装方法，解决了现有的释能间隙装置存在传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护的技术问题，实现了能够有效释能的同时不容易造成故障，且无需定期维护的技术效果。
[0025]为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
[0026]下面结合具体实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0027]实施例一:
请参考图1-图7，本申请提供了一种电容式的释能间隙装置，其主要由冲击电容器和并联间隙串联构成(安装后的等效电路如图1所示)，包括:冲击电容器、导线侧圆形电极、杆塔侧弧形电极、金属连杆、电流引线。其有益效果是:
在并联间隙闪络期间，冲击电容器和雷电通道阻抗、接地极线路阻抗构成振荡回路，使通过间隙的电流形成振荡，多次过零(效果对比如图2-图3所示)，利于闪络电弧熄灭；在电弧建立后，并联间隙电极采用向外弧形结构，电弧向外运动，利于电弧熄灭；
在电弧建立后，维持电弧燃烧的能量主要由接地极线路流过的直流电流提供，由于冲击电容器的隔直效果，可以迅速降低通过并联间隙的电流(效果对比如图4-图5所示)，从而熄灭电弧。
[0028]释能间隙装置安装方法:
本发明提出了一种电容式释能间隙装置的安装方法(如图6-图7所示)。导线侧圆形电极通过金具固定在绝缘子串导线端的正下方;杆塔侧弧形电极和冲击电容器通过支撑绝缘子固定在杆塔上;杆塔侧弧形电极底部通过金属连杆与冲击电容器的高压端连接;冲击电容器的低压端通过电流引线与塔身连接。其有益效果是:
并联间隙与绝缘子串成“串联”布置方式，并联间隙的电弧燃烧不会损伤绝缘子表面，更加不会烧毁绝缘子串与杆塔的连接金具造成掉串故障；
可以通过调节杆塔侧弧形电极，调整并联间隙至合适尺寸；
采用支撑绝缘子固定杆塔侧弧形电极、并采用金属连杆连接，可以保证杆塔侧弧形电极、冲击电容器高压端与杆塔的绝缘距离。
[0029]首先根据杆塔塔头结构、绝缘子串长、并联间隙预计尺寸，设计杆塔侧弧形电极的布置位置，安装固定杆塔侧弧形电极的支撑绝缘子;将导线侧圆形电极通过金具固定在绝缘子串导线端的正下方;安装杆塔侧弧形电极、并微调确保并联间隙尺寸为绝缘子串干弧距离的75%?85%;
在杆塔上安装冲击电容器的支撑绝缘子，并将冲击电容器固定于支撑绝缘子上；
使用金属连杆连接冲击电容器高压端与杆塔侧弧形电极；
使用电流引线连接冲击电容器低压端与杆塔塔身。
[0030]上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点:
由于采用了将接地极线路电容式释能间隙装置设计为包括:冲击电容器、导线侧电极、杆塔侧电极、金属连杆、电流引线、支撑绝缘子，其中，支撑绝缘子安装在杆塔上，冲击电容器固定在支撑绝缘子上，金属连杆一端与冲击电容器的高压端连接，金属连杆的另一端与杆塔侧电极连接，电流引线一端与冲击电容器的低压端连接，电流引线的另一端与杆塔塔身连接，导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方的技术方案，即在接地极线路遭受较大幅值雷击后，释能间隙装置的并联间隙先于绝缘子串闪络;释能间隙装置的冲击电容器通过闪络通道与接地极线路、杆塔阻抗、接地阻抗构成振荡回路，使得闪络通道电流多次过零，促进闪络电弧灭弧；即便闪络电弧未能在振荡期间熄灭，冲击电容器亦可在振荡过程后阻断电弧的直流维持电流，从而熄灭电弧，所以，有效解决了现有的释能间隙装置存在传统结构的并联间隙及布置方式并不适用于高压直流接地极线路，而带喷气装置的主动式灭弧并联间隙则需要定期维护的技术问题，实现了能够有效释能的同时不容易造成故障，且无需定期维护的技术效果。
[0031]进一步的，在并联间隙闪络期间，冲击电容器和雷电通道阻抗、接地极线路阻抗构成振荡回路，使通过间隙的电流形成振荡，多次过零，利于闪络电弧熄灭。
[0032]进一步的，在电弧建立后，并联间隙电极采用向外弧形结构，电弧向外运动，利于电弧熄灭。
[0033]进一步的，在电弧建立后，维持电弧燃烧的能量主要由接地极线路流过的直流电流提供，由于冲击电容器的隔直效果，可以迅速降低通过并联间隙的电流，从而熄灭电弧。
[0034]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0035]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种接地极线路电容式释能间隙装置，其特征在于，所述释能间隙装置包括: 冲击电容器、导线侧电极、杆塔侧电极、金属连杆、电流引线、支撑绝缘子，其中，支撑绝缘子安装在杆塔上，冲击电容器固定在支撑绝缘子上，金属连杆一端与冲击电容器的高压端连接，金属连杆的另一端与杆塔侧电极连接，电流引线一端与冲击电容器的低压端连接，电流引线的另一端与杆塔塔身连接，导线侧电极通过金具固定在接地极线路杆塔绝缘子串导线端的下方。2.根据权利要求1所述的接地极线路电容式释能间隙装置，其特征在于，所述释能装置放电回路由冲击电容器和并联间隙串联构成。3.根据权利要求1所述的接地极线路电容式释能间隙装置，其特征在于，所述导线侧电极具体为圆形电极。4.根据权利要求1所述的接地极线路电容式释能间隙装置，其特征在于，并联间隙尺寸为绝缘子串干弧距离的75%至85%。5.根据权利要求1所述的接地极线路电容式释能间隙装置，其特征在于，所述杆塔侧电极具体为弧形电极。6.一种接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，其特征在于，所述安装方法包括: 步骤1:安装固定杆塔侧电极的支撑绝缘子； 步骤2:将导线侧电极通过金具固定在杆塔绝缘子串导线端的下方； 步骤3:安装杆塔侧电极，并调整并联间隙尺寸； 步骤4:在杆塔上安装冲击电容器的支撑绝缘子，并将冲击电容器固定于支撑绝缘子上； 步骤5:使用金属连杆连接冲击电容器高压端与杆塔侧电极，使用电流引线连接冲击电容器低压端与杆塔塔身。7.根据权利要求6所述的接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，其特征在于，所述步骤I还包括根据杆塔塔头结构、绝缘子串长、并联间隙预计尺寸，设计杆塔侧电极的布置位置。8.根据权利要求6所述的接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，其特征在于，所述导线侧电极具体为圆形电极。9.根据权利要求6所述的接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，其特征在于，并联间隙尺寸为绝缘子串干弧距离的75%至85%。10.根据权利要求6所述的接地极线路电容式释能间隙装置安装方法，其特征在于，所述杆塔侧电极具体为弧形电极。
【文档编号】H01T4/08GK105932547SQ201610455485
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】谢施君, 郭蓉萍, 李建明, 罗涛, 刘凡, 张榆, 周悦
【申请人】国网四川省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司