一种输配电线路的灭弧装置和方法与流程

本发明涉及电力系统防护技术领域，特别涉及一种输配电线路的灭弧装置和方法。

背景技术：

信息化社会对电力供应可靠性不断提出新要求，而雷击故障率居于电力系统各类故障率之首。当雷击引起的线路过电压形成绝缘子串闪络，并发展成稳定工频电弧，将损坏绝缘子串，形成永久性故障；进而引起继电装置跳闸，重合闸失败。

防雷间隙是一种通过击穿间隙将线路上雷电流导入大地的装置，可以保护线路设备免受瞬时过电压的危害。但间隙中燃起的电弧有时不能自然熄灭，这会导致线路跳闸。因此具有有效灭弧能力的防雷间隙是防止绝缘子串损坏，减少线路故障率的重要保障。

电弧是一种大自然的气体放电现象，触头金属表面因一次电子发射导致电子逸出，间隙中气体原子或分子会因电离而产生电子和离子，当间隙中离子浓度足够大时，间隙被电击穿而发生电弧。如果间隙中不存在可以电离的介质（即真空），那么对电弧的熄灭有巨大影响。

真空电弧是指真空间隙拉开后在剧烈的场致发射和间隙的击穿下依靠触头电极高温融化，产生金属蒸气维持燃弧的电弧。当工频续流接近零时，同时触头间距的增大，真空电弧的等离子体很快向四周扩散，电弧电流过零后，触头间隙的介质迅速由导电体变为绝缘体，于是电流被分断，开断结束。

通过调查研究，申请人发现，针对输配电线路雷击闪络问题的研究，中国国内近年来开展了大量理论、试验和实际应用研究，已取得大量成果。理论研究和应用研究表明，目前现有的防雷装置虽然对防雷起到不错的效果，但仍存在不足，如灭弧器只能熄灭较小的工频电流，当用电负荷较大时，无法有效熄灭电弧，电弧会一直存在；灭弧反应速度较慢，不能快速熄灭工频电弧；间隙距离不易调节，不能调整防雷间隙的限定电压。这些问题，都将影响电力系统的稳定、安全运行，给电力系统、企业和人们的生产生活带来隐患。

技术实现要素：

为了实现上述发明目的，针对上述技术问题，本发明提供一种输配电线路的灭弧装置和方法。

其技术方案为，一种输配电线路的灭弧装置，包括设施在横担间的固定绝缘子串，固定绝缘子串上下两端分别依次设置的上端挂板、上端联板及下端挂板、下端联板与，上端联板的上部与横担连接，下端联板的下部通过u形挂环与输配电线路连接，所述固定绝缘子串一侧设置有灭弧机构，其特征在于，所述灭弧机构包括分别设置在上端联板及下端联板一侧的两个调角器，其中位于上部的调角器连接灭弧器，灭弧器连接上引弧棒的一端，下部的所述调角器连接下引弧棒的一端。

优选为，所述调角器为一矩形板，调角器的一个侧边处设置有用于和上下两个联板固定安装的联板安装孔，与联板安装孔相对的另外一个侧边的角部设置有固定孔，固定孔周边圆周阵列分布有若干调节孔。

优选为，上下两个所述调角器分别通过两个连接板与所述灭弧器及下引弧棒连接，所述连接板中部与所述固定孔对应设置连接板固定孔，连接板一端与所述调节孔对应设置一个连接板调节孔，位于上部的连接板另一端固定连接所述灭弧器，位于下部的连接板另一端固定连接所述下引弧棒。

优选为，上下两个所述引弧棒均为弯折杆状，且其自由端相对设置，两个所述引弧棒的自由端之间留有间隙。

优选为，所述灭弧器包括壳体，壳体为绝缘外壳，壳体内部分为真空灭弧腔和驱动腔，真空灭弧腔的中部设置有静触头及动触头，静触头和动触头两侧分别对应连接静导电杆和动导电杆的一端，静导电杆的另一端穿过所述壳体、且该端与所述调角器固定连接；所述动导电杆的另一端穿过所述真空灭弧腔的腔壁延伸入驱动腔内，动导电杆的该端部连接设置在驱动腔内部的衔铁；所述驱动腔内部、与衔铁对应设置有电磁驱动线圈，衔铁和电磁驱动线圈相对的一端之间留有间隙；电磁驱动线圈另一端通过固定杆连接所述上引弧棒，所述固定杆外围缠绕设置感应线圈，感应线圈导线的输出端与所述电磁驱动线圈的输入端电连接；所述固定杆为导电杆，其杆体与所述动导电杆的杆体之间通过导电连杆连接。导电连杆为连杆机构组合，包括依次铰接的三根导电杆体，导电连杆的一端与所述固定杆铰接，另一端与所述动导电杆铰接。

优选为，所述真空灭弧腔内部、位于所述静触头及动触头周围设置有主屏蔽罩。

优选为，所述真空灭弧腔内部，所述静导电杆、动导电杆的端部与真空灭弧腔腔室侧壁连接处的周围设置有端部屏蔽罩。主屏蔽罩和端部屏蔽罩均为现有技术，在此不再赘述。

优选为，所述动导电杆靠近所述动触头的一端设置有凸台，凸台与所述真空灭弧腔腔壁之间设置波纹管。

优选为，所述动导电杆和衔铁的连接处之间设置绝缘垫层；所述电磁驱动线圈与固定杆的连接处之间也设置有绝缘垫层。

基于输配电线路的灭弧装置的一种灭弧方法，

s1、在固定绝缘子串的两端并联灭弧器，及配置上下引弧棒作为保护间隙；

s2、当电压超过s1所述保护间隙的限定电压后，使保护间隙击穿，产生工频的短路续流；

s3、在s2的效果下，感应线圈中产生感应电流，并在电磁驱动线圈中产生电磁力；

s4、在s3电磁力的作用下，带动动触头，使灭弧器有效关断，保护间隙上的电弧将自然消失。

s5、当电弧消失后，感应线圈上无感应电流，电磁力消失，动触头在复位弹簧的作用下复位，重新闭合。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：对比现有的防雷间隙，该装置的优势体现在可以熄灭工频续流，保证线路不跳闸。对比氧化锌避雷器，具有关断速度快，使用寿命长，可分断工频电流大的优势；对比现有气流喷射灭弧防雷间隙技术，具有能够及时可靠地切断工频续流，可重复使用，寿命长的优势。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图。

图2为本发明实施例的调角器放大示意图。

图3为本发明实施例的灭弧器结构示意图。

图4为本发明实施例的间隙限定电压变化曲线图。

其中，附图标记为：1、固定绝缘子串；2、上端挂板；3、上端联板；4、下端挂板；5、下端联板；6、u型挂环；102、上引弧棒；103、下引弧棒；110、调角器；111、固定孔；112、固定孔；113、调节孔；200、灭弧器；201、壳体；202、真空灭弧腔；203、静触头；204、动触头；205、静导电杆；206、动导电杆；207、主屏蔽罩；208、端部屏蔽罩；209、波纹管；210、驱动腔；211、衔铁；212、电磁驱动线圈；213、固定杆；214、感应线圈；215、导电连杆；216、绝缘垫层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。当然，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

实施例1

参见图1至图3，本发明提供一种输配电线路的灭弧装置，包括设施在横担间的固定绝缘子串1，固定绝缘子串1上下两端分别依次设置的上端挂板2、上端联板3及下端挂板4、下端联板5与，上端联板3的上部与横担连接，下端联板5的下部通过u形挂环6与输配电线路连接，固定绝缘子串1一侧设置有灭弧机构，其特征在于，灭弧机构包括分别设置在上端联板3及下端联板5一侧的两个调角器110，其中位于上部的调角器110连接灭弧器200，灭弧器200连接上引弧棒102的一端，下部的调角器110连接下引弧棒103的一端。

上下两个引弧棒均为弯折杆状，且其自由端相对设置，两个引弧棒的自由端之间留有间隙。

灭弧器200包括壳体201，壳体201为绝缘外壳，壳体201内部分为真空灭弧腔202和驱动腔210，真空灭弧腔201的中部设置有静触头203及动触头204，静触头203和动触头204两侧分别对应连接静导电杆205和动导电杆206的一端，静导电杆205的另一端穿过壳体202、且该端与调角器固定连接；动导电杆206的另一端穿过真空灭弧腔202的腔壁延伸入驱动腔210内，动导电杆206的该端部连接设置在驱动腔210内部的衔铁211；驱动腔210内部、与衔铁211对应设置有电磁驱动线圈212，衔铁211和电磁驱动线圈212相对的一端之间留有间隙；电磁驱动线圈212另一端通过固定杆213连接上引弧棒102，固定杆213外围缠绕设置感应线圈214，感应线圈214导线的输出端与电磁驱动线圈212的输入端电连接；固定杆213为导电杆，其杆体与动导电杆206的杆体之间通过导电连杆215连接。导电连杆215为连杆机构组合，包括依次铰接的三根导电杆体，导电连杆215的一端与固定杆213铰接，另一端与动导电杆206铰接。

真空灭弧腔202内部、位于静触头203及动触头204周围设置有主屏蔽罩207。

真空灭弧腔202内部，静导电杆205、动导电杆206的端部与真空灭弧腔202腔室侧壁连接处的周围设置有端部屏蔽罩208。主屏蔽罩207和端部屏蔽罩208均为现有技术，在此不再赘述。

动导电杆206靠近动触头204的一端设置有凸台，凸台与真空灭弧腔202腔壁之间设置波纹管209。波纹管209的作用是作为密封装置进行动密封。

动导电杆206和衔铁211的连接处之间设置绝缘垫层216；电磁驱动线圈212与固定杆212的连接处之间也设置有绝缘垫层216。

动导电杆206和真空灭弧腔202墙壁的连接处设置有套管。

本发明使用时，利用真空(真空度为10-4mm汞柱以下)具有良好的绝缘性能和耐弧性能等特点，将真空灭弧器的触头部分安装在真空灭弧腔内而制成的灭弧器，靠密封在真空中的动静触头分断来实现抑制工频续流的效果。未发生雷击时，触头处于闭合状态，防雷间隙并联在绝缘子两端。当发生雷击时，输配电线路上产生较大的雷电流和雷电压，当雷电压超过保护间隙的限定电压后，使防雷间隙击穿，产生工频的短路续流。此时感应线圈中产生感应电流，并在电磁驱动线圈中产生电磁力，吸引衔铁动作，带动动触头，使真空灭弧器有效关断，防雷间隙上的电弧将自然消失。当电弧消失后，感应线圈上无感应电流，电磁力消失，动触头在弹簧的作用下复位，重新闭合，等待下次雷击的来临。

针对输配电线路中产生操作过电压时，本装置也能迅速起到作用，产生防过高压且迅速灭弧的效果。

实施例2

在实施例1的基础上，基于输配电线路的灭弧装置的一种灭弧方法：

s1、在固定绝缘子串的两端并联灭弧器，及配置上下引弧棒作为保护间隙；

s2、当电压超过s1保护间隙的限定电压后，使保护间隙击穿，产生工频的短路续流；

s3、在s2的效果下，感应线圈中产生感应电流，并在电磁驱动线圈中产生电磁力；

s4、在s3电磁力的作用下，带动动触头，使灭弧器有效关断，保护间隙上的电弧将自然消失。

s5、当电弧消失后，感应线圈上无感应电流，电磁力消失，动触头在复位弹簧的作用下复位，重新闭合。

实施例3

在实施例1的基础上，调角器110为一矩形板，调角器110的一个侧边处设置有用于和上下两个联板固定安装的联板安装孔111，与联板安装孔111相对的另外一个侧边的角部设置有固定孔112，固定孔周边圆周阵列分布有若干调节孔113。

上下两个调角器110分别通过两个连接板与灭弧器200及下引弧棒103连接，连接板中部与固定孔112对应设置连接板固定孔，连接板一端与调节孔113对应设置一个连接板调节孔，位于上部的连接板另一端固定连接灭弧器200，位于下部的连接板另一端固定连接下引弧棒103。

调角器110的调整角度幅度为90°。

极间距离可根据限定电压的要求，依照图4调整相应的距离。

实施例4

一种灭弧器，包括壳体201，壳体201为绝缘外壳，壳体201内部分为真空灭弧腔202和驱动腔210，真空灭弧腔201的中部设置有静触头203及动触头204，静触头203和动触头204两侧分别对应连接静导电杆205和动导电杆206的一端，静导电杆205的另一端穿过壳体202、且该端与调角器固定连接；动导电杆206的另一端穿过真空灭弧腔202的腔壁延伸入驱动腔210内，动导电杆206的该端部连接设置在驱动腔210内部的衔铁211；驱动腔210内部、与衔铁211对应设置有电磁驱动线圈212，衔铁211和电磁驱动线圈212相对的一端之间留有间隙；电磁驱动线圈212另一端通过固定杆213连接上引弧棒102，固定杆213外围缠绕设置感应线圈214，感应线圈214导线的输出端与电磁驱动线圈212的输入端电连接；固定杆213为导电杆，其杆体与动导电杆206的杆体之间通过导电连杆215连接；

真空灭弧腔202内部、位于静触头203及动触头204周围设置有主屏蔽罩207；

真空灭弧腔202内部，静导电杆205、动导电杆206的端部与真空灭弧腔202腔室侧壁连接处的周围设置有端部屏蔽罩208；

动导电杆206靠近动触头204的一端设置有凸台，凸台与真空灭弧腔202腔壁之间设置波纹管209；

动导电杆206和衔铁211的连接处之间设置绝缘垫层216；电磁驱动线圈212与固定杆212的连接处之间也设置有绝缘垫层216。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。