多管液态反冲灭弧装置的制作方法

1.本发明涉及防雷灭弧技术领域，尤其涉及多管液态反冲灭弧装置。


背景技术：

2.并联间隙因其结构简单、安装方便、价格低廉，已广泛应用到各电压等级线路中。日本、德国、法国等从20世纪60年代己开始研究在架空送电线路上使用并联间隙。中国也研制了不同电压等级的并联间隙防雷保护装置。但由于并联间隙装置结构简单，会造成雷击跳闸率增加，同时使得断路器因频繁带负荷切断短路电弧而缩短寿命；并联间隙必须与自动重合闸配合使用才能发挥其保护作用。另外，长时间工频电弧灼烧会引起绝缘子损坏以及导线断线等事故，因此研制可自行熄弧的并联间隙装置十分必要。
3.针对普通并联间隙自熄弧能力弱，缺乏快速灭弧能力、易发生线路绝缘子闪络，产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具的缺陷，研究出了一种多管液态反冲灭弧装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供多管液态反冲灭弧装置，解决现有并联间隙自熄弧能力弱，缺乏快速灭弧能力、易发生线路绝缘子闪络，产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具的缺陷的技术问题。通过电弧自身能量加热陶瓷管内气体，使陶瓷管内的温度升高、压强增大，进而电弧喷射出腔室，外遇到冷空气冷却灭弧。
5.本发明利用电弧自身的能量加热陶瓷管内气体，使陶瓷管内的温度升高、压强增大，进而电弧喷射出腔室，避免雷击跳闸的发生。电弧逐个经过各个反冲管的同时，雷电流释放能量的时间明显延长，减小了瞬时大电流对电子设备和建筑物造成危害。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.多管液态反冲灭弧装置，包括倾斜反冲装置和竖向反冲装置，倾斜反冲装置与竖向反冲装置不平行且不垂直设置，倾斜反冲装置和竖向反冲装置内分别设置有倾斜反冲管绝缘液体和竖向管绝缘液体，倾斜反冲装置倾斜向上设置，倾斜反冲装置和竖向反冲装置处设置有金属电极。
8.进一步地，倾斜反冲装置包括倾斜反冲管、倾斜反冲管底部电极和绝缘材料，倾斜反冲管底部电极设置在倾斜反冲管的底部并接地设置，倾斜反冲管的另一开口端设置在金属电极上，金属电极与倾斜反冲管底部电极之间设置有绝缘材料，绝缘材料包裹在倾斜反冲管的外侧。
9.进一步地，竖向反冲装置包括金属板、竖向管和竖向管底部电极，金属板设置在竖向管的顶部，并与金属电极连接，竖向管底部电极设置在竖向管的底部并接地。
10.进一步地，竖向管设置为u型反冲管，u型反冲管一边的高度比另一边的高度高，高的一边与金属板连接，另一边设置为喷口，竖向管绝缘液体没过u型反冲管的底端。
11.进一步地，竖向管设置为直型反冲管，直型反冲管的侧边设置有直型反冲管喷口，竖向管底部电极密封固定设置在直型反冲管的底部，竖向管绝缘液体的高度比直型反冲管
喷口的高度低。
12.进一步地，竖向管与金属电极之间设置有密封管，金属板设置在密封管的顶部，密封管底板设置在密封管的底部，且为金属电极，密封管充满密封管绝缘油，密封管底板设置在竖向管的顶部。
13.进一步地，u型反冲管灭弧的过程为：当雷击杆塔或输电线路，空气击穿形成电弧后引起液电效应，空气被击穿在u型管内的金属电极间形成电弧，电弧在含有液体的u型管内放电，放电通道中的部分液体瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波。但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出超高功率的力学效应，在u性管中形成冲击作用力，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，冲击电弧并使其截断。
14.剩余能量通过金属电极在陶瓷管内形成电弧，当电弧进入含有液体的陶瓷管时，液相放电所产生的等离子体温度高达1500
‑
3000k。陶瓷管内产生的高温、高压无法及时向外泄露。冲击波在陶瓷管的内壁面上来回反射，产生反射冲击波，从电弧入口喷出。
15.陶瓷管内的长电弧的能量大，反冲作用力也大：陶瓷管的长度达50mm，直径达10mm，所以雷击后在陶瓷管内形成的电弧长度足够长。反冲的原理就是利用长电弧自身具有的能量进行灭弧，在陶瓷管中形成的电弧越长，帕斯卡效应就越明显，陶瓷管内的压力也越大，截断电弧的冲击力也就越大。
16.通过两个反冲管形成逐级衰减电弧强度的多级反冲能力：在冲击电弧的起始阶段就开始对局部冲击放电的电弧进行反冲灭弧抑制，对贯穿性闪络实施多点同步截断电弧。每一级反冲灭弧从反冲管底部流出的离子数量远远小于导入的离子数。所以从反冲管进入下一级的离子数也几乎为零，反冲对电弧强度的衰减作用十分巨大。电弧在经过第一个反冲管的作用后能量已经大大削减，剩余电弧进入第二个反冲管，再次进行反冲作用削弱电弧能量。整个过程中，反冲管起到摧毁冲击建弧通道，抑制工频建弧过程，降低绝缘子被击穿的几率，延长绝缘子的使用寿命的作用。
17.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
18.本发明雷电流通过多个反冲管构成灭弧通道泄入大地。多管间的空气间隙延长了雷电流的入地时间，使电弧在反冲管内停留时间增加，减小了瞬时大电流对电子设备和建筑物造成危害，增加了多个电弧断口点，对贯穿性闪络实施多点同步截断电弧，把长电弧分割成短电弧并逐级熄灭短电弧单元，提高了对长电弧的灭弧能力，有效抑制了电弧的重燃。
附图说明
19.图1是本发明第一种结构示意图；
20.图2是本发明第二种结构示意图；
21.图3是本发明第三种结构示意图；
22.图4是本发明密封管高压密封结构示意图；
23.图5是本发明密封管外部加固结构示意图。
24.附图中，1
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倾斜反冲管，2
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倾斜反冲管底部电极，3
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倾斜反冲管绝缘液体，4
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绝缘材料，5
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金属电极，6
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金属板，7
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u型反冲管，8
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竖向管底部电极，9
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竖向管绝缘液体，10
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直型反冲管，11
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直型反冲管喷口，12
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密封管，13
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密封管底板，14
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密封管绝缘油。
具体实施方式
25.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
26.实施例1：
27.如图1所示，多管液态反冲灭弧装置，包括倾斜反冲装置和竖向反冲装置，倾斜反冲装置与竖向反冲装置不平行且不垂直设置，倾斜反冲装置和竖向反冲装置内分别设置有倾斜反冲管绝缘液体3和竖向管绝缘液体9，倾斜反冲装置倾斜向上设置，倾斜反冲装置和竖向反冲装置处设置有金属电极5。倾斜反冲装置和竖向反冲装置进行二次灭弧，同时两者的灭弧的方向不一样，可以更好的灭弧，通过空气击穿形成电弧后引起液电效应、陶瓷管内的长电弧的能量大，反冲作用力也大和通过两个反冲管形成逐级衰减电弧强度的多级反冲能力进行灭弧，实现了快速的灭弧。
28.空气击穿形成电弧后引起液电效应：当雷击杆塔或输电线路，空气被击穿在u型管内的金属电极间形成电弧，电弧在含有液体的u型管内放电，放电通道中的部分液体瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波。但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出超高功率的力学效应，在u性管中形成冲击作用力，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，冲击电弧并使其截断。
29.剩余能量通过金属电极在陶瓷管内形成电弧，当电弧进入含有液体的陶瓷管时，液相放电所产生的等离子体温度高达1500
‑
3000k。陶瓷管内产生的高温、高压无法及时向外泄露。冲击波在陶瓷管的内壁面上来回反射，产生反射冲击波，从电弧入口喷出。
30.陶瓷管内的长电弧的能量大，反冲作用力也大：陶瓷管的长度达50mm，直径达10mm，所以雷击后在陶瓷管内形成的电弧长度足够长。反冲的原理就是利用长电弧自身具有的能量进行灭弧，在陶瓷管中形成的电弧越长，帕斯卡效应就越明显，陶瓷管内的压力也越大，截断电弧的冲击力也就越大。
31.通过两个反冲管形成逐级衰减电弧强度的多级反冲能力：在冲击电弧的起始阶段就开始对局部冲击放电的电弧进行反冲灭弧抑制，对贯穿性闪络实施多点同步截断电弧。每一级反冲灭弧从反冲管底部流出的离子数量远远小于导入的离子数。所以从反冲管进入下一级的离子数也几乎为零，反冲对电弧强度的衰减作用十分巨大。电弧在经过第一个反冲管的作用后能量已经大大削减，剩余电弧进入第二个反冲管，再次进行反冲作用削弱电弧能量。整个过程中，反冲管起到摧毁冲击建弧通道，抑制工频建弧过程，降低绝缘子被击穿的几率，延长绝缘子的使用寿命的作用。
32.本发明实施例中，倾斜反冲装置包括倾斜反冲管1、倾斜反冲管底部电极2和绝缘材料4，倾斜反冲管底部电极2设置在倾斜反冲管1的底部并接地设置，倾斜反冲管1的另一开口端设置在金属电极5上，金属电极5与倾斜反冲管底部电极2之间设置有绝缘材料4，绝缘材料4包裹在倾斜反冲管1的外侧。
33.本发明实施例中，竖向反冲装置包括金属板6、竖向管和竖向管底部电极8，金属板6设置在竖向管的顶部，并与金属电极5连接，竖向管底部电极8设置在竖向管的底部并接
地。竖向管设置为u型反冲管7，u型反冲管7一边的高度比另一边的高度高，高的一边与金属板6连接，另一边设置为喷口，竖向管绝缘液体9没过u型反冲管7的底端。
34.u型管竖直放置，u型管内部装有少量液体，且u型管的底端设有金属电极，u型管右侧上端采用金属电极密封，u型管左侧开口；陶瓷管上端口设有金属电极，u型管与陶瓷管之间呈一定角度，且采用金属电极连接；陶瓷管下端口通过金属电极连接接地端。
35.当雷击杆塔或输电线路，会在含有液体的u型管内形成电弧，产生液电效应，形成强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。剩余能量通过金属电极从u型管传递到陶瓷管内，电弧在装有液体的陶瓷管内放电，同样会引起液电效应的作用，形成强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。剩余的少许能量通过接地端接地。
36.实施例2：
37.如图2所示，该实施例与实施例1不同的是，竖向管设置为直型反冲管10，直型反冲管10的侧边设置有直型反冲管喷口11，竖向管底部电极8密封固定设置在直型反冲管10的底部，竖向管绝缘液体9的高度比直型反冲管喷口11的高度低。
38.设计了多管液态反冲的灭弧路径。带岔口的陶瓷管1竖直放置，陶瓷管1内部含有少量液体，且陶瓷管1的上下端采用圆柱状金属板密封；陶瓷管2上端口设有金属电极，陶瓷管1与陶瓷管2之间呈一定角度，且采用金属电极连接；陶瓷管2下端口通过金属电极连接接地端。
39.当雷击杆塔或输电线路，会在陶瓷管1内形成电弧，产生液电效应，形成强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。剩余能量通过金属电极从陶瓷管1传递到陶瓷管2内，电弧在装有液体的陶瓷管2内放电，同样会引起液电效应的作用，形成强大的冲击波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。剩余的少许能量通过接地端接地。
40.实施例3：
41.如图3所示，该实施例与实施例1和2不同的是，竖向管与金属电极5之间设置有密封管12，金属板6设置在密封管12的顶部，密封管底板13设置在密封管12的底部，且为金属电极，密封管12充满密封管绝缘油14，密封管底板13设置在竖向管的顶部。改密封结构通过帕斯卡效应进行熄灭电弧。
42.形成帕斯卡效应，当电弧形成时，由于是密闭的结构，电弧会挤压液体，使得液体产生向外的压力，然后由于侧壁的将作用力反冲回来，作用力直接指向中心的电弧处，能够快速的把电弧熄灭。
43.帕斯卡效应进一步增强液电效应：帕斯卡原理是指：“不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后，此压力增值瞬时间传至静止流体各点”，即压强等于作用压力除以受力面积。
44.当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的液体施加了一定的压强。根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递。则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的液体介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹，形成方向指向陶瓷管中心的作用力，进一步增强了液电效应中产生的冲击压力，达到截断电弧的目的。且在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也
就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大。考虑到电弧作用时间短，其作用效果在瞬间即形成强大的反冲压力作用回电弧本身，而电弧在建弧初期电流较弱，自磁压缩形成的维持电弧的电场力较小，从而形成远超电弧维持洛伦兹力压强的巨大冲击力，瞬间将电弧掐断。
45.密封管12内设置有高压密封结构和外部加固结构。
46.密封管12的高压密封结构包括塑胶套21、不锈钢垫圈22、o型环23、钢套24、密封硅胶25和挤压固定块26，电极嵌套在密封硅胶25内，密封硅胶25密封设置在陶瓷管的两端，钢套24紧固在密封硅胶25与陶瓷管的连接处的外侧，塑胶套21套设在钢套24和陶瓷管的外侧。不锈钢垫圈22垫设在电极的前端，o型环23设置在密封硅胶25与陶瓷管接触处之间。挤压固定块26设置在密封硅胶25的外侧，挤压固定块26上设置有螺栓孔27，螺栓孔27与不锈钢垫圈22接触设置。密封硅胶25设置为“t”型结构硅胶，“t”型结构硅胶的底部设置为球面凹型结构。
47.外壳以塑胶绝缘材料制成，目的是起到固定陶瓷管的作用；钢套安装在陶瓷管的两端，固定陶瓷管的端部，防止产生的高强度压力将陶瓷管机械变形；呈半弧形的硅胶包裹着上下电极，在上下电极灭弧时狭小空间，面积小，产生压力分散现象，用半弧形的硅胶包裹电极可以将压力波聚焦，灭弧通道的压力提高数倍，有效遮断电弧。由螺丝向不锈钢垫圈和硅胶组合体产生推力，使其与o型环、陶瓷管紧密配合，达到高压密封的目的，很好地防止了高强度压力外泄，能够保证产生的高强度压力最大化作用在电弧上。
48.当装置遭到雷击后，产生液电效应，形成强大的冲击压力波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。同时，给陶瓷管内的灭弧液体施加了一定的压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递，必将在陶瓷管的内壁上产生更大的作用力。该作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向陶瓷管中心的作用力，达到截断电弧，减小电流的幅值大小，降低雷电波的陡度，延长电弧的放电时间的目的，有效灭弧，结构简单，密封性能好。
49.密封管12的外部加固结构包括顶部套盖板31、绝缘螺杆33、底部套盖板34和绝缘覆盖层35，顶部套盖板33设置在高压密封装置的顶部，底部套盖板34设置在高压密封装置的底部，绝缘螺杆33穿过顶部套盖板31和底部套盖
50.板34，并固定设置，绝缘覆盖层35设置在高压密封装置的外侧，顶部套盖板31和底部套盖板34分别顶住挤压固定块26，同时顶部套盖板31和底部套盖板34设置有螺孔。固定效果更好，是的整个灭弧装置能后承受更大的压力。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。