一种抑制雷电波的磁环装置

1.本发明属于电力保护器件技术领域，具体涉及一种抑制雷电波的磁环装置。


背景技术：

2.随着电力系统的迅速发展，生产的电也需要更远的距离传输，在传输路径上拥有着众多的电力设备，如变压器，断路器等，同时还有监测输电网络实时状态的二次设备如ftu，故障指示器等。由于输电网络的庞大，其产生风险的可能性就会极大地增加，再加上户外众多的不确定因素，风险更是几何倍数增加，其中就雷电在电力系统中的危害也十分严重和常见。
3.由于雷电波具有波前电压较陡的特性，传播到主变压器中电压在绕组上成近似指数分布，使得首端绝缘承受较高的电压差从而击穿绝缘；而雷电波的谐波分量也可能会在变压器绕组中引起共振，击穿变压器绝缘；电力传输网络的瓷瓶也深受其害，由于雷电波有特别高的幅值，短时间内急剧增大，特别容易击穿瓷瓶，损坏电力线路；而对于其在线监测的二次设备，雷电波的危害是极为恐怖的，一旦有雷电波打入，相对于二次设备使用电压来说，雷电波的幅值无可比拟，所有的组件都难以幸免。
4.目前国内外常用的有安装引弧间隙、避雷器的方式降低雷电波的风险。引弧间隙的原理是找一个可以释放雷电电流的点，安装引弧间隙将线路上的点直接引入地下，起到保护线路的作用，但此应用范围较窄，无法保护到多传输的线路上，仅对较为偏僻的地方适用。而安装避雷器的的原理是在保护点上并联避雷器，在没有雷电的时候避雷器相当于与大地断路，当遇上雷电的时候，避雷器相当于与大地断路，直接将电压降低电流流入大地，这样的方法有效地将雷电波引入大地，对保护设备起到了避雷效果，但避雷器是一次性使用，雷电击穿后便需要更换也不容易被发现，这便给保护设备增加了不确定性，同时增加风险。
5.日本采用负保护角和绝缘子串加装招弧角的方式来防雷。日本这方面应用很广，前者通过增强屏蔽能力减少绕击概率，后者通过减小雷击闪络后短路电流的破坏作用减小雷击事故率。换一种说法则是利用串联环形外间隙金属氧化物避雷器的方式加强该线路的防雷能力。这种方法虽然对整个线路保护都有非常好的效果，但价格昂贵，施工复杂。
6.因此研究雷电波能更加经济有效地抑制，使其对电网线路不会产生危害对电力系统有着重要意义。


技术实现要素：

7.为了解决上述技术问题，本发明设计了一种抑制雷电波的磁环装置，设计高频磁环套接于待保护的设备上，以解决上述的传统的雷电波抑制价格昂贵、操作复杂、稳定性差的问题。
8.为了达到解决上述技术问题的技术效果，本发明是通过以下技术方案实现对的：一种抑制雷电波的磁环装置，其特征在于，包括：壳体、磁环组件；
9.所述磁环组件固定设置在壳体中，以壳体为载体包覆于电缆外周；
10.所述磁环组件包括半圆弧磁体，以及环绕在该半圆弧磁体外周的漆包线，所述漆包线的两端固定连接有阻尼电阻；
11.进一步的，所述壳体呈半圆筒状，两两通过螺栓固定拼接构成装置整体外壳，所述半圆弧磁体设置多块，规则排列布置于壳体内，所述壳体中填充有有机硅弹性胶；
12.进一步的，所述漆包线绕半圆弧磁体两匝以上；
13.进一步的，所述阻尼电阻焊接于漆包线两端；
14.本发明的有益效果是：
15.本发明提供了一种抑制雷电波的磁环装置，以磁环、线圈和阻尼电阻构建了一抗组元件，通过不同特性磁环的电磁干扰对其雷电波各能量段的吸收，并以热能的形式散热出去，能够解决高压配网线路中的雷电波冲击损坏，以及保护与配网线路直接或间接相连的一二次设备，提升电力系统的稳定性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1是一种抑制雷电波的磁环装置的整体结构示意图；
18.图2是一种抑制雷电波的磁环装置的磁环组件及其附属结构示意图；
19.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
20.1-阻尼电阻，2-漆包线，3-半圆弧磁体，4-壳体，5-磁环组件，6-电缆。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
22.实施例1
23.参阅图1至图2所示，一种抑制雷电波的磁环装置，其特征在于，包括：壳体4、磁环组件5；
24.所述磁环组件5固定设置在壳体4中，以壳体4为载体包覆于电缆6外周；
25.所述磁环组件5包括半圆弧磁体3，以及环绕在该半圆弧磁体3外周的漆包线2，所述漆包线2的两端固定连接有阻尼电阻1；
26.所述壳体4呈半圆筒状，两两通过螺栓固定拼接构成装置整体外壳，所述半圆弧磁体3设置多块，规则排列布置于壳体4内，所述壳体4中填充有有机硅弹性胶；
27.所述漆包线2绕半圆弧磁体3两匝以上；
28.所述阻尼电阻1焊接于漆包线2两端；
29.本发明提供的一种雷电波抑制装置，能够解决高压配网线路中的雷电波冲击损坏
程度，以及保护与配网线路直接或间接相连的一二次设备，提升电力系统的稳定性。
30.其原理是在保护设备前或者传输路径中的电缆上套接上本发明的雷电抑制装置，相当于在电缆上串接了一个阻抗元件，低频段时(工频)阻抗主要有电感的感抗构成，两个半圆弧磁环3组成的磁环整体损耗能量极小。由于半圆弧磁环3的磁导率较高,电感量较大，电磁干扰被反射而受到抑制，整个器件是一个低损耗、高q值的电感，容易发生谐振，这时抗干扰能力变弱；在高频段时(雷电波)半圆弧磁环3的磁导率变低，半圆弧磁环3整体的电感量减小，感抗分量减小；同时随着频率升高，两半圆弧磁环3组成的整体损耗主要是涡流损耗增大半圆弧磁环3的电阻成分随之增加。
31.高频下两半圆弧磁环3组成的阻抗主要由电阻成分构成，随着频率升高，总阻抗增长较快，通过半圆弧磁环3的电磁干扰波将被其吸收，并以热能的形式散发出去；磁环外接阻尼电阻1的漆包线2在半圆弧磁环3内磁感线突增时感应出电流并消耗，扩大整体可吸收的雷电波能量。
32.实施例2
33.本实施为基于上述实施例1的一种雷电波抑制装置的进一步优选实施；
34.半圆弧磁环3：材料优选于铁氧体以及铁氧体材料磁环为主体搭配纳米晶材料的磁环，其目的为扩大半圆弧磁环3的带宽，使其在雷电波不同频段都能起到优秀的抑制作用；铁氧体有着较高的初始磁导率，适合用于吸收雷电波较大的冲击能量，并且铁氧体磁环的工作频率在100khz-1mhz之间，对国家标准雷电300khz上下有着较强的效果；纳米晶磁环的工作频率为10khz-200khz，且有着较强的磁饱和特性，大约在1.2t，可以有效抑制雷电波低频的能量；半圆弧磁环3的内径根据高压电缆的外径选择，留有一定绕线的空间即可，常用内径27mm-40mm之间，外径常用55mm-70mm，高度常用25mm；半圆弧磁环3开口相对套于电缆上且两开口地方紧密贴合。
35.漆包线2：材料优选内部由多根细铜丝绞合而成，有利于高频情况下的感应电流通过，较大吸收半圆弧磁环3中的部分能量转化为电能，间接提升半圆弧磁环3的磁饱和特性；漆包线2绕制在半圆弧磁环3上，匝数优选于三圈，线径约为1.5mm，留下的两个端口设于半圆弧磁环3外径外表面。
36.阻尼电阻1：用于消耗漆包线产生的部分能量，其优选于体积小巧，寄生电感较小的阻尼电阻1，其阻值过大阻碍消耗的能量，阻值过小会影响半圆弧磁环3能量的吸收，最优阻值与半圆弧磁环3的等效电阻相匹配，计算公式为r0＝kr＝kρl/s，r是半圆弧磁环3的等效电阻，ρ是半圆弧磁环3的电阻率，l是半圆弧磁环3的有效长度，s是半圆弧磁环3的有效截面积，k是系数，其最佳取值范围为5至30。
37.壳体4：采用高强度的bmc材料，具有良好的防水性能，耐高温性能，阻燃性能以及绝缘性能，在面对于户外的恶劣环境的条件下也能表现良好，延长使用寿命；其外形是中间为内径55mm长约700mm的空心半圆柱，两端为小圆内径23mm大圆内径55,mm长约60mm的空心半圆台组合而成，厚度均为3mm；半圆弧磁环3外径与绕制的漆包线2贴于空心半圆柱内表面，多个均匀紧密排列，采用高导热耐高温的有机硅弹性胶灌封，另外一半也如此以至于两半电力绝缘固定套可紧密夹在高压电缆6上，其中的半圆弧磁环3也必须紧密贴合，两端空心圆台内再灌封上高强度胶使夹在电缆上时能紧密咬合不晃动；固定套两边均设有中间为半径5mm圆孔的固定栓，用绝缘螺栓即可将两半固定。
38.综上所述，本发明提供了一种抑制雷电波的磁环装置，以磁环、线圈和阻尼电阻构建了一抗组元件，通过磁环的电磁干扰将其雷电波吸收，并以热能的形式散热出去，能够解决高压配网线路中的雷电波冲击损坏，以及保护与配网线路直接或间接相连的一二次设备，提升电力系统的稳定性。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。