用于地线分段绝缘化的装置、保护设备及方法与流程

1.本技术涉及电气工程技术领域，具体涉及一种用于地线分段绝缘化的装置、保护设备及方法。


背景技术：

2.目前对地线进行绝缘化的改造是用绝缘子悬挂地线的方式，但是这种绝缘化改造后的地线在遭受雷击时，会产生极高的雷电过电压，该电压会沿着地线传输造成悬挂地线的绝缘子外绝缘发生闪络，进而使得绝缘子的外绝缘受损且绝缘性能大幅下降，甚至无法承受地线上的感应电压的作用。特别是冬季覆冰时，受损的绝缘子覆冰耐受电压低，进行地线融冰时融冰电压会造成绝缘子表面闪络，致使融冰失败；经过绝缘化改造后的地线，在线路正常运行时，导线对地线会产生极高的静电感应电压，地线只有接地才能确保绝缘子不发生闪络，对地线融冰时静电感应电压容易造成融冰失败，甚至损毁融冰装置，对融冰人员及设备安全构成危害。


技术实现要素：

3.本技术的目的是提供一种用于地线分段绝缘化的装置、保护设备及方法，用以解决线路运行过程中，地线出现严重覆冰时，无法对地线实施融冰的问题。
4.为了实现上述目的，本技术第一方面提供一种用于地线分段绝缘化的装置，包括：
5.地线支架，用于悬挂地线；
6.第一防雷防冰闪绝缘子，包括固定连接的第一分支、第二分支以及第三分支，其中，第一分支连接地线支架，第二分支和第三分支分别与不同的分段地线连接；
7.第二防雷防冰闪绝缘子，第二防雷防冰闪绝缘子包括第一避雷器；
8.第一避雷器的第一端连接地线支架，第一避雷器的第二端连接分段地线，以减轻雷击分段地线时造成的损伤。
9.可选地，第二防雷防冰闪绝缘子还包括支撑机构，支撑机构内嵌于第一避雷器，与地线支架连接，用于支撑分段地线，以使分段地线远离易覆冰的地面。
10.可选地，第一避雷器包括：
11.氧化锌电阻片，氧化锌电阻片套紧在第一避雷器的外部绝缘筒内，用于消除直流电流对地线产生的静电感应电压以及消除线路运行状态变化时在地线上感应的高频暂态过电压。
12.可选地，第一避雷器还包括：
13.玻璃纤维芯棒、球窝金具、球头金具以及外部伞裙；
14.其中，玻璃纤维芯棒上套有氧化锌电阻片，玻璃纤维芯棒的两端分别连接球窝金具和球头金具，外部伞裙覆盖在外部绝缘筒上，外部伞裙为大小伞结构，大小伞结构是由多个直径相等的两个大伞以及每两个相邻大伞之间的一个小伞排列组成，用于承受直流融冰电压。
15.可选地，第一防雷防冰闪绝缘子包括相互连接且呈倒y字型的第一复合绝缘子、第二复合绝缘子以及第二避雷器；第二避雷器形成第一分支，第一复合绝缘子形成第二分支，第二复合绝缘子形成第三分支；
16.第一复合绝缘子带放电间隙，第一复合绝缘子的第一端与第一分段地线连接，第一复合绝缘子的第二端与第二复合绝缘子的第一端连接；
17.第二复合绝缘子带放电间隙，第二复合绝缘子的第二端与第二分段地线连接，第一复合绝缘子和第二复合绝缘子用于间隙放电，将电流导入地下；
18.第二避雷器，第二避雷器的第一端连接地线支架，第二避雷器的第二端分别与第一复合绝缘子和第二复合绝缘子连接，用于悬挂第一分段地线和第二分段地线，以承受每个分段地线的拉伸负荷。
19.可选地，第二避雷器包括：
20.氧化锌电阻片、玻璃纤维芯棒、球窝金具、球头金具、硅橡胶伞裙和绝缘筒，其中，氧化锌电阻片套在玻璃纤维芯棒上，玻璃纤维芯棒的两端分别连接球窝金具和球头金具，绝缘筒套紧在氧化锌电阻片上，绝缘筒的外部覆盖有大小伞结构的硅橡胶伞裙。
21.可选地，地线支架的数量为至少3个，且包括第一地线支架、第二地线支架和位于第一地线支架和第二地线支架之间的剩余地线支架，第一地线支架和第二地线支架均通过第一防雷防冰闪绝缘子悬挂地线，剩余地线支架通过第二防雷防冰闪绝缘子悬挂地线。
22.本技术第二方面提供一种基塔，包括：
23.塔杆和上述用于地线分段绝缘化的装置，地线支架安装于塔杆。
24.本技术第三方面提供一种用于地线的保护设备，包括：
25.上述基塔；
26.融冰装置，融冰装置的两端分别与两条地线对应的第一防雷防冰闪绝缘子连接，用于增大地线的电流；
27.导线，用于连接两条地线的首端和/或两条地线的末端。
28.本技术第四方面提供一种地线分段绝缘化的方法，应用于上述的用于地线的保护设备，包括：
29.地线分段，将易覆冰地线从完整的地线线路中分离；
30.消除易覆冰地线上的感应电压；
31.将易覆冰地线形成通电回路；
32.对易覆冰地线融冰。
33.通过上述技术方案，通过与地线支架、分段地线连接第一防雷防冰闪绝缘子能够将易覆冰区域的地线分段；通过第二防雷防冰闪绝缘子中的第一避雷器可以减轻雷击分段地线时造成的损伤，第一避雷器的第一端连接地线支架，第二端连接分段地线。通过该技术方案可以防止雷电过电压引起地线对杆塔直接放电造成绝缘子表面绝缘损伤，从而有效防止了覆冰地线的融冰失败，且防雷防冰闪绝缘子增加了雷电放电通道的回路阻抗以及其内部的氧化锌电阻片消耗了雷电波的能量，降低了雷电流幅值，有效降低了雷电流对地线的损伤，也提升了地线融冰的安全性。
34.本技术实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
35.附图是用来提供对本技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本技术实施例，但并不构成对本技术实施例的限制。在附图中：
36.图1示意性示出了根据本技术实施例的用于地线分段绝缘化的装置的结构示意图；
37.图2示意性示出了根据本技术实施例的第一防雷防冰闪绝缘子的结构示意图；
38.图3示意性示出了根据本技术实施例的第二避雷器的剖视图；
39.图4示意性示出了本技术实施例提供的一种基塔的结构框图；
40.图5示意性示出了根据本技术实施例的用于地线的保护设备的结构框图；
41.图6示意性示出了根据本技术实施例的用于地线的保护设备的应用环境示意图；
42.图7示意性示出了根据本技术实施例的用于地线分段绝缘化的方法的流程图示意图。
43.附图标记
44.101地线支架
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102第一防雷防冰闪绝缘子
45.103第二防雷防冰闪绝缘子
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202第一复合绝缘子
46.203第二复合绝缘子
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204第二避雷器
47.301氧化锌电阻片
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302玻璃纤维芯棒
48.303球窝金具
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304球头金具
49.305硅橡胶伞裙
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306绝缘筒
50.400基塔
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401塔杆
51.402用于地线分段绝缘化的装置
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500用于地线的保护设备
52.502融冰装置
具体实施方式
53.以下结合附图对本技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术实施例，并不用于限制本技术实施例。
54.需要说明，若本技术实施方式中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置、关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
55.另外，若本技术实施方式中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施方式之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
56.图1示意性示出了本技术实施例的一种用于地线分段绝缘化装置的结构示意图。如图1所示，用于地线分段绝缘化的装置包括地线支架101，用于悬挂地线；第一防雷防冰闪绝缘子102，与地线支架101连接，用于将易覆冰区域的地线分段。其中，第一防雷防冰闪绝
缘子102包括固定连接的第一分支、第二分支以及第三分支。其中，第一防雷防冰闪绝缘子102的第一分支连接地线支架101，第一防雷防冰闪绝缘子102的第二分支和第三分支分别与不同的分段地线连接。地线支架101的两端分别和两个第一防雷防冰闪绝缘子102连接，可以构成地线分段绝缘化装置，使用该装置可以将易覆冰区域的地线从整个地线线路中分离出来，一方面可以对地线进行分段绝缘，另一方面能够在不停电的情况下对覆冰地线进行融冰操作，且不损伤绝缘子的外绝缘。第二防雷防冰闪绝缘子103，其中，第二防雷防冰闪绝缘子103包括第一避雷器。第二防雷防冰闪绝缘子103的一端悬挂分段地线的中间段，第二防雷防冰闪绝缘子103的另一端与分段地线中间段的地线支架连接，使用第二防雷防冰闪绝缘子103可以消除分段地线上的感应电压。
57.在一个实施例中，第一防雷防冰闪绝缘子102相当于一个可分段地线的防雷防冰闪绝缘子，可以由两个带放电间隙的复合绝缘子和一个避雷器组成一个“倒y”字形结构。其中，带放电间隙的复合绝缘子可以是带固定放电间隙的短复合绝缘子，且这两个带固定放电间隙的短复合绝缘子可以连接成一个“八”字形结构。一个避雷器可以是一个穿心杆结构的避雷器。
58.在一个实施例中，用于地线分段绝缘化的装置还可以包括第二防雷防冰闪绝缘子103，第二防雷防冰闪绝缘子103包括第一避雷器和支撑机构，其中，第一避雷器的第一端连接地线支架，第一避雷器的第二端连接分段地线，以减轻雷击分段地线时造成的损伤；支撑机构，支撑机构内嵌于第一避雷器，与地线支架连接，用于支撑分段地线，以使分段地线远离易覆冰的地面。
59.当地线遭受雷击时，第二防雷防冰闪绝缘子103具有释放雷电流的作用，防止雷击闪络造成绝缘子外绝缘特性损伤情况的发生。在本技术的实施例中，即使地线出现严重覆冰现象，绝缘子的外绝缘覆冰后仍然能够承受直流融冰电压的作用不发生闪络。
60.在一个实施例中，用于地线分段绝缘化的装置还包括基塔，其中地线支架101安装在基塔的塔杆上，每个基塔上至少安装有两个第一防雷防冰闪绝缘子102，且每个第一防雷防冰闪绝缘子102连接不同的地线。塔杆可以采用金属材料，相当于一根导体，用来悬挂地线，并在发生雷击地线时，雷电流可以通过塔杆流入大地。每个塔杆有两个悬挂点，每个悬挂点可以安装一个第一防雷防冰闪绝缘子，每个第一防雷防冰闪绝缘子可以将该悬挂点处的地线分段并对地绝缘。
61.在一个实施例中，地线支架101的数量为至少3个，且包括第一地线支架、第二地线支架和位于第一地线支架和第二地线支架之间的剩余地线支架。第一地线支架和第二地线支架均通过第一防雷防冰闪绝缘子悬挂地线，剩余地线支架通过第二防雷防冰闪绝缘子悬挂地线。例如，第一防雷防冰闪绝缘子102的数量可以为4个。第一地线支架两端可以安装有第一防雷防冰闪绝缘子102，第二地线支架可以安装有第一防雷放冰闪绝缘子102，用于悬挂至少两条地线。剩余地线支架可以安装第二防雷防冰闪绝缘子103。第一地线支架的两端可以各安装一个第一防雷防冰闪绝缘子102，可以通过两个第一防雷防冰闪绝缘子悬挂两条地线，并将两条地线进行分段绝缘。第二地线支架的两端可以各安装一个第一防雷防冰闪绝缘子102，可以通过两个第一防雷防冰闪绝缘子悬挂两条地线，并将两条地线进行分段绝缘。地线内部可以是钢芯绞线，外层可以是多股铝绞线，用来将电流引入大地。剩余地线支架两端还可以安装两个第二防雷防冰闪绝缘子103，用来支撑分段地线。
62.图2示意性示出了本技术实施例的第一防雷防冰闪绝缘子的结构示意图。如图2所示，在一个实施例中，第一防雷防冰闪绝缘子包括相互连接且呈倒y字型的第一复合绝缘子202、第二复合绝缘子203以及第二避雷器204。第二避雷器204形成第一分支，第一复合绝缘子202形成第二分支，第二复合绝缘子203形成第三分支。第一复合绝缘子202带放电间隙，第一复合绝缘子202的第一端与第一分段地线连接，第一复合绝缘子202的第二端与第二复合绝缘子203的第一端连接；第二复合绝缘子203，带放电间隙，第二复合绝缘子203的第二端与第二分段地线连接，第一复合绝缘子202和第二复合绝缘子203用于间隙放电，将电流导入地下。第二避雷器204，第二避雷器204的第一端连接地线支架101，第二避雷器204的第二端分别与第一复合绝缘子202和第二复合绝缘子203连接，用于悬挂第一分段地线和第二分段地线，以承受每个分段地线的拉伸负荷。
63.当地线分段处附近遭受雷击时，或者沿地线传播过来的雷电流到达分段地线的第一防雷防冰闪绝缘子处时，第一复合绝缘子202和第二复合绝缘子203的放电间隙击穿放电，雷电流通过第二避雷器204释放到大地。由于第二避雷器204的电阻和吸收能量的作用，当雷电流通过第二避雷器204后，雷电流的幅值大幅度降低，一方面可以防止髙幅值雷电流损伤地线，另一方面第一防雷防冰闪绝缘子外绝缘表面不会发生雷击闪络，也就不会受到雷电放电电弧的伤害。其中，雷击闪络是指雷击地线时，与地线连接的固体绝缘子周围的气体或者液体电介质被击穿，沿着固体绝缘子表面放电的现象。
64.图3示意性示出了本技术实施例提供的第二避雷器的内部结构图。如图3所示，可以看出，第二避雷器包括氧化锌电阻片301、玻璃纤维芯棒302、球窝金具303、球头金具304、硅橡胶伞裙305和绝缘筒306。其中，氧化锌电阻片301套在玻璃纤维芯棒302上，玻璃纤维芯棒302用于连接球窝金具303和球头金具304，绝缘筒306套紧在氧化锌电阻片301上，绝缘筒306的外部覆盖有大小伞结构的硅橡胶伞裙。
65.氧化锌电阻片301可以实现地线高阻接地，释放地线上的感应电荷。例如，当地线遭受雷击时，一方面氧化锌电阻片301小电流区的线性电阻可以大幅度降低地线上的静电感应电压，另一方面氧化锌电阻301片大电流区的非线性伏安特性还可以有效释放雷电流，防止第一防雷防冰闪绝缘子的外绝缘发生雷击闪络。玻璃纤维芯棒302是以玻璃纤维及其制品作为增强材料，以合成树脂作基本材料的一种复合材料。玻璃纤维芯棒302具有良好的绝缘性能，在高频下能够保持良好的介电性，能够用来制作绝缘体。绝缘筒306为圆筒形，材料可以是任何刚性的电绝缘材料，例如包括热固性的或者可固化的树脂(诸如，环氧树脂)。
66.在一个实施例中，用于地线分段绝缘化的装置还可以包括第二防雷防冰闪绝缘子，第二防雷防冰闪绝缘子包括第一避雷器和支撑机构。其中，第一避雷器包括氧化锌电阻片和外部绝缘筒，氧化锌电阻片套紧在第一避雷器的外部绝缘筒内。氧化锌电阻片可以是环形氧化锌电阻片，可以消除直流电流对地线产生的静电感应电压以及消除线路运行状态变化时在地线上感应的高频暂态过电压。氧化锌电阻片在小电流下具有线性电阻的特性，也就是说氧化锌电阻片的电阻值在小电流下不会随着输入电压和电流的改变而发生改变。由于直流线路不停电而产生的静电感应电压和线路运行状态发生变化时产生的高频暂态过电压都可以通过氧化锌电阻片进行消除。
67.在一个实施例中，氧化锌电阻片套紧在第一避雷器的外部绝缘筒内，用于消除直流电流对地线产生的静电感应电压以及消除线路运行状态变化时在地线上感应的高频暂
态过电压。
68.在一个实施例中，第一避雷器还包括玻璃纤维芯棒、球窝金具、球头金具以及外部伞裙。其中，玻璃纤维芯棒上套有氧化锌电阻片，玻璃纤维芯棒的两端分别连接球窝金具和球头金具，外部伞裙覆盖在外部绝缘筒上。外部伞裙为大小伞结构，大小伞结构是由多个直径相等的两个大伞以及每两个相邻大伞之间的一个小伞排列组成。第二防雷防冰闪绝缘子的外部伞裙可以采用硅橡胶材料，能够保护内部芯棒免受气候影响和电蚀影响，可以用来承受直流融冰电压。
69.图4示意性示出了本技术实施例提供的一种基塔的结构框图。如图4所示，一种基塔400，包括塔杆401，用于地线分段绝缘化的装置402，其中，塔杆401上安装有地线支架。
70.图5示意性示出了本技术实施例提供的一种用于地线的保护设备的结构框图。如图5所示，一种用于地线的保护设备500，包括：上述的基塔400；融冰装置502，融冰装置502的两端分别与两条地线对应的第一防雷防冰闪绝缘子连接，用于增大地线的电流，以加快地线上的覆冰的融化速度；导线，用于连接两条地线的首端和/或两条地线的末端，以使地线之间形成通电回路。
71.在一个实施例中，通过融冰装置502对覆冰区域的地线进行融冰，其中，融冰装置502可采用现有的通用的融冰装置，此处不再赘述。
72.图6示意性示出了根据本技术实施例的用于地线的保护设备的应用环境示意图。在对覆冰区域的地线进行融冰时，采用地线分段绝缘化装置将易覆冰区域的地线从整个地线线路中分离出来，利用导线将两条覆冰地线的首端或者末端短接，两条覆冰地线的末端或者首端连接到融冰装置上，其中融冰装置可以采用千伏直流融冰装置，对覆冰地线实施融冰操作。在本技术的实施例中，融冰装置等效于一个直流电源，拥有两个输出端子，一端为正极、一端为负极，分别和两根导线的首端或者末端连接，地线相当于电阻，以此形成一个直流回路，地线上的融冰电流就是这个直流回路中的电流，通过回路中的电流产生焦耳热来融化地线上的覆冰。在本技术的一个实施例中，可以采用千伏直流融冰装置对地线施加大电流，加快地线的融冰速度。
73.图7示意性示出了根据本技术实施例的用于地线分段绝缘化的方法的流程图示意图。如图7所示，在本技术一个实施例中，提供了一种用于地线分段绝缘化的方法，应用于上述的用于地线的保护设备，包括：
74.步骤701，地线分段，将易覆冰地线从完整的地线线路中分离。
75.步骤702，消除易覆冰地线上的感应电压。
76.步骤703，将易覆冰地线形成通电回路。
77.步骤704，对易覆冰地线融冰通。
78.第一防雷防冰闪绝缘子可以包括第一复合绝缘子、第二复合绝缘子和第二避雷器。采用第一防雷防冰闪绝缘子可以将覆冰地线从整个地线线路中分离出来，实现对覆冰地线的分段绝缘。第二防雷防冰闪绝缘子可以包括第一避雷器和支撑机构。在覆冰地线中间段的地线支架上安装第二防雷防冰闪绝缘子可以消除覆冰地线上的感应电压。采用第一防雷防冰闪绝缘子和第二防雷防冰闪绝缘子一方面可以实现覆冰地线段的绝缘化，另一方面可以满足对地线实施直流融冰的条件。
79.上述技术方案，通过第一防雷防冰闪绝缘子将覆冰地线段从整个地线中分离出
来，在不影响地线防雷功能的基础上，实现地线的分段绝缘化，可以防止雷电过电压引起地线对杆塔直接放电造成绝缘子表面绝缘损伤，从而有效防止了覆冰地线的融冰失败，且防雷防冰闪绝缘子增加了雷电放电通道的回路阻抗以及其内部的氧化锌电阻片消耗了雷电波的能量，降低了雷电流幅值，有效降低了雷电流对地线的损伤，也提升了地线融冰的安全性。
80.需要说明的是，本技术实施例不限于此，可以适用于任何用于地线分段绝缘化的场合。以上结合附图详细描述了本技术的优选实施方式，但是，本技术并不限于上述实施方式中的具体细节，在本技术的技术构思范围内，可以对本技术的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本技术的保护范围。
81.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
82.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。