一种双向直角对吹式混合气流灭弧防雷器

技术领域

本发明涉及输电线路的防雷装置技术领域，特别涉及一种双向直角对吹式混合气流灭弧防雷器。

背景技术

输电线路防雷一直都是电力部门防雷工作的重要内容，雷电故障仍然是影响电网安全的重要因素之一。输电线路发生雷击时引起的冲击闪络，导致线路绝缘子闪络，继而产生很大的工频续流，损坏绝缘子串及金具，导致线路事故。对此电力部门一般采用在输电线路加装线路防雷器来实现保护。

电弧是高温高导电率的游离气体,将电弧进行消灭，简称灭弧。灭弧有多种方法，大多是使用某种气体或者液体来承担主要灭弧工作。目前，现有的防雷器通常由绝缘串子和灭弧单元并联而成。然而，存在一个问题，即绝缘串子仅具有绝缘作用，而不具备灭弧功能。这意味着，仅靠灭弧单元进行灭弧，其灭弧效果并不够理想。

因此，为了提高灭弧效果，各种灭弧防雷装置应运而生，如公告号为CN107742559B的中国发明专利提供的一种平行排布灭弧通道的曲折同步压缩灭弧防雷装置，其对电弧进行纵吹、横吹更加流畅、也减小了气流喷射时对外部材料的压力，有效避免了巨大电弧能量损害防雷装置的现象。但是，该灭弧防雷装置的纵吹仅是在一个灭弧管中实现灭弧，灭弧路径短，灭弧效果还是有所欠佳。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种双向直角对吹式混合气流灭弧防雷器，以通过纵横交错的设计延长灭弧的路径，并提升灭弧能力，从而使得灭弧效果更好。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双向直角对吹式混合气流灭弧防雷器，包括两防雷器主体、均压环、低压接地电极和高压电极，两防雷器主体长度方向上的一端通过低压接地电极相邻，另一端通过所述高压电极相邻，每一防雷器主体长度方向上的两端均设置有均压环；

每一防雷器主体内部设置有多个单元灭弧管道结构主体，多个单元灭弧管道结构主体构成防雷器主体的灭弧路径，其沿着所述防雷器主体的长度方向依次设置，且位于所述防雷器主体两端的均压环之间；每一个单元灭弧管道结构主体包括多个纵吹灭弧管道和多个横吹灭弧管道，相邻两个纵吹灭弧管道之间通过一个横吹灭弧管道相连，每个纵吹灭弧管道的管长方向均与横吹灭弧管道的管长方向垂直；每一个纵吹灭弧管道均具有两个阳极和一个阴极，两个阳极分设在纵吹灭弧管道的两端，所述阴极设置在纵吹灭弧管道内部，并位于两个阳极之间；每一个纵吹灭弧管道的一端设置有管道入口，另一端管口通过电磁阀与外界连通；每一个横吹灭弧管道沿其长度方向间隔设置有多个引弧电极和多个吹口，相邻两个引弧电极之间设置一个吹口；

在灭弧路径上，在前的一个单元灭弧管道结构主体的末端纵吹灭弧管道的电磁阀正对着在后的一个单元灭弧管道结构主体的首端纵吹灭弧管道的管道入口。

优选地，同一个单元灭弧管道结构主体中，所有的纵吹灭弧管道和横吹灭弧管道设置在同一平面上，该平面垂直于所述防雷器主体的长度方向。

优选地，所述纵吹灭弧管道内的灭弧介质为C

优选地，所述纵吹灭弧管道和横吹灭弧管道的管壁均采用绝缘材料制作。

优选地，所述纵吹灭弧管道的管道入口设置两个，该两个管道入口分设在其所在端的阳极的相对两侧。

优选地，所述横吹灭弧管道上的吹口设置在延长管的管口上，该延长管的管长方向垂直于横吹灭弧管道的管长，且垂直于所述防雷器主体的长度方向。

优选地，每一防雷器主体设置有若干裙边，所有的裙边沿着防雷器主体的长度方向间隔设置，且所有裙边均位于防雷绝缘子主体两端的均压环之间；每一个裙边设置一个单元灭弧管道结构主体。

优选地，所述裙边分为第一裙边和第二裙边，所述第一裙边的外轮廓尺寸大于第二裙边的外轮廓尺寸，相邻两第一裙边之间设置一第二裙边。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明防雷器结构简单，设计合理，灭弧路径长，灭弧能力强，灭弧效果好，具体来说，本发明的防雷器通过设置多个单元灭弧管道结构主体，以及每个单元灭弧管道结构主体形成的多个纵横吹的方式来增加灭弧路径和提高灭弧效果。

其中，纵吹是由纵吹灭弧管道实现的，横吹是由横吹灭弧管道实现，纵吹为双向纵吹，一个纵吹后接着一个横吹、再跟着一个纵吹，如此的纵-横-纵的交错方式，使得灭弧时横吹纵吹协同进行，且为直角气流吹弧，可对电弧薄弱点进行冲击，从而更容易熄灭电弧。

因此，本发明通过单元灭弧管道结构主体的结构设计来延长灭弧路径，提高灭弧能力和效果，其工作更加稳定可靠，而结构上空间布局合理，更容易集成，适用范围广，可适用10kV到500kV电压等级的输电线路。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的单元灭弧管道结构主体的内部结构示意图(俯视角度)；

图3为本发明的纵吹灭弧管结构示意图。

主要元件符号说明

图中：防雷器主体1、低压接地电极2、高压电极3、均压环4、单元灭弧管道结构主体5、第一裙边6、第二裙边7、横吹灭弧管道8、引弧电极8.1、吹口8.2、纵吹灭弧管道9、导电电极9.1、纵吹阳极9.2、阴极9.3、电磁阀9.4、管道入口9.5。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1至图3，在本发明的一种较佳实施方式中，一种双向直角对吹式混合气流灭弧防雷器，包括两防雷器主体1、均压环4、低压接地电极2和高压电极3，两防雷器主体1长度方向上的一端通过低压接地电极2相邻，另一端通过所述高压电极3相邻，每一防雷器主体1长度方向上的两端均设置有均压环4；

每一防雷器主体1内部设置有多个单元灭弧管道结构主体5，多个单元灭弧管道结构主体5构成防雷器主体1的灭弧路径，其沿着所述防雷器主体1的长度方向依次设置，且位于所述防雷器主体1两端的均压环4之间；每一个单元灭弧管道结构主体5包括多个纵吹灭弧管道9和多个横吹灭弧管道8，相邻两个纵吹灭弧管道9之间通过一个横吹灭弧管道8相连，每个纵吹灭弧管道9的管长方向均与横吹灭弧管道8的管长方向垂直；每一个纵吹灭弧管道9均具有两个阳极和一个阴极9.3，两个阳极分设在纵吹灭弧管道9的两端，所述阴极9.3设置在纵吹灭弧管道9内部，并位于两个阳极之间；每一个纵吹灭弧管道9的一端设置有管道入口9.5，另一端管口通过电磁阀9.4与外界连通；每一个横吹灭弧管道8沿其长度方向间隔设置有多个引弧电极8.1和多个吹口8.2，相邻两个引弧电极8.1之间设置一个吹口8.2；

在灭弧路径上，在前的一个单元灭弧管道结构主体5的末端纵吹灭弧管道9的电磁阀9.4正对着在后的一个单元灭弧管道结构主体5的首端纵吹灭弧管道9的管道入口9.5。

即，本发明的防雷器主体1通过多个单元灭弧管道结构主体5的设置形成多个单元灭弧路径，多个单元灭弧路径串联成防雷器主体1的整体灭弧路径，而每一个单元灭弧路径由多个纵横吹交错形成，多个纵横吹的设计延长了灭弧路径，提高了灭弧效果。其中，本发明的纵吹和横吹是在一个单元灭弧管道结构主体5中实现的，相邻两个单元灭弧管道结构主体5之间也形成灭弧路径，因此，本发明的灭弧路径长，灭弧能力强，效果好。

具体来说，在本发明的每一个单元灭弧管道结构主体5中，纵吹灭弧管道9实现纵吹，其通过两端的阳极和中间的阴极9.3形成灭弧路径，在灭弧时，冲击电弧优先产生于两个阳极和一个阴极9.3间，电弧产生后，纵吹灭弧管道9内会产生极大的冲击波超压，超压作用在电弧上，电弧能量被削弱，其促使电磁阀9.4开启后从纵吹灭弧管道9中出来，被横吹灭弧管道8的引弧电极8.1引入管道内，并在管道内部分从吹口8.2中吹出，进一步削弱能量，实现了横吹，横吹后的电弧再被引入到下一个纵吹灭弧管道9内进行纵吹，这样纵横吹交错的方式，可以增加灭弧路径，多次削弱电弧能量，极大的增加了灭弧的概率，有效抑制电弧重燃。需要说明的是，横吹灭弧管道8将电弧引入灭弧管道内，电弧每次经过转折点，横吹灭弧管道8与纵吹灭弧管道9产生的气流会协同灭弧，两个管道的灭弧气流呈90度夹角，呈现直角状态，两股气流会有效的冲击电弧的薄弱处，同时有效抑制大容量、高能量工频电弧重燃；同时，该纵吹灭弧管道9的灭弧室内设置有电磁阀9.4，在冲击电弧产生的瞬间，电磁阀9.4接通信号被打开，从而使纵吹灭弧管道9密闭式转变为半封闭室，有助于强气流喷出。

在本实施方式中，同一个单元灭弧管道结构主体5中，所有的纵吹灭弧管道9和横吹灭弧管道8设置在同一平面上，该平面垂直于所述防雷器主体1的长度方向，也就是说，本发明的所有单元灭弧管道结构主体5相互之间是平行的，无论是横吹还是纵吹，均是垂直于防雷主体的长度方向。优选地，所述纵吹灭弧管道9和横吹灭弧管道8的管壁均采用绝缘材料制作；所述纵吹灭弧管道9内的灭弧介质为C

在本发明中，横吹是通过横吹灭弧管道8上的多个吹口8.2实现的，在本实施方式中，所述横吹灭弧管道8上的吹口8.2设置在延长管的管口上，该延长管的管长方向垂直于横吹灭弧管道8的管长，且垂直于所述防雷器主体1的长度方向，即，在横吹灭弧管道8中，吹口8.2所在的延长管和其相邻的两个引弧电极8.1之间构成T字型结构，横吹灭弧管道8构成具有并排设置的多个T型结构的管道结构，以保证可以实现横吹。

另外，本实施方式的每一防雷器主体1设置有若干裙边，所有的裙边沿着防雷器主体1的长度方向间隔设置，且所有裙边均位于防雷绝缘子主体两端的均压环4之间；每一个裙边设置一个单元灭弧管道结构主体5。更优选地，所述裙边分为第一裙边6和第二裙边7，所述第一裙边6的外轮廓尺寸大于第二裙边7的外轮廓尺寸，相邻两第一裙边6之间设置一第二裙边7。

最后，还需要说明的是，本发明的防雷器主体1的两端的均压环4通过导体与防雷器的上、下端安装金具相连，整体形状均匀且耐受电弧。

本发明的灭弧工作原理如下：

首先，设纵吹灭弧管道9中，与管道入口9.5同一侧的阳极为导电电极9.1，与电磁阀9.4同一侧的阳极为纵吹阳极9.2。

当大容量、高能量工频电弧产生在防雷器主体1时，基于电弧能量转移原理，由于纵吹灭弧管道9采用双电极(导电电极9.1、纵吹阳极9.2)半封闭灭弧结构，冲击电弧通过导电电极9.1进入到纵吹灭弧管道9中和通过引弧电极8.1进入到横吹灭弧管道8中，在纵吹灭弧管道9中，冲击电弧能量快速触发自膨胀气流将电弧强制截断，且单个灭弧管内电弧能量被削弱且无后续工频电弧能量补给通道因此打破电弧能量平衡结构，增大熄灭电弧概率；同时，在引弧电极8.1的引导下，电弧每经过一次转折点，都将受到夹角为90度的双向纵吹气流与横吹气流协同作用，能够更准确的找到电弧的转折点，极大的增加熄灭电弧的概率。

上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。