电气化铁路牵引供电系统用避雷器转让专利
申请号 : CN201010110604.3
文献号 : CN101728808A
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 尹彬
申请人 : 山东迅实电气有限公司
摘要 :
本发明公开了一种用于保护交流电气化铁路牵引供电系统的带空气间隙金属氧化物避雷器，包括横担、避雷器本体，横担固定在杆塔肩架上，避雷器本体悬垂固定在横担上，此外，还包括一高压电极和一低压电极，所述低压电极装配在避雷器本体下端并与避雷器本体牢固电联接，所述高压电极装配在线路导线上并与线路导线牢固电联接，高压电极和低压电极之间形成空气间隙。本发明雷电过电压时能够可靠动作，雷电过后绝缘易恢复，稳定性好，基本不需维护，可在27.5kV电气化铁路F线悬式绝缘子上使用，有效防止牵引供电系统的雷击断线问题。
权利要求 :
1.电气化铁路牵引供电系统用避雷器，包括横担(1)、避雷器本体(2)，所述横担(1)固定在杆塔肩架(9)上，所述避雷器本体(2)悬垂固定在横担(1)上，其特征在于，还包括一高压电极和一低压电极，所述低压电极装配在避雷器本体(2)下端并与避雷器本体(2)牢固电联接，所述高压电极装配在线路导线(10)上并与线路导线(10)牢固电联接，高压电极和低压电极之间形成空气间隙(3)。
2.根据权利要求1所述的电气化铁路牵引供电系统用避雷器，其特征在于：所述高压电极为船形电极(4)，所述低压电极为环形电极(5)。
3.根据权利要求1所述的电气化铁路牵引供电系统用避雷器，其特征在于：所述避雷器本体(2)采用金属氧化物避雷器。
4.根据权利要求1所述的电气化铁路牵引供电系统用避雷器，其特征在于：所述横担(1)与杆塔肩架(9)之间通过螺栓牢固电联接，所述避雷器本体(2)与横担(1)之间设置有调整螺杆(7)、挂板(6)和避雷器连接板(8)。
5.根据权利要求1所述的电气化铁路牵引供电系统用避雷器，其特征在于：所述空气间隙(3)长度D为100～800毫米。
说明书 :
技术领域
本发明涉及电气化铁路牵引供电系统，尤其涉及一种交流电气化铁路牵引供电系统用带空气间隙金属氧化物避雷器，其特别适合在27.5KV电气化铁路F线悬式绝缘子上使用。
背景技术
近几年我国电气化铁路发展非常迅速，旧有线路的电气化改造、客运专线的运行、京沪高铁的开工，都对牵引供电系统的可靠性提出了更高的要求，而目前我国现有的电气化铁路基本没有可靠的防雷措施。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明所要解决的技术问题是：在电力系统成熟可靠的保护间隙基础上，为交流电气化铁路牵引供电系统设计提供一种安装方便、可靠性高的带空气间隙金属氧化物避雷器。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电气化铁路牵引供电系统用避雷器，包括横担、避雷器本体，所述横担固定在杆塔肩架上，所述避雷器本体悬垂固定在横担上，其特征在于，还包括一高压电极和一低压电极，所述低压电极装配在避雷器本体下端并与避雷器本体牢固电联接，所述高压电极装配在线路导线上并与线路导线牢固电联接，高压电极和低压电极之间形成空气间隙。
其中优选方案是：
所述空气间隙长度D为100～800毫米。
所述高压电极为船形电极，所述低压电极为环形电极。
所述避雷器本体采用金属氧化物避雷器。
所述横担与杆塔肩架之间通过螺栓牢固电联接，所述避雷器本体与横担之间设置有调整螺杆、挂板和避雷器连接板。
通过调节调整螺杆的高度和挂板的数量，可以调节避雷器本体的安装高度，以满足各种不同的F线悬式绝缘子。
从避雷器本体引出一个与它可靠电联接的船形电极，船形电极与固定在线路导线上的环形电极间构成串联空气间隙，此串联空气间隙既能满足工频耐压的要求，又能保证在雷电过电压时能够安全可靠地动作。
高压电极为圆环形，低压电极为船形，可以保证风吹动时高低压电极间的间隙值稳定，有效地解决了各方向的摆动对间隙值造成的影响；所述高压电极不仅限于圆环形，所述低压电极不仅限于船形，该专业技术人员根据本发明发明构思和精神可以在电极形状上做出其它变化或修改，但这些仍应属于本发明的保护范围。
带空气间隙金属氧化物避雷器在雷电过电压时能够可靠动作，雷电过后绝缘易恢复，稳定性好，基本不需维护。
本发明填补了国内技术空白，由于采用了上述的技术方案，具有如下优点：(1)具有经济性好、安装简单等特点；(2)雷电过电压时能够可靠动作，雷电过后绝缘易恢复，稳定性好，基本不需维护。当系统正常运行时，空气间隙承受系统电压，当牵引供电系统遭受雷击时，在雷电过电压作用下，空气间隙被击穿，雷电流经避雷器本体的氧化锌非线性电阻片释放，降低了导线和地之间的电位差，保证被保护的绝缘子不再闪络，从而避免线路跳闸停电，而雷电流过后，避雷器本体金属氧化物避雷器的非线性电阻片等效电阻瞬间增大，工频续流则被截断，因此不会烧损导线与放电间隙，从而保护了牵引供电系统在雷击过程中不会断线；(3)通过试验研究调整空气间隙的雷电冲击50％放电电压数值，使得此间隙在能够承受系统要求的耐受电压的同时，又能保证在雷电过电压时能够安全可靠地动作。(4)本发明可以通过调整螺杆和挂板调节避雷器的高度，使其适用于不同结构高度的绝缘子。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种电气化铁路牵引供电系统用避雷器，包括横担、避雷器本体，所述横担固定在杆塔肩架上，所述避雷器本体悬垂固定在横担上，其特征在于，还包括一高压电极和一低压电极，所述低压电极装配在避雷器本体下端并与避雷器本体牢固电联接，所述高压电极装配在线路导线上并与线路导线牢固电联接，高压电极和低压电极之间形成空气间隙。
其中优选方案是：
所述空气间隙长度D为100～800毫米。
所述高压电极为船形电极，所述低压电极为环形电极。
所述避雷器本体采用金属氧化物避雷器。
所述横担与杆塔肩架之间通过螺栓牢固电联接，所述避雷器本体与横担之间设置有调整螺杆、挂板和避雷器连接板。
通过调节调整螺杆的高度和挂板的数量，可以调节避雷器本体的安装高度，以满足各种不同的F线悬式绝缘子。
从避雷器本体引出一个与它可靠电联接的船形电极，船形电极与固定在线路导线上的环形电极间构成串联空气间隙，此串联空气间隙既能满足工频耐压的要求，又能保证在雷电过电压时能够安全可靠地动作。
高压电极为圆环形，低压电极为船形，可以保证风吹动时高低压电极间的间隙值稳定，有效地解决了各方向的摆动对间隙值造成的影响；所述高压电极不仅限于圆环形，所述低压电极不仅限于船形，该专业技术人员根据本发明发明构思和精神可以在电极形状上做出其它变化或修改，但这些仍应属于本发明的保护范围。
带空气间隙金属氧化物避雷器在雷电过电压时能够可靠动作，雷电过后绝缘易恢复，稳定性好，基本不需维护。
本发明填补了国内技术空白，由于采用了上述的技术方案，具有如下优点：(1)具有经济性好、安装简单等特点；(2)雷电过电压时能够可靠动作，雷电过后绝缘易恢复，稳定性好，基本不需维护。当系统正常运行时，空气间隙承受系统电压，当牵引供电系统遭受雷击时，在雷电过电压作用下，空气间隙被击穿，雷电流经避雷器本体的氧化锌非线性电阻片释放，降低了导线和地之间的电位差，保证被保护的绝缘子不再闪络，从而避免线路跳闸停电，而雷电流过后，避雷器本体金属氧化物避雷器的非线性电阻片等效电阻瞬间增大，工频续流则被截断，因此不会烧损导线与放电间隙，从而保护了牵引供电系统在雷击过程中不会断线；(3)通过试验研究调整空气间隙的雷电冲击50％放电电压数值，使得此间隙在能够承受系统要求的耐受电压的同时，又能保证在雷电过电压时能够安全可靠地动作。(4)本发明可以通过调整螺杆和挂板调节避雷器的高度，使其适用于不同结构高度的绝缘子。
附图说明
图1是本发明的安装结构示意图；
图2是本发明的避雷器本体与横担的连接方式示意图；
图3是本发明的船形电极与避雷器的连接方式示意图；
图4是本发明的环形电极与线路导线的连接示意图；
图中：1-横担、2-避雷器本体、3-空气间隙、4-船形电极、5-环形电极、6-挂板、7-调整螺杆、8-避雷器连接板、9-杆塔肩架、10-线路导线。
图2是本发明的避雷器本体与横担的连接方式示意图；
图3是本发明的船形电极与避雷器的连接方式示意图；
图4是本发明的环形电极与线路导线的连接示意图；
图中：1-横担、2-避雷器本体、3-空气间隙、4-船形电极、5-环形电极、6-挂板、7-调整螺杆、8-避雷器连接板、9-杆塔肩架、10-线路导线。
具体实施方式
以下参考附图来具体描述本发明的具体实施方式。
如图1所示，一种用于保护交流电气化铁路牵引供电系统的带空气间隙金属氧化物避雷器，包括横担1、避雷器本体2、空气间隙3，金属横担1可采用角钢，固定在金属杆塔肩架9上，横担1与杆塔肩架9之间通过螺栓牢固电联接；避雷器本体2悬垂固定在横担1上，船形电极4装配在避雷器本体2下端，环形电极5装配在线路导线上，环形电极5与线路牢固电联接，船形电极4与避雷器本体2牢固电联接，环形电极5和船形电极4之间形成空气间隙3，空气间隙3的长度D为100～800毫米。
避雷器采用现有技术的金属氧化物避雷器，其避雷器本体2与横担1的连接结构参考图2所示。在避雷器本体2与横担1之间设置有调整螺杆7、挂板6和避雷器连接板8，挂板6可由多块的单双板通过调节螺栓连接而成；带有调节螺栓的单板与挂板连接，挂板下端连接避雷器连接板8。避雷器连接板8为一端螺纹一端单板的结构，其螺纹与避雷器固定电极的螺纹孔连接。通过调节调整螺杆(7)可以调节避雷器与线路的相对高度。若调节距离不能满足要求，还可以通过调节挂板的数量来调节高度。
船形电极形状及其与避雷器的连接方式如图3所示。为避免线路导线摆动时间隙值不稳定，将低压电极做成了细长的船形，安装时调整方向顺向环形电极圆弧方向，能有效的降低线路摆动对间隙值造成的影响。船形电极4通过螺栓装配在避雷器本体2下端并与避雷器本体2牢固电联接。
环形电极形状及其与线路导线的连接如图4所示。将高压电极做成圆环形，在线路导线风吹摆动时与船形电极方向一致，有效地解决了线路摆动对间隙值造成的影响。环形电极5上设置有与线路导线连接的金属扣环和安装缺口，安装时环形电极5缺口向下垂直扣在线路导线上并用螺栓将金属扣环压紧以确保环形电极5与线路导线之间的牢固电联接。
本发明的工作原理及过程：在系统正常运行时，空气间隙隔离工频电压，避雷器本体几乎不承受电压，在直击雷或感应雷产生的雷电过电压作用下，空气间隙被击穿，然后避雷器本体导通，避雷器本体呈现低阻抗，雷电流通过避雷器连接板、挂板、调整螺杆很快地传递到金属横担，再通过杆塔肩架泄放入地，从而保护了线路。雷电冲击过后，避雷器本体的电阻又瞬间变大，通过的电流即电弧电流被抑制在较低数值，空气间隙弧压降增大，空气间隙的绝缘迅速恢复，电弧在极短时间内自然熄灭，工频续流被完全遮断，不易引起线路跳闸或使线路能够快速重合闸恢复运行。
本发明的避雷绝缘子在本说明书中仅说明一些优选实施例，并不是对其限制。该专业技术人员根据本发明发明构思和精神可以在结构上做出其它变化或修改，例如改变避雷器外形、电极形状、空气间隙距离等，但这些仍应属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种用于保护交流电气化铁路牵引供电系统的带空气间隙金属氧化物避雷器，包括横担1、避雷器本体2、空气间隙3，金属横担1可采用角钢，固定在金属杆塔肩架9上，横担1与杆塔肩架9之间通过螺栓牢固电联接；避雷器本体2悬垂固定在横担1上，船形电极4装配在避雷器本体2下端，环形电极5装配在线路导线上，环形电极5与线路牢固电联接，船形电极4与避雷器本体2牢固电联接，环形电极5和船形电极4之间形成空气间隙3，空气间隙3的长度D为100～800毫米。
避雷器采用现有技术的金属氧化物避雷器，其避雷器本体2与横担1的连接结构参考图2所示。在避雷器本体2与横担1之间设置有调整螺杆7、挂板6和避雷器连接板8，挂板6可由多块的单双板通过调节螺栓连接而成；带有调节螺栓的单板与挂板连接，挂板下端连接避雷器连接板8。避雷器连接板8为一端螺纹一端单板的结构，其螺纹与避雷器固定电极的螺纹孔连接。通过调节调整螺杆(7)可以调节避雷器与线路的相对高度。若调节距离不能满足要求，还可以通过调节挂板的数量来调节高度。
船形电极形状及其与避雷器的连接方式如图3所示。为避免线路导线摆动时间隙值不稳定，将低压电极做成了细长的船形，安装时调整方向顺向环形电极圆弧方向，能有效的降低线路摆动对间隙值造成的影响。船形电极4通过螺栓装配在避雷器本体2下端并与避雷器本体2牢固电联接。
环形电极形状及其与线路导线的连接如图4所示。将高压电极做成圆环形，在线路导线风吹摆动时与船形电极方向一致，有效地解决了线路摆动对间隙值造成的影响。环形电极5上设置有与线路导线连接的金属扣环和安装缺口，安装时环形电极5缺口向下垂直扣在线路导线上并用螺栓将金属扣环压紧以确保环形电极5与线路导线之间的牢固电联接。
本发明的工作原理及过程：在系统正常运行时，空气间隙隔离工频电压，避雷器本体几乎不承受电压，在直击雷或感应雷产生的雷电过电压作用下，空气间隙被击穿，然后避雷器本体导通，避雷器本体呈现低阻抗，雷电流通过避雷器连接板、挂板、调整螺杆很快地传递到金属横担，再通过杆塔肩架泄放入地，从而保护了线路。雷电冲击过后，避雷器本体的电阻又瞬间变大，通过的电流即电弧电流被抑制在较低数值，空气间隙弧压降增大，空气间隙的绝缘迅速恢复，电弧在极短时间内自然熄灭，工频续流被完全遮断，不易引起线路跳闸或使线路能够快速重合闸恢复运行。
本发明的避雷绝缘子在本说明书中仅说明一些优选实施例，并不是对其限制。该专业技术人员根据本发明发明构思和精神可以在结构上做出其它变化或修改，例如改变避雷器外形、电极形状、空气间隙距离等，但这些仍应属于本发明的保护范围。