10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置及安装距离确定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置及安装距离确定方法。该装置包括：绝缘子、非穿刺式高压电极和避雷器，绝缘子悬挂安装于10kV架空绝缘导线上，避雷器通过支架与绝缘子的接地端连接并固定，非穿刺式高压电极固定安装在架空绝缘导线上且与绝缘子轴线保持安装距离L，避雷器的本体高压端和非穿刺式高压电极直接相连。该安装距离确定方法考虑放电点位置的不确定性，设计了安装区间和最佳安装位置。本发明专利技术能够有效阻断短路电弧，起到防雷击断线的作用，同时不对架空绝缘导线造成损伤，避免架空绝缘导线发生断线事故。

Protective Device and Installation Distance Determination Method for Lightning Protection of 10kV Insulated Conductor

【技术实现步骤摘要】
10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置及安装距离确定方法
本专利技术涉及防雷保护装置，尤其涉及10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置及安装距离确定方法。
技术介绍
目前，为提高供电可靠性，对10kV配电线路多采用架空绝缘导线进行电能输送。然而架空绝缘导线雷击断线问题十分突出。为了防止10kV架空绝缘导线雷击断线，基于原理的不同存在“疏导式”和“堵塞式”两种保护装置。“疏导式”保护装置能够疏导工频电弧，将弧根燃烧的位置从击穿处转移至特定的金具上，主要包括剥线型防弧金具、放电箝位柱式瓷/复合绝缘子、穿刺型防弧金具和穿刺型放电箝位柱式瓷/复合绝缘子等。“堵塞式”保护装置则阻止工频续流起弧，完全“堵塞”了导线被灼烧的可能性，主要包括环形电极带外串联间隙金属氧化物避雷器和穿刺电极带外串联间隙金属氧化物避雷器等。对于架空绝缘导线防雷击断线措施，大都基于穿刺式(剥线式，即剥除一段绝缘层)高压电极。因为绝缘导线绝缘皮的隔离，穿刺式电极由于刺破了绝缘皮与线芯导体相连，可以保证高压电极与导线同电位，不会受到放点位置不确定的影响。但穿刺式(剥线式)高压电极会导致导线的局部裸露、穿刺不到位及穿刺过度损伤导线问题。10kV架空输电导线曾多次发生因穿刺线夹接触不足或接触不良导致的穿刺线夹处导线熔断事故。为此，需要研制非穿刺式高压电极的架空绝缘导线防雷击断线方法及装置。
技术实现思路
本专利技术提供了一种10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置及安装距离确定方法，用以解决穿刺式高压电极会导致导线的局部裸露、穿刺不到位及穿刺过度损伤导线问题的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，包括：绝缘子、非穿刺式高压电极和避雷器，绝缘子悬挂安装于10kV架空绝缘导线上，避雷器的接地端通过支架与绝缘子的接地端连接并固定，非穿刺式高压电极固定安装在架空绝缘导线上且与绝缘子轴线保持安装距离L，避雷器的本体高压端和非穿刺式高压电极直接相连。作为本专利技术的装置的进一步改进：避雷器为金属氧化物避雷器，避雷器本体相对于架空绝缘导线的安装角度与绝缘子相对于架空绝缘导线的安装角度保持一致。非穿刺式高压电极包括：高压电极上部和高压电极下部，高压电极上部和高压电极下部为包括一对上下相对的半圆柱，半圆柱的两侧均设置有安装部，高压电极上部和高压电极下部通过安装部拼合时，上下相对的半圆柱围绕形成夹持架空绝缘导线的通道；高压电极上部由铜材料制成；高压电极下部由不锈钢材料制成。安装部均为连接在半圆柱一侧且从内至外逐渐收敛的三角形，高压电极上部和高压电极下部通过不锈钢螺栓将安装部连接拼合。避雷器的本体高压端的末端为球形或半球形，球形或半球形与非穿刺式高压电极抵触相连或者焊接相连。安装距离L满足：当非穿刺式高压电极与绝缘子轴线距离安装距离L时，ULS0.1％＝1.1(U1mA+UL99.9％)(2)其中，UL99.9％为绝缘子轴线到避雷器安装位置之间的绝缘导线的绝缘层表面发生闪络概率为99.9％的放电电压；U1mA为避雷器本体放电电压；ULS0.1％为0.1％发生概率的绝缘子冲击放电电压。本专利技术还提供了一种上述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置的安装距离确定方法，包括以下步骤：按以下原则确定非穿刺式高压电极与绝缘子轴线之间的安装距离最大值Lmax：当非穿刺式高压电极与绝缘子轴线距离安装距离Lmax时，ULS0.1％＝U1mA+UL99.9％(1)其中，UL99.9％为绝缘子轴线到避雷器安装位置之间的绝缘导线的绝缘层表面发生闪络概率为99.9％的放电电压；U1mA为避雷器本体放电电压；ULS0.1％为0.1％发生概率的绝缘子雷电冲击放电电压；确定安装距离最小值Lmin为150mm；得到非穿刺式高压电极固定安装在架空绝缘导线上且与绝缘子轴线保持安装距离L安的选择区间[Lmin,Lmax]。作为本专利技术的方法的进一步改进：优选地，方法还包括：按以下原则确定非穿刺式高压电极与绝缘子轴线之间的最佳安装距离Lopt：当非穿刺式高压电极与绝缘子轴线距离安装距离Lmax时，ULS0.1％＝1.1(U1mA+UL99.9％)(2)。优选地，方法还包括：当Lmax小于要求的最小安装距离150mm时，将避雷器更换成放电电压更小的避雷器，重新进行测试；当Lmax大于150mm，且最佳安装距离Lopt小于要求的最小安装距离150mm，则取Lopt＝150mm。优选地，确定安装距离最大值Lmax或最佳安装距离Lopt，包括以下步骤：按照雷电冲击放电试验逐级升压的试验方法，测量相同条件下高压电极位于不同安装距离L下的绝缘导线表面闪络电压的多组数据，利用Weibull概率分布模型进行数据处理，得到不同安装距离L下的绝缘皮99.9％放电概率的沿面闪络电压UL99.9％；根据幂函数的放电概率原型，拟合UL99.9％与安装距离L之间的函数关系：UL99.9％＝f(L)(3)；按照雷电冲击放电试验逐级升压的试验方法，测量绝缘子的沿面闪络电压的多组数据，利用Weibull概率分布模型进行数据处理，得出绝缘子各自的0.1％放电概率的沿面闪络电压ULS0.1％；确定选用的避雷器的本体放电电压U1mA；由公式(1)或(2)，以及公式(3)，得到安装距离最大值Lmax或最佳安装距离Lopt。本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，能够阻断电弧，有效起到防雷击断线的作用，同时不对架空绝缘导线造成损伤，避免架空绝缘导线发生断线事故。并且，本专利技术采用避雷器的本体高压端和非穿刺式高压电极直接相连，不需要精细计算和设计避雷器和电极之间的间隙距离，大大降低了现场安装及运行维护的难度。2、本专利技术的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置的安装距离确定方法，考虑放电点位置的不确定性，设计了安装区间和最佳安装位置，能够准确快速指导本专利技术的装置的安装。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术优选实施例的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置的结构示意图；图2是本专利技术优选实施例的非穿刺式高压电极的结构示意图；图3是图2的俯视图；图4是本专利技术优选实施例2的P10绝缘子雷电冲击电压试验结果示意图；图5是本专利技术优选实施例2的P15绝缘子雷电冲击电压试验结果示意图；图6是本专利技术优选实施例2的不同闪络距离的绝缘导线表面多次闪络的实验结果示意图；图7是本专利技术优选实施例2的安装距离与99.9％雷电冲击放电电压曲线关系。图中各标号表示：1、10kV绝缘导线；2、绝缘子；3、非穿刺式高压电极；4、避雷器；5、高压电极上部；6、高压电极下部；7、安装部；8、半圆柱；9、不锈钢螺栓；10、螺孔。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。参见图1，本专利技术的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，包括：绝缘子2、非穿刺式高压电极3和避雷器4，绝缘子2悬挂安装于10kV架空绝缘导线上，避雷器4的接地端通过支架本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，包括：绝缘子(2)、非穿刺式高压电极(3)和避雷器(4)，所述绝缘子(2)悬挂安装于10kV架空绝缘导线上，所述避雷器(4)的接地端通过支架与绝缘子(2)的接地端连接并固定，所述非穿刺式高压电极(3)固定安装在架空绝缘导线上且与所述绝缘子(2)轴线保持安装距离L，所述避雷器(4)的本体高压端和非穿刺式高压电极(3)直接相连。

【技术特征摘要】
1.一种10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，包括：绝缘子(2)、非穿刺式高压电极(3)和避雷器(4)，所述绝缘子(2)悬挂安装于10kV架空绝缘导线上，所述避雷器(4)的接地端通过支架与绝缘子(2)的接地端连接并固定，所述非穿刺式高压电极(3)固定安装在架空绝缘导线上且与所述绝缘子(2)轴线保持安装距离L，所述避雷器(4)的本体高压端和非穿刺式高压电极(3)直接相连。2.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，所述避雷器(4)为金属氧化物避雷器，所述避雷器(4)本体相对于架空绝缘导线的安装角度与绝缘子(2)相对于架空绝缘导线的安装角度保持一致。3.根据权利要求1所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，所述非穿刺式高压电极(3)包括：高压电极上部(5)和高压电极下部(6)，所述高压电极上部(5)和高压电极下部(6)为包括一对上下相对的半圆柱(8)，所述半圆柱(8)的两侧均设置有安装部(7)，所述高压电极上部(5)和高压电极下部(6)通过安装部(7)拼合时，所述上下相对的半圆柱(8)围绕形成夹持所述架空绝缘导线的通道；所述高压电极上部(5)由铜材料制成；所述高压电极下部(6)由不锈钢材料制成。4.根据权利要求3所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，所述安装部(7)均为连接在所述半圆柱(8)一侧且从内至外逐渐收敛的三角形，所述高压电极上部(5)和高压电极下部(6)通过不锈钢螺栓(9)将安装部(7)连接拼合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，所述避雷器(4)的本体高压端的末端为球形或半球形，所述球形或半球形与所述非穿刺式高压电极(3)抵触相连或者焊接相连。6.根据权利要求5所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置，其特征在于，所述安装距离L满足：当所述非穿刺式高压电极(3)与所述绝缘子(2)轴线距离安装距离L时，ULS0.1％＝1.1(U1mA+UL99.9％)(2)其中，UL99.9％为绝缘子(2)轴线到避雷器(4)安装位置之间的绝缘导线的绝缘层表面发生闪络概率为99.9％的放电电压；U1mA为避雷器(4)本体放电电压；ULS0.1％为0.1％发生概率的绝缘子(2)雷电冲击放电电压。7.一种如权利要求1至6中任一项所述的10kV绝缘导线防雷击断线用保护装置的安装距离确定方法，其特征在于，包括以下步骤：按以下原则确定所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，刘真，梁振，钟淼龙，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43