一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统，属于引弧灭弧技术领域，本方法使得冲击电弧建弧通道先通后断，电弧放电时间延缓，覆盖了整个雷电脉冲时间段；并且冲击起弧与灭弧之间具有伴随性，雷电弧一旦出现，反冲灭弧过程也同步产生，电弧熄灭后，灭弧过程也同步结束。本发明专利技术可以提升防雷装置安全能力，因为它是通过阻断电弧注入防雷装置内部实现的。防雷装置的空气介质的可恢复性，消除了“硬”短路的可能，因而提高电力系统安全能力；装置灭弧能力的提升降低了电力系统的短路发生的可能性。

【技术实现步骤摘要】
一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统
本专利技术涉及引弧灭弧
，尤其涉及一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统。
技术介绍
目前，架空输配电线路、变电站和发电厂等区域雷击事故频繁，由雷击造成的事故给电力系统安全、稳定和可靠带来了极大的挑战，给国家经济发展和人民生活水平带来巨大的影响。电力设备中包含了断路器灭弧和防雷器灭弧等，断路器灭弧中常用的SF6气体用作灭弧气体，防雷器灭弧包括了固体灭弧和气体灭弧。气体灭弧主要是利用气体作用于电弧并使其熄灭，也称为吹弧。气体灭弧中包含了外能式气体灭弧和内能式气体灭弧。其中内能式气体灭弧是利用雷电或工频的自身能量作用于电弧，主要分为热膨胀灭弧和压缩灭弧两种，热膨胀灭弧主要是在防雷器中设计多个金属电极，两两电极之间为空气小间隙，当电弧击穿空气小间隙之后，利用工频续流能量烘烤加热空气小间隙中的气体，使其产生热膨胀并作用于电弧实现横吹，在工频续流过零点时熄灭电弧。压缩灭弧是在防雷器中设置多个压缩管道，压缩管道中设置一个金属电极，当冲击电弧进入压缩管道后，使电弧被大尺度压缩，利用内外压力差和温度差在喷口出形成电弧压爆效应，同时产生喷射气流作用于电弧断口处，实现纵吹。而两两压缩管道之间又增加了三通管道，三通管两端设置金属电极，来冲击电弧进入三通管道后，产生横向喷射气体作用于电弧，实现横吹。纵吹与横吹相互结合，再加上压缩管道和三通管道间的空间结构设计，使电弧形成多断点压爆，并喷射，从而在冲击电弧阶段或工频续流早期熄灭电弧。灭弧防雷器中由于电弧运动轨迹均是按照同一个方向进行，所以电弧的整体能量均沿着运动轨迹流过气体灭弧防雷器，此时就存在着通流能力有限的问题。同时，现有压缩灭弧管内的金属电极封堵在管内中间部位，压缩管内电弧前半段反冲，后半段电弧加速，灭弧效率有待提高。针对上述问题，现提出一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，使电弧在每个反冲管内均为全程反冲，从而提高灭弧效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统，以解决
技术介绍
中所提到的技术问题。一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，所述方法包括如下步骤：步骤1：在一根内部中空的反冲管一端设置接闪组件封闭设置，另一端设置有引弧组件；步骤2：在发生雷击闪络电弧时，引弧组件牵引闪络电弧进入反冲管；步骤3：闪络电弧进入反冲管后，电弧发生弹性变形，电弧功率增大，温度升高，反冲管内热量升高；步骤4：反冲管与外部的压力差变大，当反冲管管内压力大于管外压力时，产生由内向外的定向电弧压爆效应，压爆效应造成电弧排放：一方面，管内电弧被迅速排空；另一方面，外电弧空腔效应，阻断外电弧能量的注入；步骤5：在接闪组件上设置接闪线与下一个反冲管的引弧组件连接，前一个反冲管内剩余的电弧依次经接闪线和下一个反冲管的引弧组件进入下一个反冲管；步骤6：重复若干次步骤3-步骤5的过程，最终，电弧在若干个反冲管内的断点同时断裂，经过多个物理过程后，电弧的连续性被破坏，加快冲击电弧的熄灭，消除了工频建弧通道的形成。进一步地，所述步骤2中，第一个反冲管的引弧组件上设置有引弧电极，在发生雷击闪络电弧时，引弧电极通过对闪络电弧的物理触碰、库仑力作用或者尖端放电形成上行先导，将电弧牵引至第一个反冲管入口附近，电弧在第一个反冲管的引弧组件牵引下进入第一个反冲管。进一步地，所述步骤1中，反冲管的管壁由高强度耐高温耐高压的非导电材料制成，引弧组件设置为导电金属环，并且导电金属环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁，接闪组件由导电材料制成。进一步地，所述高强度耐高温耐高压的非导电材料使用合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃中的任意一种。进一步地，所述步骤2中，反冲管内径小于电弧直径，反冲管的内径为2.5-10mm，输电线路电压等级越高，反冲管内径越大。进一步地，所述步骤3的具体过程为：步骤3.1：电弧进入反冲管后形成电弧弧柱，电弧弧柱在反冲管内受到狭管灌注作用，电弧发生弹性变形，电弧等离子体弹性变形能量形成反冲力，电弧径向变形转变为轴向变形，提高了轴向弹性力；步骤3.2：电弧因受到反冲管中管壁限制，弧柱直径强制减小，整个电弧导电横截面积变小，电弧电阻增大，由功率计算公式：P＝I2·R可知，电弧功率也增大，使得管内热量、温度均升高；步骤3.3：反冲管入口电弧与反冲管反冲的出口电弧在管内发生180°对冲碰撞，切断了电弧辐射、对流、传导、流失的通道，散热被阻断，温度二次上升；步骤3.4：电弧等离子体在反冲管内密度增大，粒子之间摩擦、碰撞加快，热量、温度再次升高。本方法使得冲击电弧建弧通道先通后断，电弧放电时间延缓，覆盖了整个雷电脉冲时间段；并且冲击起弧与灭弧之间具有伴随性，雷电弧一旦发生，反冲灭弧过程也同步产生，电弧被熄灭后，灭弧过程也同步结束。一种多管反冲熄灭电弧等离子体系统，所述系统包括：包括若干个反冲单元，若干个反冲单元首尾依次连接，反冲单元设置为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件。进一步地，反冲单元与反冲单元通过设置接闪线连接，所述接闪线一端连接在反冲单元封闭端，另一端连接另一个反冲单元的开口端。进一步地，若干个反冲单元均包括引弧组件、反冲管和接闪组件，所述引弧组件开口设置在反冲管的一端，所述接闪组件封闭设置在反冲管的另一端。进一步地，还包括支撑体，若干个反冲单元嵌设在支撑体内，所述反冲管的侧壁为支撑体的材料构成，反冲单元的开口端与外部连通，且设置为反冲口，所述支撑体的外侧设置由若干个导弧边，导弧边设置为圆形圈边，且相间固定在支撑体的外侧，在同一垂直方向的两个反冲口之间至少设置有一个导弧边；若干个反冲单元设置为空间螺旋状结构，支撑体设置为三棱柱、四棱柱或五棱柱结构，若干个反冲单元螺旋沿着三棱柱、四棱柱或五棱柱侧面排布，设置在侧面的内部。在反冲管的其中一个端口安装接闪组件进行密封，使得反冲管构成半封闭管件，并且反冲管的管壁由高强度耐高温耐高压的非导电材料制成。高强度耐高温耐高压的非导电材料可以选用但不限于以下材料：合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃。反冲管为内部中空、一端开口、另一端封闭的半封闭管件。每一个反冲管的反冲管入口处均设有引弧组件，引弧组件和接闪组件均分别由导电材料制成。引弧组件可以为导电金属环，并且导电金属环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁。在第一个反冲管口外设置金属引弧电极，可以保证距离较远的外电弧也会被引入反冲管内部。一种多管反冲熄灭电弧等离子体系统，电弧在多点同步断裂，电弧断裂的阈值与诸多参数指标相关，阈值参数指标包括：反冲通道长度、反冲通道内径、反冲通道布局、结构优化设计等，通过改变这些参数，都会影响电弧断裂的阈值，可根据不同雷击情况、不同电压等级选用最合适的结构。本方法中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/n步骤1：在一根内部中空的反冲管一端设置接闪组件封闭设置，另一端设置有引弧组件；/n步骤2：在发生雷击闪络电弧时，引弧组件牵引闪络电弧进入反冲管；/n步骤3：闪络电弧进入反冲管后，电弧发生弹性变形，电弧功率增大，温度升高，反冲管内热量升高；/n步骤4：反冲管与外部的压力差变大，当反冲管管内压力大于管外压力时，产生由内向外的定向电弧压爆效应，压爆效应造成电弧排放：一方面，管内电弧被迅速排空；另一方面，外电弧空腔效应，阻断外电弧能量的注入；/n步骤5：在接闪组件上设置接闪线与下一个反冲管的引弧组件连接，前一个反冲管内剩余的电弧依次经接闪线和下一个反冲管的引弧组件进入下一个反冲管；/n步骤6：重复若干次步骤3-步骤5的过程，最终，电弧在若干个反冲管内的断点同时断裂，经过多个物理过程后，电弧的连续性被破坏，加快冲击电弧的熄灭，消除了工频建弧通道的形成。/n

【技术特征摘要】
20190620 CN 20191053729101.一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1：在一根内部中空的反冲管一端设置接闪组件封闭设置，另一端设置有引弧组件；
步骤2：在发生雷击闪络电弧时，引弧组件牵引闪络电弧进入反冲管；
步骤3：闪络电弧进入反冲管后，电弧发生弹性变形，电弧功率增大，温度升高，反冲管内热量升高；
步骤4：反冲管与外部的压力差变大，当反冲管管内压力大于管外压力时，产生由内向外的定向电弧压爆效应，压爆效应造成电弧排放：一方面，管内电弧被迅速排空；另一方面，外电弧空腔效应，阻断外电弧能量的注入；
步骤5：在接闪组件上设置接闪线与下一个反冲管的引弧组件连接，前一个反冲管内剩余的电弧依次经接闪线和下一个反冲管的引弧组件进入下一个反冲管；
步骤6：重复若干次步骤3-步骤5的过程，最终，电弧在若干个反冲管内的断点同时断裂，经过多个物理过程后，电弧的连续性被破坏，加快冲击电弧的熄灭，消除了工频建弧通道的形成。


2.根据权利要求1所述的一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，其特征在于：所述步骤2中，第一个反冲管的引弧组件上设置有引弧电极，在发生雷击闪络电弧时，引弧电极通过对闪络电弧的物理触碰、库仑力作用或者尖端放电形成上行先导，将电弧牵引至第一个反冲管入口附近，电弧在第一个反冲管的引弧组件牵引下进入第一个反冲管。


3.根据权利要求1所述的一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，其特征在于：所述步骤1中，反冲管的管壁由高强度耐高温耐高压的非导电材料制成，引弧组件设置为导电金属环，并且导电金属环的外侧壁紧贴于反冲管的内壁，接闪组件由导电材料制成。


4.根据权利要求3所述的一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法，其特征在于：所述高强度耐高温耐高压的非导电材料使用合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷复合材料、有机陶瓷、合成硅橡胶、有机绝缘材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有机玻璃中的任意一种。


5.根据权利要求1所述的一种多管反冲熄灭电弧等离子体的方法及系统，其特征在于：所述步骤2中，反冲管内径小于电弧直径，反冲管的内径为2.5-10mm，输电线路电压等级越高，反冲管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王巨丰，黄萍，王嬿蕾，杨倩颖，李继强，郭克竹，唐佳雄，庞智毅，闫仁宝，王锟，吴敏，张清河，李心如，李籽剑，段小嬿，
申请(专利权)人：南宁超伏电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45