本发明涉及灭弧防雷技术领域，尤其涉及一种液态反冲灭弧防雷装置。
背景技术：
雷击会给电力设施带来不同形式的损伤和破坏，雷云放电在电力系统中会引起雷击过电压。雷击过电压可能对绝缘子、输电线造成损伤；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；雷电击打在输电线或避雷线上，可能会引起断股甚至断裂，使输电工作无法进行。
气体反冲灭弧装置能有效降低雷击电流，使主动式灭弧并联间隙的伏秒特性变得更为平坦，但是现有的气体反冲灭弧装置反冲压力较低，仅能减小雷电流的波头陡度，无法进一步衰减雷电流幅值大小，雷电流衰减率较低，电弧电流截断能力还不足够大。针对上述所述问题，提出了一种液态反冲灭弧防雷装置。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种液态反冲灭弧防雷装置，解决背景技术中提到的技术问题。目的在于提高气体反冲灭弧装置在反冲灭弧过程中对雷电流的衰减强度和截断巨大电弧的能力。在于增强单反冲灭弧装置在反冲灭弧过程中的灭弧压强，既能衰减雷电流幅值大小，也可以延长电弧的放电时间，避免瞬时雷电流幅值过大对输电线路造成损坏。
一种液态反冲灭弧防雷装置，包括反冲管，反冲管的底部设置有导体并接入大地，反冲管内设置有液体。
进一步地，液体为水或者绝缘液体。
进一步地，反冲管包括陶瓷管体、顶部套盖板、固定装置、底部套盖板、绝缘覆盖层和裙边，顶部套盖板设置在陶瓷管体的顶部，底部套盖板设置在陶瓷管体的底部，固定装置穿过顶部套盖板和底部套盖板，并固定设置，绝缘覆盖层设置在陶瓷管体的外侧，裙边设置在绝缘覆盖层的外侧，顶部套盖板上设置有反冲喷孔。
进一步地，陶瓷管体内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体的内部中空孔与反冲喷孔设置在同一条直线上。
进一步地，顶部套盖板包括顶盖板套盖和顶盖板沿边，顶盖板套盖设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边设置在顶盖板套盖的底部侧边上。
进一步地，底部套盖板包括底盖板套盖和底盖板沿边，底盖板套盖设置为向下凹陷结构，底盖板沿边设置在底盖板套盖的顶部侧边上。
进一步地，固定装置设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边和底盖板套盖上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母拧紧设置。
进一步地，顶盖板套盖套设在陶瓷管体的顶部，底盖板套盖套设在陶瓷管体的底部，顶盖板沿边和底盖板套盖设置为圆形结构，且内径与陶瓷管体的外径相同。
进一步地，绝缘覆盖层设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母、顶盖板沿边和底盖板套盖上，并包合陶瓷管体。
进一步地，顶部套盖板和底部套盖板为钢板或者锌合金板。
进一步地，底部套盖板的底盖板套盖底部设置有固定墩，固定墩底部设置有内陷的螺丝孔，螺丝孔螺纹设置有螺杆，固定墩使用导电材料制成并与底盖板套盖一体设置。
本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
本发明截断电弧早，反冲灭弧压力峰值与冲击大陡度电弧预击穿时间同步，冲击电弧在刚刚形成之时立即被截断，截断电弧的压力巨大，灭弧压力达到100个大气压，如此大的压力峰值时间出现在冲击预击穿瞬间，压力持续时间久，电弧热产生的液体气泡和热蒸发效应存储大量动能，能够持久释放灭弧压力，冲击电弧重燃被延迟，持久巨大的反冲压力破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减50％以上，液态反冲的多种灭弧机制的叠加与互补——突变冲击电弧产生的液电效应下灭弧压力出现的又早又强特性；冲击或工频电弧的热效应产生的液体蒸气压力强化灭弧压力特性；液体蒸气冷却电弧温度使电弧熄灭特性；细管灌注和波反射提高灭弧压力特性。
附图说明
图1为本发明原理结构图。
图2为本发明反冲管结构的剖面图。
图3为本发明反冲管结构没有安装裙边和环氧树脂的俯视图。
图4为本发明反冲管结构的顶部套盖板结构示意图。
图5为本发明反冲管结构的底部套盖板结构示意图。
图6为本发明自然电弧波形图。
图7为本发明液体为水时的电弧波形。
图8为本发明液体为绝缘液体时的电弧波形。
图中标号：a-反冲管；1-陶瓷管体；2-顶部套盖板；2.1-顶盖板套盖；2.2-顶盖板沿边；2.3-顶盖板沿边固定孔；3-螺母；4-固定装置；5-底部套盖板；5.1-底盖板套盖；5.2-底盖板沿边；5.3-底盖板沿边固定孔；6-绝缘覆盖层；7-裙边；8-反冲喷孔；9-固定墩；10-螺孔；11-液体；12-螺杆。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
一种液态反冲灭弧防雷装置，如图1所示，包括反冲管a，反冲管a的底部设置有导体并接入大地，反冲管a内设置有液体11。
装置具体的液态反冲灭弧防雷过程为，电弧预击穿液体11的瞬间，由于雷电弧冲击时间极短，液体无法瞬时发生变形和位移，发生液电爆轰效应，反冲灭弧压力峰值与冲击陡度电弧预击穿时间同步，冲击电弧在刚形成时立即被截断，电弧导通液体后，电弧和液体进行热交换产生电液热交换效应，电弧热产生的液体气泡和热蒸发效应存储动能，持久释放灭弧压力，液电爆轰效应和电液热交换效应产生的向下的冲击波被反冲管a的底部反射回来形成冲击波正反射效应进行灭弧。
液电爆轰效应：在一个只有一个电弧入口，另一端被接地电极封堵的反冲管腔体内注入液体，电弧从腔体入口被灌注到反冲管后通过腔体另一端的电极入地形成放电回路，而腔体内的电弧会发生液体内放电现象，液体内的放电电弧温度瞬间达到104k以上，电弧必然要发生由巨大温度梯度差引起的瞬间膨胀。由于电弧104k以上的温度瞬间出现，包裹在电弧四周的液体来不及位移和热蒸发，液体呈“刚性”固体状并紧紧地包裹住电弧不允许电弧膨胀，此时电弧电流值极小但电弧电压降十分巨大，电弧内聚集的能量等于电弧电压和电弧电流乘积的积分，电弧的温度取决于电弧能量，而电弧能量的峰值必然出现在电弧接通的瞬间，因为随着电弧电流变大，电弧压降会降到0值附近，电流和电弧压降的乘积也接近于0，积分后的能量也快速下降。由于液体承受的电弧膨胀压力取决于由电弧能量决定的电弧温度，必然在电弧接通瞬间压力达到峰值，液体对电弧的“刚性”包裹使电弧温度产生的巨大膨胀力瞬间转化为压力冲击波，冲击波唯一的释放出口只能是电弧入口，此时在整个腔体内被液体包裹住的电弧瞬间骤然膨胀，出现电弧“爆轰”效应，并同步产生100mpa以上的峰值压力冲击波并从腔体内的唯一出口“喷出”，在压力波从腔体出口释放的同时，机械压力波“活塞”以快速把电弧推出腔体，把腔体内的电弧截断，同时“喷出”腔体外的压力波惯性对腔体外的电弧进行截断，切断电弧的尺度非常大。
在雷击含有液体的反冲管内部，发生大陡度预击穿的瞬间，由于雷电弧冲击时间极短，液体无法瞬时发生变形和位移，此时可将液体视为自身不会被压缩的激波传递介质，液体在电弧的“锤击”作用下会同步产生100mpa左右的压力，通过反冲压力释放作用到反冲管内的冲击电弧并使其截断，切断建弧通道。
电液热交换效应:电弧接通瞬间产生的液电爆轰效应会产生电弧爆轰效应在接通电弧瞬间产生压力峰值，随着电弧的发展，电弧电离度增加，电弧电流增加，电弧压降降低到几乎为0的水平，电弧能量也随之降低，液电爆轰效应产生的压力也随之降低，但电弧和液体的热交换会随之出现，电弧通过气化液体产生大量蒸气，带走大量电弧热量衰减电弧电离度削弱电弧强度的同时，水蒸气会产生膨胀压力补偿电液爆轰的压力衰减，热交换压力可以维持更长的时间，这对电弧重燃抑制和再次截断电弧十分有利。试验表明，热交换压力可以推迟电弧重燃10μs以上，由于冲击重燃电流重新从0开始，冲击电流幅值的增加大幅度衰减，雷电流幅值的衰减度60％以上，可以线性降低雷电流在地网电阻上产生的欧姆压降，冲击电弧产生的巨大压力同时对工频建弧过程在建弧起始点就产生快速和巨大的“中断”作用，有效避免雷击跳闸的发生。
冲击波正反射效应：电弧产生的各种冲击波传导到腔室内被封堵的底部障碍物时会产生正反射冲击波波，反射波的压力会增加数倍，反射波相当于对电液爆轰波和热交换膨胀波压力再放大数倍，这对压力的提升和灭弧能力的提升十分有利。
液电爆轰效应和液电热交换效应共同抑制电弧重燃：电弧等离子体在进入反冲管内部时，物理形状发生改变，由粗电弧变成了极细的电弧，径向压力转成轴向压力，同时由于反冲管壁的限制，电弧进入反冲管后速度、温度增加，导致管内压力的增加，最终产生压爆效应，使电弧受到反冲作用力。同时，电弧在液体中产生的液电效应，进一步增强了反冲管内的压强，持久巨大的反冲压力破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减60％以上。其中电液爆轰效应于电弧接通时间同步产生压力峰值，在电弧十分弱小的起始点截断电弧，具有不对称灭弧的优势；电液热交换效应在压力峰值后会产生持久的膨胀压力维持电弧截断状态，推迟电弧重燃时间和衰减电弧电流幅值。
有效防护直击雷过电压：当雷电放电的先导通道击中输电线路的导线、杆塔或其他建筑物时,大量雷电流通过被击物体,在被击物体的阻抗接地电阻上产生欧姆电压降,使被击点出现很高的电位,形成反击过电压。液态反冲灭弧方法能够衰减雷电流幅值60％以上，通过降低雷电流强度衰减地网电阻欧姆压降60％以上，避免了反击过电压造成的绝缘闪络，可以有效降低雷击跳闸率和提高耐雷水平。通过降低雷电流幅值降低地网欧姆压降与传统的通过降低地网电阻降低地网欧姆压降相比，更具有效性、可控性和经济性。
避免感应过电压造成的损害：当雷击线路附近时，会在架空线路的三相导线上感应过电压，由于主放电有一个发展过程，导线上感应电荷并非瞬间立即释放，而是逐渐释放。其中雷击地面点到导线正下方间的水平距离为s，m，雷电电流幅值为i，ka，导线平均悬挂高度为hd，m。根据电力行业标准dl/t620-1997，雷电感应过电压ug为：
液态反冲灭弧方法通过反冲压力释放作用到反冲管内的冲击电弧并使其截断，减小了雷电流的幅值，也就减小了雷电感应过电压。避免了感应过电压对配网绝缘引起的闪络，降低雷击跳闸率、事故率和断线率。
避免电磁感应过电压损坏设备：雷击放电过程中，放电通道周围空间产生瞬变的强电磁场脉冲，在空间变化电磁场中的被保护物，不论是导体还是非导体均做切割磁力线运动，使其产生更高的电磁感应电动势造成危害。受到静电感应的影响，干扰信号线、天线等无线电通讯，甚至损坏仪器设备。液态反冲灭弧方法通过液电效应释放冲击波截断电弧，不仅延缓了电弧的放电时间，也降低了雷电波的陡度。避免了感应电磁过电压对电力电子元器件、通讯信号等造成危害。
避免跨步电压的危害：输电线路或电气设备发生接地故障时，在接地电流入地点周围有电位分布，当人走进电流范围内，由于左右腿之间的电压不同，就产生了电势差，形成跨步电压，对人身安全造成危害。液态反冲灭弧方法减小了入地电流的大小，也就降低了以接地点为圆心，附近地面的电位差，防止跨步电压带来的危害。
电弧在反冲管中受到管壁压缩作用以及液电效应的影响，将一部分能量以反冲的形式从反冲管上端口排出，减小了雷电流的幅值大小，降低了雷电波的陡度，延长了电弧的放电时间。剩余的电弧能量通过“导电极-螺杆-地”的导电通道入地。
本发明实施例中，液体11为水或者绝缘液体。液体11为水时，效果没有那么好，反冲波形图如图7所示，液体11为绝缘液体，为油等时，反冲后的波形如图8所示。如图6为类电弧自然波形，图7为与图8相同条件下水中放电情况，波形被推迟和衰减了，但效果不如油中放电的好。如图8为绝缘油与电弧耦合(油中放电)后的波形，电流波形完全消失了，说明电弧强度被降低到无法测量出来的极低水平，但电荷完全释放完毕了。
如图2所示，反冲管a包括陶瓷管体1、顶部套盖板2、固定装置4、底部套盖板5、绝缘覆盖层6和裙边7，顶部套盖板2设置在陶瓷管体1的顶部，底部套盖板5设置在陶瓷管体1的底部，固定装置4穿过顶部套盖板2和底部套盖板5，并固定设置，绝缘覆盖层6设置在陶瓷管体1的外侧，裙边7设置在绝缘覆盖层6的外侧，顶部套盖板2上设置有反冲喷孔8。陶瓷管体1内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体1的内部中空孔与反冲喷孔8设置在同一条直线上。
固定装置4设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边2.2和底盖板套盖5.1上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母3拧紧设置。顶盖板套盖2.1套设在陶瓷管体1的顶部，底盖板套盖5.1套设在陶瓷管体1的底部，顶盖板沿边2.2和底盖板套盖5.1设置为圆形结构，且内径与陶瓷管体1的外径相同。绝缘覆盖层6设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母3、顶盖板沿边2.2和底盖板套盖5.1上，并包合陶瓷管体1。顶部套盖板2和底部套盖板5为钢板或者锌合金板。
首先在反冲管的上下两端用环氧树脂分别紧密粘合一带凹槽的圆形钢板，其中反冲管上端的钢板中心有开孔，大小与反冲管的孔径大小一致。在钢板上还有4个能安装绝缘螺栓的圆孔，均匀分布在钢板外围。8个螺母分别用在4个绝缘螺杆的上下端，起到固定反冲管位置的作用。为避免雷击时，钢板之间距离太近而发生闪洛，将绝缘螺杆、陶瓷管及螺母用环氧树脂全封装起来。伞裙位于封装后环氧树脂筒的最外边。
如图4所示，顶部套盖板2包括顶盖板套盖2.1和顶盖板沿边2.2，顶盖板套盖2.1设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边2.2设置在顶盖板套盖2.1的底部侧边上。顶部套盖板2主要是固定陶瓷管体1的上端，然后顶盖板套盖2.1的顶部裸露时，可以直接使用作为引弧电极，实现固定和引弧电极作用，实现双作用，同时这个引弧电极的实用寿命会非常好，具有固定性，厚度够厚，电弧多次烧后，磨损后一样可以正常工作。
如图5所示，底部套盖板5包括底盖板套盖5.1和底盖板沿边5.2，底盖板套盖5.1设置为向下凹陷结构，底盖板沿边5.2设置在底盖板套盖5.1的顶部侧边上。底部套盖板5主要是用于套住固定陶瓷管体1的底部，包住底部，不会出现破裂的情况，同时底盖板套盖5.1用作为接闪电极，把反冲剩余的电能往后传，解决原来接闪电极难固定，使用寿命不长的技术问题。
如图1所示，底部套盖板5的底盖板套盖5.1底部设置有固定墩9，固定墩9底部设置有内陷的螺丝孔，固定墩9使用导电材料制成并与底盖板套盖5.1一体设置。固定墩9主要是用于将整个反冲装置固定在外部结构上，实现快速的固定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：包括反冲管(a)，反冲管(a)的底部设置有导体并接入大地，反冲管(a)内设置有液体(11)。
2.根据权利要求1所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：液体(11)为水或者绝缘液体。
3.根据权利要求1所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：反冲管(a)包括陶瓷管体(1)、顶部套盖板(2)、固定装置(4)、底部套盖板(5)、绝缘覆盖层(6)和裙边(7)，顶部套盖板(2)设置在陶瓷管体(1)的顶部，底部套盖板(5)设置在陶瓷管体(1)的底部，固定装置(4)穿过顶部套盖板(2)和底部套盖板(5)，并固定设置，绝缘覆盖层(6)设置在陶瓷管体(1)的外侧，裙边(7)设置在绝缘覆盖层(6)的外侧，顶部套盖板(2)上设置有反冲喷孔(8)。
4.根据权利要求3所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：陶瓷管体(1)内部设置为中空的圆柱结构，陶瓷管体(1)的内部中空孔与反冲喷孔(8)设置在同一条直线上。
5.根据权利要求4所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：顶部套盖板(2)包括顶盖板套盖(2.1)和顶盖板沿边(2.2)，顶盖板套盖(2.1)设置为向上凹陷结构，顶盖板沿边(2.2)设置在顶盖板套盖(2.1)的底部侧边上。
6.根据权利要求5所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：底部套盖板(5)包括底盖板套盖(5.1)和底盖板沿边(5.2)，底盖板套盖(5.1)设置为向下凹陷结构，底盖板沿边(5.2)设置在底盖板套盖(5.1)的顶部侧边上。
7.根据权利要求6所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：固定装置(4)设置为绝缘螺杆，顶盖板沿边(2.2)和底盖板套盖(5.1)上均设置有相同数量和大小的螺孔，绝缘螺杆穿过螺孔并设置螺母(3)拧紧设置。
8.根据权利要求7所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：顶盖板套盖(2.1)套设在陶瓷管体(1)的顶部，底盖板套盖(5.1)套设在陶瓷管体(1)的底部，顶盖板沿边(2.2)和底盖板套盖(5.1)设置为圆形结构，且内径与陶瓷管体(1)的外径相同。
9.根据权利要求8所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：绝缘覆盖层(6)设置为环氧树脂层，覆盖在绝缘螺杆、螺母(3)、顶盖板沿边(2.2)和底盖板套盖(5.1)上，并包合陶瓷管体(1)，顶部套盖板(2)和底部套盖板(5)为钢板或者锌合金板。
10.根据权利要求9所述的一种液态反冲灭弧防雷装置，其特征在于：底部套盖板(5)的底盖板套盖(5.1)底部设置有固定墩(9)，固定墩(9)底部设置有内陷的螺丝孔，固定墩(9)使用导电材料制成并与底盖板套盖(5.1)一体设置。
技术总结