[發明專利]一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法及系統

有效

• 申請號: 202010166079.0
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN112117648B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 王巨豐;黃萍;王嬿蕾;楊倩穎;李繼強;郭克竹;唐佳雄;龐智毅;閆仁寶;王錕;吳敏;張清河;李心如;李籽劍;段小嬿
• 申請（專利權）人: 南寧超伏電氣科技有限公司
• 主分類號: H01T1/02
• 分類號: H01T1/02;H01T19/00
• 代理公司: 南寧智卓專利代理事務所(普通合伙) 45129
• 代理人: 鄧世江

1.一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

步驟1：在一根內部中空的反沖管一端設置接閃組件封閉設置，另一端設置有引弧組件；

步驟2：在發生雷擊閃絡電弧時，引弧組件牽引閃絡電弧進入反沖管；

步驟3：閃絡電弧進入反沖管后，電弧發生彈性變形，電弧功率增大，溫度升高，反沖管內熱量升高；

步驟4：反沖管與外部的壓力差變大，當反沖管管內壓力大于管外壓力時，產生由內向外的定向電弧壓爆效應，壓爆效應造成電弧排放：一方面，管內電弧被迅速排空；另一方面，外電弧空腔效應，阻斷外電弧能量的注入；

步驟5：在接閃組件上設置接閃線與下一個反沖管的引弧組件連接，前一個反沖管內剩余的電弧依次經接閃線和下一個反沖管的引弧組件進入下一個反沖管；

步驟6：重復若干次步驟3-步驟5的過程，最終，電弧在若干個反沖管內的斷點同時斷裂，經過多個物理過程后，電弧的連續性被破壞，加快沖擊電弧的熄滅，消除了工頻建弧通道的形成。

2.根據權利要求1所述的一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于：所述步驟2中，第一個反沖管的引弧組件上設置有引弧電極，在發生雷擊閃絡電弧時，引弧電極通過對閃絡電弧的物理觸碰、庫侖力作用或者尖端放電形成上行先導，將電弧牽引至第一個反沖管入口附近，電弧在第一個反沖管的引弧組件牽引下進入第一個反沖管。

3.根據權利要求1所述的一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于：所述步驟1中，反沖管的管壁由高強度耐高溫耐高壓的非導電材料制成，引弧組件設置為導電金屬環，并且導電金屬環的外側壁緊貼于反沖管的內壁，接閃組件由導電材料制成。

4.根據權利要求3所述的一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于：所述高強度耐高溫耐高壓的非導電材料使用合金陶瓷、稀土陶瓷、石墨烯-陶瓷復合材料、有機陶瓷、合成硅橡膠、有機絕緣材料、合金玻璃、稀土玻璃、石墨烯玻璃、有機玻璃中的任意一種。

5.根據權利要求1所述的一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于：所述步驟2中，反沖管內徑小于電弧直徑，反沖管的內徑為2.5-10mm，輸電線路電壓等級越高，反沖管內徑越大。

6.根據權利要求4所述的一種多管反沖熄滅電弧等離子體的方法，其特征在于：所述步驟3的具體過程為：

步驟3.1：電弧進入反沖管內后形成電弧弧柱，電弧弧柱在反沖管內受到狹管灌注作用，電弧發生彈性變形，電弧等離子體彈性變形能量形成反沖力，電弧徑向變形轉變為軸向變形，提高了軸向彈性力；

步驟3.2：電弧因受到反沖管中管壁限制，弧柱直徑強制減小，整個電弧導電橫截面積變小，電弧電阻增大，由功率計算公式：P＝I²·R可知，電弧功率也增大，使得管內熱量、溫度均升高；

步驟3.3：反沖管入口電弧與反沖管反沖的出口電弧在管內發生180°對沖碰撞，切斷了電弧輻射、對流、傳導、流失的通道，散熱被阻斷，溫度二次上升；

步驟3.4：電弧等離子體在反沖管內密度增大，粒子之間摩擦、碰撞加快，熱量、溫度再次升高。

7.一種多管反沖熄滅電弧等離子體系統，其特征在于，所述系統包括：包括若干個反沖單元，若干個反沖單元首尾依次連接，反沖單元設置為內部中空、一端開口、另一端封閉的半封閉管件；

反沖單元與反沖單元通過設置接閃線(5)連接，所述接閃線(5)一端連接在反沖單元封閉端，另一端連接另一個反沖單元的開口端；

若干個反沖單元均包括引弧組件(1)、反沖管(2)和接閃組件(3)，所述引弧組件(1)開口設置在反沖管(2)的一端，所述接閃組件(3)封閉設置在反沖管(2)的另一端；

還包括支撐體(8)，若干個反沖單元嵌設在支撐體(8)內，所述反沖管(2)的側壁為支撐體(8)的材料構成，

反沖單元的開口端與外部連通，且設置為反沖口(6)，所述支撐體(8)的外側設置由若干個導弧邊(7)，導弧邊(7)設置為圓形圈邊，且相間固定在支撐體(8)的外側，在同一垂直方向的兩個反沖口(6)之間至少設置有一個導弧邊(7)；

若干個反沖單元設置為空間螺旋狀結構，支撐體(8)設置為三棱柱、四棱柱或五棱柱結構，若干個反沖單元螺旋沿著三棱柱、四棱柱或五棱柱側面排布，設置在側面的內部。