[发明专利]一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置

权利要求书

1.一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：包括反冲灭弧单元(A)、密封压缩空气灭弧单元(B)和密封灭弧单元(C)，反冲灭弧单元(A)设置在密封压缩空气灭弧单元(B)的顶部并电性连接，密封灭弧单元(C)设置在密封压缩空气灭弧单元(B)的底部并电性连接，密封压缩空气灭弧单元(B)内设置压缩空气，密封灭弧单元(C)内设置绝缘油(2)。

2.根据权利要求1所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：反冲灭弧单元(A)包括接闪电极、、反冲管体、、反冲管裙边、和底部接闪电极、，接闪电极、设置在反冲管体、的顶端，反冲管裙边、设置在反冲管体、的侧边，反冲管体、内部设置为反冲空孔、，反冲空孔、的低端设置有底部接闪电极、，所述接闪电极、和底部接闪电极均为石墨电极。

3.根据权利要求1所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：密封压缩空气灭弧单元(B)的结构与密封灭弧单元(C)的结构相同，密封灭弧单元(C)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)，密封管还包括陶瓷管(3)和保护外壳(5)，保护外壳(5)设置在陶瓷管(3)的外侧，裙边(4)设置在保护外壳(5)的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：上电极(1)包括上层石墨电极、中间金属电极和下层石墨电极，中间金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的一端，上层石墨电极设置在中间金属电极的上层，下层石墨电极设置在中间金属电极的底部，且设置在陶瓷管(3)内，下电极(6)包括上端石墨电极和底部金属电极，底部金属电极固定在陶瓷管(3)和保护外壳(5)的另一端，上端石墨电极设置在陶瓷管(3)内，且与底部金属电极连接。

5.根据权利要求1所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：密封灭弧单元(A)设置为一个密封管，密封管两端分别设置上电极(1)和下电极(6)密封设置，密封管内设置有绝缘油(2)，密封管的侧边设置有裙边(4)，密封管的内侧边上间隔设置有灭弧栅(9)，灭弧栅(9)横向长度大于密封管的二分之一内径。

6.根据权利要求5所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：上电极(1)的底部设置有上尖端电极(8)，下电极(6)的上端设置有下尖端电极(11)，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)相对竖直设置，上尖端电极(8)和下尖端电极(11)均为石墨电极。

7.根据权利要求5所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：灭弧栅(9)由绝缘材料制成，灭弧栅(9)设置为半圆结构，密封管内两半圆内侧壁设置的灭弧栅(9)相间设置，同一半圆上的灭弧栅(9)之间设置有凸墩(9)，一个半圆内侧壁的凸墩(9)与另一个半圆内侧壁的灭弧栅(9)相对设置。

8.根据权利要求1所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于，装置具体工作过程为：

步骤1：雷击线路造成的过电压波接近灭弧装置时，装置上方空气间隙优先被击穿，金属电极通过库仑力作用将电弧牵引至装置入口处，反冲灭弧单元(A)对电弧进行反冲灭弧；

步骤2：电弧在密封压缩空气灭弧单元(B)内引起帕斯卡效应进行灭弧；

步骤3：电弧在密封灭弧单元(C)内引起液电效应和帕斯卡效应进行双重效应灭弧。

9.根据权利要求8所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于：步骤2的具体过程为，电弧灌注到密封压缩空气灭弧单元(B)内部，密封压缩空气灭弧单元(B)中的空气压强高于标准大气压，自由电子的密度比空气大更大，电子的有效移动距离就会变小，电弧作用在绝缘压缩空气上时，向侧壁产生冲击波，冲击波遇到侧边后反弹冲向电弧通道，增强密封压缩空气灭弧单元(B)的绝缘性和介质迅速恢复的速度，达到快速截断电弧。

10.根据权利要求8所述的一种多级衰减雷电流强度和陡度的装置，其特征在于,步骤3的具体过程为:

步骤3.1：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波，在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波；

步骤3.2：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油(2)上时，静止的绝缘油(2)某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递，当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹；

步骤3.3：由于密封管内设置有灭弧栅(9)，电弧在密封管的长度变长，同时设置凸墩(9)增加密封管的表面积，液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向绝缘管中心的作用力，集中对电弧通道进行冲击灭弧。