一种拆换式带外串联间隙避雷器及方法与流程

1.本发明属于属于避雷器领域，具体涉及一种拆换式带外串联间隙避雷器及方法。


背景技术：

2.10kv架空线路绝缘配置水平低，雷电直接击中线路导线、架空地线(若有)形成的直击雷过电压，或者雷电击在架空线路附近大地上耦合出的雷电感应过电压，均会造成导线对地闪络，引发单相对地短路故障甚至相间短路故障。对于10kv架空绝缘线路，雷击闪络引发工频续流电弧稳定建弧后，工频续流电弧弧根因为受到导线绝缘层的阻碍，无法移动，只能固定在导线上雷击放电点位置燃烧，在变电站保护跳闸之前几乎百分之百会造成导线烧蚀断线。目前我国10kv架空线路运营里程已超过500万公里，结合运行统计数据保守测算，每年发生雷击闪络故障超过45万起，停电事故超过4万次，雷电灾害是影响配电网供电质量和巨大经济损失的主要原因。
3.10kv架空线路用主流防雷保护措施包括金属氧化物避雷器、绝缘横担、架空地线、耦合地线、放电钳位绝缘子、防弧金具等，目前公认的综合效果最佳的措施是金属氧化物避雷器。金属氧化物避雷器在结构型式上分为无间隙金属氧化物避雷器和带串联间隙金属氧化物避雷器两种。与无间隙金属氧化物避雷器相比，带串联间隙金属氧化物避雷器因为有空气间隙隔离，避雷器本体承担的系统运行电压很低，电阻片基本不存在长期荷电老化问题，可以免维护，即使运行中避雷器本体故障损坏，因有串联间隙隔离，也可降低线路对地短路故障发生概率，因此带串联间隙金属氧化物避雷器更适合架空线路采用。外串联间隙相比内串联间隙，具有更简单的物理结构、有肉眼可见的断开点，在配电网实际应用中，绝大部分为带外串联间隙金属氧化物避雷器。
4.通用结构型式的带外串联间隙金属氧化物避雷器安装到线路上后，即与杆塔塔头形成“死连接”，在运维环节缺点很明显：若运行中的避雷器本体因为产品生产质量缺陷、遭受近区高幅值雷击、外力破坏等原因发生故障，故障避雷器本体无法带电拆卸下来，自然也无法更换新产品带电装回去，对于影响供电的需要立刻停电抢修，这扩大了故障范围，增加了检修环节的经济损失，降低了供电可靠性指标，对于不影响供电的可以等到检修停电窗口期时再更换，但是在此之前，线路绝缘子和绝缘导线没有了雷电防护装置保护，处于“裸奔”状态，风险隐患高；另外，对运行中的避雷器抽样检测是判断产品运行性状的一种最直接且最经济的手段，但是限于通用结构避雷器无法带电拆卸取样，对于绝大部分挂网避雷器缺失过程监测，至损坏前都处于“失控”状态。
5.目前，为解决上述问题而出现的可带电拆、换的带外串联间隙金属氧化物避雷器装置，如专利cn202111327355.8，自身设置了一个带特制高压端金具的绝缘支柱，使用时替换已有线路绝缘子，cn202011631968.6增加了一个与避雷器本体并联的绝缘支柱和特制的连接金具，使用时不需要替换线路绝缘子，cn202111064101.1仿照跌落式熔断器结构设计避雷器，通过拉合开关方式实现避雷器本体的断电，也需要增加一个与避雷器本体并联的绝缘支柱和特制的连接金具，可以不替换线路绝缘子使用。这些装置虽然可以实现带电拆、
换的目的，但是相比现在通用型式避雷器，结构过于复杂，有的还需要改变线路绝缘子配置。结构复杂意味着现场安装不便、制造成本高，现有通用结构型式的避雷器，以标称放电电流为5ka的为例，选择质量有保障的大厂的产品市场价格通常在100元～200元之间，增设部件后，避雷器成本明显增高，甚至出现增设部件价格高出避雷器本体价格的“本末倒置”现象。考虑实际运行环境和线路结构差异，线路绝缘子的设置多样化，以单一绝缘支柱替换不同型线路绝缘子方式适用范围受限。基于我国配电网的运营规模，这些装置局部“点”应用尚可，大规模“面”应用很难被运行单位接受。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种拆换式带外串联间隙避雷器，以解决现有技术中带电安装、拆卸避雷器本体的装置结构过于复杂的问题。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明提供一种拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，包括安装支架、带外串联间隙避雷器本体、连接线、磁吸插头和线夹；
9.所述安装支架包括固定安装孔、避雷器安装孔和开口槽，所述固定安装孔设置在安装支架的第一端，所述避雷器安装孔与开口槽设置在安装支架的第二端，避雷器安装孔与开口槽相连通；
10.所述带外串联间隙避雷器本体的第二端设有一个凸起结构，凸起结构轴心位置设置一个朝外的不穿透的第二螺孔，所述第二螺孔与安装螺杆相连接，所述避雷器安装孔与凸起结构形状相匹配，用于沉入凸起结构，所述安装螺杆与开口槽形状相匹配，安装螺杆设有螺母用于安装后固定凸起结构；
11.所述连接线两端分别紧固连接带外串联间隙避雷器本体的第一端与磁吸插头的第二端；
12.所述磁吸插头第一端内嵌第二永磁体，所述线夹第二端设有一个柱孔，柱孔内底面嵌有第一永磁体，其中第一永磁体与第二永磁体极性相反，磁吸插头的第一端与线夹的第二端插合连接。
13.还设有连接装置用于安装要求保护的拆换式带外串联间隙避雷器，所述连接装置包括架空线路相导线、杆塔横担、杆塔立担和线路绝缘子；
14.所述线路绝缘子设有地脚螺杆，地脚螺杆与固定安装孔形状相匹配，所述地脚螺杆用于将安装支架安装在杆塔横担或杆塔立担上部。
15.所述带外串联间隙避雷器本体包括电阻片单元、高压端法兰、中压端法兰、低压端法兰、上放电电极、下放电电极、绝缘芯棒和绝缘外套；
16.所述电阻片单元由多个电阻片叠装形成；
17.所述电阻片单元两端分别连接中压端法兰的第二端和低压端法兰的第一端，所述中压端法兰的第一端和高压端法兰的第二端分别连接绝缘芯棒两端，所述由高压端法兰、绝缘芯棒、中压端法兰、电阻片单元、低压端法兰形成的整体，外表面被绝缘外套包覆；
18.所述上放电电极以螺钉紧固连接在高压端法兰和绝缘外套外围，所述下放电电极以螺钉紧固连接在中压端法兰和绝缘外套外围；
19.所述第一螺孔设置于带外串联间隙避雷器本体的高压端法兰轴心位置，第一螺孔
与连接线的第一端紧固连接并被绝缘外套包覆封固；
20.所述凸起结构设置于带外串联间隙避雷器本体的低压端法兰上，凸起结构轴心位置上设置第二螺孔，所述第二螺孔连接安装螺杆。
21.所述磁吸插头，包括主体、第二永磁体和第一绝缘层；主体为柱状结构，外侧壁中下部设置凹陷段；主体第二端与连接线紧固连接，并与连接线根部段一起被第一绝缘层包覆。
22.所述线夹，包括上抱箍、下抱箍、合页轴、线夹螺栓、第一永磁体和第二绝缘层；
23.所述上抱箍和下抱箍的第一端经合页轴相连接，所述下抱箍的第二端设置突出结构，所述柱孔设置在突出结构上，所述柱孔与磁吸插头第一端的主体形状相匹配；
24.所述线夹外露部分包覆第二绝缘层。
25.所述上抱箍和下抱箍的第一端闭合后形成的环孔与架空线路相导线形状相匹配，经线夹螺栓紧固闭合。
26.所述下抱箍第二端的柱孔内壁设有弹片以变形挤压磁吸插头，使得磁吸插头能够与线夹紧密结合。
27.还包括用于辅助带电安装新的避雷器本体的辅助工装，所述辅助工装包括卡夹、插头限位槽和拆卸孔；
28.辅助工装第一端设置有卡夹，第二端设置有插头限位槽，中部设置有拆卸孔；
29.所述辅助工装设置为绝缘板，卡夹形状与带外串联间隙避雷器本体相匹配，插头限位槽形状与磁吸插头的形状相匹配，拆卸孔与辅助工具的绝缘杆形状相匹配。
30.还包括用于带电安装和拆卸避雷器本体的辅助工具，包括绝缘杆、套筒、卡钳和手柄；
31.所述套筒和卡钳设置在绝缘杆第一端部，套筒形状与安装螺杆上的螺母形状相匹配，卡钳尺寸与磁吸插头主体的凹陷段相匹配；
32.所述绝缘杆第二端部设有手柄，所述手柄通过绝缘杆内部的连接机构与卡钳联动，用于控制卡钳张开和闭合。
33.本发明还提供一种拆换式带外串联间隙避雷器的安装方法，首次安装避雷器时线路需停电，安装步骤如下：
34.s1：将线路绝缘子的地脚螺杆紧固螺母松开，向上抬起线路绝缘子使地脚螺杆脱离塔头杆塔横担或杆塔立担，将安装支架的固定安装孔套入地脚螺杆，调整安装支架与架空线路相导线平行并位于线路绝缘子的负荷侧，将地脚螺杆插回杆塔横担或杆塔立担上，拧紧紧固螺母，恢复地脚螺杆的原有安装；
35.s2：将带外串联间隙避雷器本体低压端的安装螺杆穿入安装支架的避雷器安装孔，并调整位置使低压端法兰的凸起结构沉入避雷器安装孔，卡住带外串联间隙避雷器本体不发生圆周转动，将螺母及防松件套入安装螺杆并紧固；
36.s3：打开线夹的上抱箍，将线夹卡在架空线路相导线外表面上，用线夹螺栓将上抱箍和下抱箍连接紧固在一起；
37.s4：将磁吸插头插入线夹。
38.本发明还提供所述拆换式带外串联间隙避雷器的拆换方法，包括拆卸避雷器的步骤和更换新避雷器的步骤；
39.挂网运行中，当避雷器本体故障损坏需要更换或者抽样检测需要取下避雷器本体做样品时，电网不需要停电，拆卸步骤如下：
40.s10：工作人员处于电气安全距离以外，利用辅助工具，首先操纵绝缘杆，将端部的卡钳靠近磁吸插头，按压绝缘杆第二端的手柄将卡钳打开并夹住磁吸插头的凹陷段，拉动绝缘杆使磁吸插头脱离线夹，带外串联间隙避雷器本体高压端断电，调整连接线自然下垂；
41.s20：继续操纵绝缘杆，将套筒套住带外串联间隙避雷器本体的安装螺杆并卡住紧固螺母，转动绝缘杆将螺母松开一段距离但不脱离安装螺杆，上擎绝缘杆抬起带外串联间隙避雷器本体，使低压端法兰的凸起结构脱离避雷器安装孔，沿开口槽方向平移绝缘杆，将带外串联间隙避雷器本体移出安装支架，下降绝缘杆取下带外串联间隙避雷器本体；
42.更换新的避雷器本体时，电网维持带电，安装过程为：
43.s100：将辅助工装的卡夹卡住带外串联间隙避雷器本体，调整磁吸插头第一端朝向正上方，将磁吸插头卡在插头限位槽内；
44.s200：工作人员处于电气安全距离以外，将带外串联间隙避雷器本体的安装螺杆备上螺母和防松件，插入辅助工具的套筒中，螺母卡在套筒中，安装螺杆外露一段，上升绝缘杆托起带外串联间隙避雷器本体，将安装螺杆外露段送入安装支架的开口槽内，并水平移动绝缘杆将带外串联间隙避雷器本体送到安装孔位置，然后转动绝缘杆调整低压端法兰的凸起结构直到沉入避雷器安装孔，连续转动绝缘杆上紧螺母；
45.s300：继续操纵绝缘杆，使其端部的卡钳靠近磁吸插头，按压绝缘杆第二端的手柄将卡钳打开并夹住磁吸插头的凹陷段，将磁吸插头从插头限位槽中移出；
46.s400：调整绝缘杆将磁吸插头对准线夹的柱孔，推动绝缘杆，磁吸插头插入线夹，带外串联间隙避雷器本体高压端带电；
47.s500：将绝缘杆的上端插入辅助工装的拆卸孔中，朝线路绝缘子外侧水平移动绝缘杆，将辅助工装拨离带外串联间隙避雷器本体，收回绝缘杆取下辅助工装。
48.本发明的有益效果如下：
49.1、本发明提供了一种拆换式带外串联间隙避雷器，包括安装支架，由形状相匹配的线路绝缘子的地脚螺杆安装在杆塔横担或杆塔立担上部，安装时不需要改变线路塔头已有配置，结构简单、部件数量少、成本低、不多占线路塔头空间，且该安装方式不需要改变线路塔头已有配置，对于新建线路和已运行线路均具有友好的适用性。
50.2、本发明提供一种拆换式带外串联间隙避雷器，具有可带电拆卸、换装避雷器本体功能，通过利用避雷器本体上设凸起结构，对应安装支架上的避雷器安装孔形状，以简单的结构即可实现连接；设计磁吸插头与线夹的插合连接，方便实现连接与断开，可以在线路不停电的情况下，配合本发明提供的辅助工具和辅助工装快速拆卸掉旧的避雷器本体、安装上新的避雷器本体，解决了避雷器本体故障或抽检取样时所在线路必须停电的运行痛点问题，降低运维成本，适合规模化应用，整体技术经济性大幅优于现有同类装置。
51.3、本发明提供的一种拆换式带外串联间隙避雷器具有稳固的外串联间隙，包括带外串联间隙避雷器本体，带外串联间隙避雷器本体的外串联间隙单元由一对圆环形放电电极和绝缘支撑件构成，并与避雷器本体单元集成一体化，放电电极出厂时已安装固定完成，不需要现场调节外串联间隙距离，运行中不存在因放电电极移位造成外串联间隙距离变化的问题，可维持避雷器放电动作电压长期稳定。
52.4、本发明提供的一种拆换式带外串联间隙避雷器满足“全绝缘化”设计要求，所有高压带电外露部件均覆盖绝缘层，不存在带电节点裸露可能发生异物搭接造成短路故障的风险，装置的引入不降低绝缘导线线路原有对外全绝缘性能。
附图说明
53.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
54.图1为新型带外串联间隙金属氧化物避雷器安装结构示意图
55.图2为新型带外串联间隙金属氧化物避雷器的外观结构示意图
56.图3为安装支架结构示意图
57.图4为带外串联间隙避雷器本体结构示意图
58.图5为磁吸插头和线夹结构示意图
59.图6为现场带电安装时协助插接磁吸插头的辅助工装结构示意图
60.图7为用于带电拆卸、安装带外串联间隙避雷器本体的辅助工具结构示意图
61.图8为现场带电安装时插接磁吸插头的操作示意图
62.其中：1-安装支架；2-带外串联间隙避雷器本体；3-连接线；4-磁吸插头；5-线夹；
63.6-辅助工装；7-辅助工具；101-架空线路相导线；102-杆塔横担；103-杆塔立担；
64.104-线路绝缘子；11-固定安装孔；12-避雷器安装孔；13-开口槽；21-电阻片；
65.22-中压端法兰；23-低压端法兰；24-高压端法兰；25-绝缘芯棒；26-上放电电极；
66.27-下放电电极；28-绝缘外套；29-安装螺杆；41-主体；42-第二永磁体；43-第一绝缘层；
67.51-上抱箍；52-下抱箍；53-合页轴；54-线夹螺栓；55-第一永磁体；56-弹片；
68.57-第二绝缘层；61-卡夹；62-插头限位槽；63-拆卸孔；71-绝缘杆；72-套筒；73-卡钳；
69.74-手柄。
具体实施方式
70.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
71.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本技术所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
72.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明
示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
73.本发明提供一种拆换式带外串联间隙避雷器，包括安装支架1、带外串联间隙避雷器本体2、连接线3、磁吸插头4和线夹5；安装支架1包括固定安装孔11、避雷器安装孔12和开口槽13，固定安装孔11设置在安装支架1的第一端，安装支架1的第二端设置相连通的避雷器安装孔12与开口槽13；带外串联间隙避雷器本体2的第二端设有一个凸起结构，凸起结构轴心位置设置一个朝外的不穿透的第二螺孔，第二螺孔与安装螺杆29相连接，避雷器安装孔12与凸起结构形状相匹配，用于沉入凸起结构，安装螺杆29与开口槽13形状相匹配，安装螺杆29设有螺母用于安装后固定凸起结构；连接线3两端分别紧固连接带外串联间隙避雷器本体2的第一端与磁吸插头4的第二端；磁吸插头4第一端内嵌第二柱状永磁体42，线夹5第二端设有一个柱孔，柱孔内底面嵌有第一柱状永磁体55，其中第一永磁体55与第二永磁体42极性相反，磁吸插头4的第一端与线夹5的第二端插合连接。
74.如图1所示，还包括用于安装拆换式带外串联间隙避雷器的连接装置，连接装置包括杆塔横担102、杆塔立担103和线路绝缘子104；
75.安装支架1包括固定安装孔11、避雷器安装孔12和开口槽13；
76.带外串联间隙避雷器本体2第二端固定在安装支架1的避雷器安装孔12上，将安装支架1的第一端置于杆塔横担102或杆塔立担103之上，再将线路绝缘子104置于安装支架1的第一端上方，将线路绝缘子104的地脚螺杆穿过安装支架1第一端上的固定安装孔11实现紧固连接；
77.线夹5安装在架空线路相导线101上，为保证现场安装后带外串联间隙避雷器本体2和连接线3下沉在架空线路相导线101的正下方，安装支架1的优选结构设计为“z”字形；
78.本发明提供的拆换式带外串联间隙避雷器，设计安装支架1，由形状相匹配的线路绝缘子104的地脚螺杆安装在杆塔横担102或杆塔立担103上部，安装时不需要改变线路塔头已有配置、不多占线路塔头空间，且该安装方式不需要改变线路塔头已有配置，对于新建线路和已运行线路均具有友好的适用性。
79.如图2所示，本发明要求保护的拆换式带外串联间隙避雷器，包括安装支架1、带外串联间隙避雷器本体2、连接线3、磁吸插头4和线夹5；
80.带外串联间隙避雷器本体2第二端固定在安装支架1第二端上，带外串联间隙避雷器本体2第一端引出连接线3，连接线3的另一端与磁吸插头4的第二端头相连，磁吸插头4的第一端头与线夹5的第二端头插合连接；
81.本发明提供的拆换式带外串联间隙避雷器，设计磁吸插头4与线夹5的插合连接，方便实现连接与断开。
82.如图3所示，安装支架1包括固定安装孔11、避雷器安装孔12和开口槽13，安装支架1的制作材料优选为镀锌钢板材；
83.固定安装孔11设置在安装支架1的第一端，优选形状为圆形，开孔直径与线路绝缘
子104的地脚螺杆公称直径相配，一般取大于线路绝缘子104地脚螺杆公称直径1mm～2mm；
84.避雷器安装孔12设置在安装支架1的第二端，可选用不规则方形；
85.开口槽13开设在安装支架1边沿，与避雷器安装孔12相连通，开口槽13优选设置为蛇形。
86.如图4所示，带外串联间隙避雷器本体2，主体包括电阻片单元、高压端法兰24、中压端法兰22、低压端法兰23、上放电电极26、下放电电极27、绝缘芯棒25和绝缘外套28；
87.电阻片单元由多个电阻片21叠装形成，电阻片优选使用金属氧化物电阻片；
88.电阻片单元第二端连接低压端法兰23的第一端，电阻片单元第一端连接中压端法兰22的第二端；中压端法兰22的第一端和高压端法兰24的第二端分别连接绝缘芯棒25两端；
89.电阻片单元两端分别连接中压端法兰22的第二端和低压端法兰23的第一端，中压端法兰22的第一端和高压端法兰24的第二端分别连接绝缘芯棒25两端，由高压端法兰24、绝缘芯棒25、中压端法兰22、电阻片单元、低压端法兰23形成的整体，外表面一次性注塑成型带伞裙的绝缘外套28，绝缘外套28优选采用硅橡胶复合材料；
90.上放电电极26以螺钉紧固连接在高压端法兰24和绝缘外套28外围，下放电电极27以螺钉紧固连接在中压端法兰22和绝缘外套28外围；
91.高压端法兰24的第一端轴心位置设置一个朝外的不穿透的第一螺孔，高压端法兰24的第一螺孔紧固连接线3，并与连接线3根部段一起被绝缘外套28包覆封固；
92.低压端法兰23的第二端外露部分设计有一个凸起结构，凸起结构与避雷器安装孔12形状相适应，使得安装带外串联间隙避雷器本体2时凸起结构可以沉入避雷器安装孔12；
93.低压端法兰23凸起结构轴心位置设置一个朝外的不穿透的第二螺孔，第二螺孔连接安装螺杆29，安装螺杆29与安装支架1上的开口槽13形状相匹配，使安装螺杆29能够横穿进开口槽13并移动到避雷器安装孔12位置；
94.高压端法兰24、中压端法兰22、低压端法兰23、上放电电极26、下放电电极27均采用铝合金材料制作，绝缘芯棒25采用玻璃纤维环氧树脂棒材制作；
95.电阻片21、中压端法兰22、低压端法兰23和绝缘外套28共同构成避雷器单元，其额定电压为17kv，标称放电电流分为5ka和10ka两种，技术参数应符合gb/t 11032-2020《交流无间隙金属氧化物避雷器》的规定，可采用缠绕型结构、筒型结构或笼型结构，辅以构件和材料，将多个电阻片21和中压端法兰22、低压端法兰23叠装封固成刚性芯体，外表面一次性注塑成型带伞裙的硅橡胶复合外套28；
96.高压端法兰24、绝缘芯棒25、中压端法兰22、绝缘外套28、上放电电极26、下放电电极27共同构成外串联间隙单元，高压端法兰24和中压端法兰22分别螺接或压接在绝缘芯棒25的两端，三者形成一个刚性体，上放电电极26和下放电电极27外形为圆环形，截面为圆形，上放电电极26套在高压端法兰24和绝缘外套28的外围，通过螺钉紧固到高压端法兰24上，下放电电极27套在中压端法兰22和绝缘外套28的外围，通过螺钉紧固到中压端法兰22上，上放电电极26和下放电电极27之间的空气间隙距离与被保护绝缘子相配合，按照其50％雷电冲击放电电压是被保护绝缘子的50％雷电冲击放电电压的(75～90)％的原则确定；
97.低压端法兰23的第二螺孔连接一根公称直径m10～m16的安装螺杆29，用于安装固
定带外串联间隙避雷器本体2，安装螺杆29与安装支架1上的开口槽13相匹配，公称直径比开口槽13的宽度小0.5mm～1mm，使安装螺杆29能够横穿进开口槽13并移动到避雷器安装孔12位置；
98.低压端法兰23外露部分可设计成一个柱状凸台，横截面与避雷器安装孔12形状一致仅尺寸略小，安装带外串联间隙避雷器本体2时，柱状凸台可以沉入避雷器安装孔12；
99.上述提供的带外串联间隙金属氧化物避雷器，具有稳固的外串联间隙，外串联间隙单元由一对圆环形放电电极和绝缘支撑件构成，并与避雷器本体单元集成一体化，放电电极出厂时已安装固定完成，不需要现场调节外串联间隙距离，运行中不存在因放电电极移位造成外串联间隙距离变化的问题，可维持避雷器放电动作电压长期稳定；
100.本发明提供一种拆换式带外串联间隙避雷器，通过利用带外串联间隙避雷器本体2上设凸起结构，对应安装支架上的避雷器安装孔12形状，便于安装拆换新的带外串联间隙避雷器本体。
101.连接线3，两端分别与高压端法兰24的第一端与磁吸插头4的第二端紧固连接，连接方式为电气连接；
102.连接线3优选为覆盖厚度1mm～5mm硅橡胶绝缘层的软铜线，截面积为12mm2～20mm2，长度不超过300mm。
103.如图5所示，磁吸插头4，包括主体41、第二永磁体42和第一绝缘层43，主体41为柱状结构，外侧壁中下部设置环形的凹陷段，
104.第二永磁体42内嵌在主体41第一端，主体41第二端与连接线3紧固连接，并与连接线3根部段一起被第一绝缘层43包覆；
105.磁吸插头4，优选采用铜材制作，设置为一个圆柱体，在外侧壁中下部设置凹陷段，用于辅助拆卸和安装操作，第二永磁体42配套设置为一个圆柱状钕铁硼永磁体内嵌在主体41第一端部位；
106.第一绝缘层43包覆在磁吸插头4长期外露部分，优选为表面均厚度1mm～5mm的硅橡胶绝缘层；
107.线夹5，包括上抱箍51、下抱箍52、合页轴53、线夹螺栓54、第一永磁体55和第二绝缘层57；
108.上抱箍51和下抱箍52的第一端经合页轴53相连接，闭合后形成的环孔与架空线路相导线101形状相匹配，上抱箍51和下抱箍52的第一端经线夹螺栓54紧固闭合，
109.下抱箍52的第二端设置突出结构，突出结构上设孔洞，孔洞与磁吸插头4第一端的主体41形状相匹配，孔洞内底面镶嵌第一永磁体55，第一永磁体55与第二永磁体42极性相反；
110.线夹5外露部分包覆第二绝缘层57；
111.的线夹5，优选采用铜材或铝合金制作，上抱箍51和下抱箍52可设置为半圆环体形，二者采用合页结构、经合页轴53连接在一起，上抱箍51和下抱箍52闭合后形成的圆环孔与架空线路相导线101相匹配，内径略小于导线105外径，经线夹螺栓54紧固后紧密卡在导线105上；
112.下抱箍52第二端可为突出的圆柱体，从端头向内为一个圆柱孔，作为磁吸插头4的插入连接孔，内底面镶嵌的第一永磁体55匹配设置为圆柱状钕铁硼永磁体；
113.下抱箍52的第二端突出结构上设置的孔洞，其内侧壁可设置有弹片56，优选设置3～4根长条状或花瓣状铜弹片；
114.当磁吸插头4插入线夹5后，极性相反的第二永磁体42与第一永磁体55磁力相吸，使得磁吸插头4保持足够的连接强度，弹片56变形挤压磁吸插头4，使得磁吸插头4与线夹5间经足够大的低电阻接触面紧密结合，满足避雷器动作通流要求；
115.第二绝缘层57包覆在线夹5长期外露部分，采用表面均厚度1mm～5mm的硅橡胶绝缘层；
116.本发明提供的带外串联间隙金属氧化物避雷器满足“全绝缘化”设计要求，所有高压带电外露部件均覆盖绝缘层，不存在带电节点裸露可能发生异物搭接造成短路故障的风险，装置的引入不降低绝缘导线线路原有对外全绝缘性能。
117.上述图1至图5提供的一种新型可带电拆换式10kv架空线路防雷保护用带外串联间隙金属氧化物避雷器，产品结构简单紧凑、部件数量少、体积小、成本低，便于组装和现场安装，不多占线路塔头空间，适合规模化应用，整体技术经济性大幅优于现有同类装置。
118.如图6，还包括用于辅助带电安装新的避雷器本体的辅助工装6，辅助工装6第一端设置有卡夹61，第二端设置有插头限位槽62，中部设置有拆卸孔63；
119.辅助工装6设置为绝缘板；
120.卡夹61用于卡住带外串联间隙避雷器本体2，设置尺寸与上放电电极26和绝缘外套28的最上部伞裙之间的间隙相匹配；
121.插头限位槽62用于卡住磁吸插头4，形状优选设置为带有凹陷结构的“u”形槽，凹陷结构与磁吸插头4的凹陷段下部相匹配，拆卸孔63与辅助工具7的绝缘杆71形状相匹配；
122.辅助工装6用于带电安装带外串联间隙避雷器本体2时，预置固定磁吸插头4位置并保持无连接线端朝向正上方，整体优选为塑料材料制成的长方形薄板，包括卡夹61、插头限位槽62、拆卸孔63，使用时卡夹61卡在带外串联间隙避雷器本体2的上放电电极26和绝缘外套28的最上部伞裙之间的间隙，插头限位槽62用于临时固定磁吸插头4，拆卸孔63用于帮助拆除辅助工装6。
123.如图7所示，还提供一种辅助工具7，用于带电安装和拆卸避雷器本体，
124.辅助工具7包括绝缘杆71、套筒72、卡钳73和手柄74，
125.套筒72和卡钳73设置在绝缘杆71第一端部，套筒72形状与安装螺杆29上的螺母形状相匹配，卡钳73尺寸与磁吸插头4主体41的凹陷段相匹配，
126.绝缘杆71第二端部设有手柄74，手柄74通过绝缘杆71内部的连接机构与卡钳73联动，可以控制卡钳73张开和闭合，上述内部连接机构可参考专利cn209091505u；
127.辅助工具7，主体为绝缘杆71，优选长度为2m～3m，采用中空的玻璃纤维环氧树脂材料；
128.绝缘杆71第一端部所设套筒72和卡钳73优选使用钢材，靠近第二端部设有手柄74，手柄74通过绝缘杆71内部的连接机构与卡钳73联动，可以控制卡钳73张开、闭合；
129.套筒72可以套入带外串联间隙避雷器本体2低压端的安装螺杆29并卡住其紧固螺母；
130.卡钳73尺寸与磁吸插头4的凹陷段直径相匹配，松开手柄74后卡钳73自动复位闭合，可以稳定夹住磁吸插头4。
131.如图8所示，首次安装避雷器时线路需停电，安装步骤如下：
132.s1：将线路绝缘子104的地脚螺杆紧固螺母松开，向上抬起线路绝缘子104使地脚螺杆脱离杆塔横担102或杆塔立担103，将安装支架1的固定安装孔11套入地脚螺杆，调整安装支架1与导线105平行并位于线路绝缘子104的负荷侧，将地脚螺杆插回杆塔横担102或杆塔立担103上，拧紧紧固螺母，恢复地脚螺杆的原有安装；
133.s2：将带外串联间隙避雷器本体2低压端的安装螺杆29穿入安装支架1的避雷器安装孔12，并调整位置使低压端法兰23的凸起结构沉入避雷器安装孔12，卡住带外串联间隙避雷器本体2不发生圆周转动，将螺母及防松件套入安装螺杆29并紧固；
134.s3：将线夹5的上抱箍51打开，卡在导线105外表面上，如果导线带绝缘层则直接扣在绝缘层外表面，调节线夹5位置使其中心距线路绝缘子中心距离在250
±
50mm，用线夹螺栓54将上抱箍51和下抱箍52连接紧固在一起；
135.s4：将磁吸插头4插入线夹5。
136.本发明提供的带外串联间隙金属氧化物避雷器采用简单的安装方式，该安装方式利用线路绝缘子地脚安装螺杆实现装置主体的安装固定，不需要改变线路塔头已有配置，对于新建线路和已运行线路均具有友好的适用性。
137.挂网运行中，当避雷器本体故障损坏需要更换或者抽样检测需要取下避雷器本体做样品时，电网不需要停电，拆卸步骤如下：
138.s10：工作人员处于电气安全距离以外，利用辅助工具7，首先操纵绝缘杆71，将端部的卡钳73靠近磁吸插头4，按压绝缘杆71下部的手柄74将卡钳73打开并夹住磁吸插头4的凹陷段，拉动绝缘杆71使磁吸插头4脱离线夹5，带外串联间隙避雷器本体2高压端断电，调整连接线3自然下垂；
139.s20：继续操纵绝缘杆71，将套筒72套住带外串联间隙避雷器本体2的安装螺杆29并卡住紧固螺母，转动绝缘杆71将螺母松开一段距离但不脱离安装螺杆29，上擎绝缘杆71抬起带外串联间隙避雷器本体2，使低压端法兰23的凸起结构脱离避雷器安装孔12，沿开口槽13方向平移绝缘杆71，将带外串联间隙避雷器本体2移出安装支架1，下降绝缘杆71取下带外串联间隙避雷器本体2。
140.更换新的避雷器本体时，电网维持带电，安装过程为：
141.s100：将辅助工装6的卡夹61卡住带外串联间隙避雷器本体2，调整磁吸插头4的第一端朝向正上方，将磁吸插头4卡在插头限位槽62内；
142.s200：工作人员处于电气安全距离以外，将带外串联间隙避雷器本体2的安装螺杆29备上螺母和防松件，插入辅助工具7的套筒72中，螺母卡在套筒72中，安装螺杆29外露一段，上升绝缘杆71托起带外串联间隙避雷器本体2，将安装螺杆29外露段送入安装支架1的开口槽13内，并水平移动绝缘杆71将带外串联间隙避雷器本体2送到安装孔12位置，然后转动绝缘杆71调整低压端法兰23的凸起结构直到沉入避雷器安装孔12，此时，避雷器安装孔12卡住低压端法兰23的凸起结构，连续转动绝缘杆71上紧螺母；
143.s300：继续操纵绝缘杆71，使其端部的卡钳73靠近磁吸插头4，按压绝缘杆71下部的手柄74将卡钳73打开并夹住磁吸插头4的凹陷段，将磁吸插头4从插头限位槽62中移出；
144.s400：调整绝缘杆71将磁吸插头4对准线夹5的孔洞，用力推动绝缘杆71，磁吸插头4插入线夹5，避雷器本体高压端带电；
145.s500：将绝缘杆71的上端插入辅助工装6的拆卸孔63中，朝线路绝缘子104外侧水平移动绝缘杆71，将辅助工装6拨离带外串联间隙避雷器本体2，收回绝缘杆71取下辅助工装6。
146.本发明提供的带外串联间隙金属氧化物避雷器具有可带电拆卸、换装避雷器本体功能，通过巧妙利用开槽安装孔、带磁吸力插头方便实现连接与断开，可以在线路不停电的情况下，通过远端操纵绝缘杆式辅助工具快速拆卸掉旧的避雷器本体、安装上新的避雷器本体，解决了避雷器本体故障或抽检取样时所在线路必须停电的运行痛点问题，降低运维成本。
147.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
148.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

技术特征：
1.一种拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，包括安装支架(1)、带外串联间隙避雷器本体(2)、连接线(3)、磁吸插头(4)和线夹(5)；所述安装支架(1)包括固定安装孔(11)、避雷器安装孔(12)和开口槽(13)，所述固定安装孔(11)设置在安装支架(1)的第一端，所述避雷器安装孔(12)与开口槽(13)设置在安装支架(1)的第二端，避雷器安装孔(12)与开口槽(13)相连通；所述带外串联间隙避雷器本体(2)的第二端设有一个凸起结构，凸起结构轴心位置设置一个朝外的不穿透的第二螺孔，所述第二螺孔与安装螺杆(29)相连接，所述避雷器安装孔(12)与凸起结构形状相匹配，用于沉入凸起结构，所述安装螺杆(29)与开口槽(13)形状相匹配，安装螺杆(29)设有螺母用于安装后固定凸起结构；所述连接线(3)两端分别紧固连接带外串联间隙避雷器本体(2)的第一端与磁吸插头(4)的第二端；所述磁吸插头(4)第一端内嵌第二永磁体(42)，所述线夹(5)第二端设有一个柱孔，柱孔内底面嵌有第一永磁体(55)，其中第一永磁体(55)与第二永磁体(42)极性相反，磁吸插头(4)的第一端与线夹(5)的第二端插合连接。2.根据权利要求1所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，还包括用于安装拆换式带外串联间隙避雷器的连接装置，所述连接装置包括杆塔横担(102)、杆塔立担(103)和线路绝缘子(104)；所述线路绝缘子(104)设有地脚螺杆，地脚螺杆与固定安装孔(11)形状相匹配，所述地脚螺杆用于将安装支架(1)安装在杆塔横担(102)或杆塔立担(103)上部。3.根据权利要求2所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，所述带外串联间隙避雷器本体(2)包括电阻片单元、高压端法兰(24)、中压端法兰(22)、低压端法兰(23)、上放电电极(26)、下放电电极(27)、绝缘芯棒(25)和绝缘外套(28)；所述电阻片单元由多个电阻片(21)叠装形成；所述电阻片单元两端分别连接中压端法兰(22)的第二端和低压端法兰(23)的第一端，所述中压端法兰(22)的第一端和高压端法兰(24)的第二端分别连接绝缘芯棒(25)两端，所述由高压端法兰(24)、绝缘芯棒(25)、中压端法兰(22)、电阻片单元、低压端法兰(23)形成的整体，外表面被绝缘外套(28)包覆；所述上放电电极(26)以螺钉紧固连接在高压端法兰(24)和绝缘外套(28)外围，所述下放电电极(27)以螺钉紧固连接在中压端法兰(22)和绝缘外套(28)外围；所述第一螺孔设置于带外串联间隙避雷器本体(2)的高压端法兰(24)轴心位置，第一螺孔与连接线(3)的第一端紧固连接并被绝缘外套(28)包覆封固；所述凸起结构设置于带外串联间隙避雷器本体(2)的低压端法兰(23)上，凸起结构轴心位置上设置第二螺孔，所述第二螺孔连接安装螺杆(29)。4.根据权利要求3所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，所述磁吸插头(4)包括主体(41)、第二永磁体(42)和第一绝缘层(43)；所述主体(41)为柱状结构，外侧壁中下部设置凹陷段；所述主体(41)第二端与连接线(3)紧固连接，并与连接线(3)根部段一起被第一绝缘层(43)包覆。5.根据权利要求4所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，所述线夹(5)，包括
上抱箍(51)、下抱箍(52)、合页轴(53)、线夹螺栓(54)、第一永磁体(55)和第二绝缘层(57)；所述上抱箍(51)和下抱箍(52)的第一端经合页轴(53)相连接，所述下抱箍(52)的第二端设置突出结构，所述柱孔设置在突出结构上，所述柱孔与磁吸插头(4)第一端的主体(41)形状相匹配；所述线夹(5)外露部分包覆第二绝缘层(57)；所述上抱箍(51)和下抱箍(52)的第一端闭合后形成的环孔与架空线路相导线(101)形状相匹配，经线夹螺栓(54)紧固闭合。6.根据权利要求5所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，所述下抱箍(52)第二端的柱孔内壁设有弹片(56)以变形挤压磁吸插头(4)，磁吸插头(4)能够与线夹(5)紧密结合。7.根据权利要求6所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，还包括用于辅助带电安装新的避雷器本体的辅助工装(6)，所述辅助工装(6)包括卡夹(61)、插头限位槽(62)和拆卸孔(63)；辅助工装(6)第一端设置有卡夹(61)，第二端设置有插头限位槽(62)，中部设置有拆卸孔(63)；所述辅助工装(6)设置为绝缘板，卡夹(61)形状与带外串联间隙避雷器本体(2)相匹配，插头限位槽(62)形状与磁吸插头(4)的形状相匹配，拆卸孔(63)与辅助工具(7)的绝缘杆(71)形状相匹配。8.根据权利要求7所述的拆换式带外串联间隙避雷器，其特征在于，还包括用于带电安装和拆卸避雷器本体的辅助工具(7)，包括绝缘杆(71)、套筒(72)、卡钳(73)和手柄(74)；所述套筒(72)和卡钳(73)设置在绝缘杆(71)第一端部，套筒(72)形状与安装螺杆(29)上的螺母形状相匹配，卡钳(73)尺寸与磁吸插头(4)主体(41)的凹陷段相匹配；所述绝缘杆(71)第二端部设有手柄(74)，所述手柄(74)通过绝缘杆(71)内部的连接机构与卡钳(73)联动，用于控制卡钳(73)张开和闭合。9.一种根据权利要求6所述的拆换式带外串联间隙避雷器的安装方法，其特征在于，首次安装避雷器时线路需停电，安装步骤如下：s1：将线路绝缘子(104)的地脚螺杆紧固螺母松开，向上抬起线路绝缘子(104)使地脚螺杆脱离塔头杆塔横担(102)或杆塔立担(103)，将安装支架(1)的固定安装孔(11)套入地脚螺杆，调整安装支架(1)与架空线路相导线(101)平行并位于线路绝缘子(104)的负荷侧，将地脚螺杆插回杆塔横担102或杆塔立担103上，拧紧紧固螺母，恢复地脚螺杆的原有安装；s2：将带外串联间隙避雷器本体(2)低压端的安装螺杆(29)穿入安装支架(1)的避雷器安装孔(12)，并调整位置使低压端法兰(23)的凸起结构沉入避雷器安装孔(12)，卡住带外串联间隙避雷器本体(2)不发生圆周转动，将螺母及防松件套入安装螺杆(29)并紧固；s3：打开线夹(5)的上抱箍(51)，将线夹(5)卡在架空线路相导线(101)外表面上，用线夹螺栓(54)将上抱箍(51)和下抱箍(52)连接紧固在一起；s4：将磁吸插头(4)插入线夹(5)。10.一种根据权利要求8所述的拆换式带外串联间隙避雷器的拆换方法，其特征在于，包括拆卸避雷器的步骤和更换新避雷器的步骤；挂网运行中，当避雷器本体故障损坏需要更换或者抽样检测需要取下避雷器本体做样
品时，电网不需要停电，拆卸步骤如下：s10：工作人员处于电气安全距离以外，利用辅助工具(7)，首先操纵绝缘杆(71)，将端部的卡钳(73)靠近磁吸插头(4)，按压绝缘杆(71)第二端的手柄(74)将卡钳(73)打开并夹住磁吸插头(4)的凹陷段，拉动绝缘杆(71)使磁吸插头(4)脱离线夹(5)，带外串联间隙避雷器本体(2)高压端断电，调整连接线(3)自然下垂；s20：继续操纵绝缘杆(71)，将套筒(72)套住带外串联间隙避雷器本体(2)的安装螺杆(29)并卡住紧固螺母，转动绝缘杆(71)将螺母松开一段距离但不脱离安装螺杆(29)，上擎绝缘杆(71)抬起带外串联间隙避雷器本体(2)，使低压端法兰(23)的凸起结构脱离避雷器安装孔(12)，沿开口槽(13)方向平移绝缘杆(71)，将带外串联间隙避雷器本体(2)移出安装支架(1)，下降绝缘杆(71)取下带外串联间隙避雷器本体(2)；更换新的避雷器本体时，电网维持带电，安装过程为：s100：将辅助工装(6)的卡夹(61)卡住带外串联间隙避雷器本体(2)，调整磁吸插头(4)第一端朝向正上方，将磁吸插头(4)卡在插头限位槽(62)内；s200：工作人员处于电气安全距离以外，将带外串联间隙避雷器本体(2)的安装螺杆(29)备上螺母和防松件，插入辅助工具(7)的套筒(72)中，螺母卡在套筒(72)中，安装螺杆(29)外露一段，上升绝缘杆(71)托起带外串联间隙避雷器本体(2)，将安装螺杆(29)外露段送入安装支架(1)的开口槽(13)内，并水平移动绝缘杆(71)将带外串联间隙避雷器本体(2)送到安装孔(12)位置，然后转动绝缘杆(71)调整低压端法兰(23)的凸起结构直到沉入避雷器安装孔(12)，连续转动绝缘杆(71)上紧螺母；s300：继续操纵绝缘杆(71)，使其端部的卡钳(73)靠近磁吸插头(4)，按压绝缘杆(71)第二端的手柄(74)将卡钳(73)打开并夹住磁吸插头(4)的凹陷段，将磁吸插头(4)从插头限位槽(62)中移出；s400：调整绝缘杆(71)将磁吸插头(4)对准线夹(5)的柱孔，推动绝缘杆(71)，磁吸插头(4)插入线夹(5)，带外串联间隙避雷器本体(2)高压端带电；s500：将绝缘杆(71)的上端插入辅助工装(6)的拆卸孔(63)中，朝线路绝缘子(104)外侧水平移动绝缘杆(71)，将辅助工装(6)拨离带外串联间隙避雷器本体(2)，收回绝缘杆(71)取下辅助工装(6)。

技术总结
本发明属于避雷器领域，具体涉及一种拆换式带外串联间隙避雷器及方法。解决了现有技术中装置结构过于复杂、避雷器放电动作电压长期不稳定等一系列问题。本发明提供的拆换式带外串联间隙避雷器包括安装支架、带外串联间隙避雷器本体、连接线、磁吸插头、线夹，带外串联间隙避雷器本体设置在安装支架上，连接线将避雷器本体与磁吸插头端子相连，磁吸插头与线夹插合连接。本发明还提供一种安装方法，利用线路绝缘子地脚安装螺杆实现装置主体的安装固定，不需要改变线路塔头已有配置。本发明以简单结构实现带电拆装、成本低适合规模化应用；提供的安装方法，对于新建线路和已运行线路均具有友好的适用性。友好的适用性。友好的适用性。


技术研发人员：彭玉宾 李国强 王月鹏 吕陆 张轩瑜 谷哲飞 许桐浩 齐帅 谢毅铭 张佳辉 皮晓亮 郭卫东 杨云 张健 赵远 胡宁 孟宇静 赵晓萌 赵志豪 沈海滨 雷挺 赵霞 毕建刚
受保护的技术使用者：国家电网有限公司 中国电力科学研究院有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/9/14