线路保护系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102918732 A (43)申请公布日 2013.02.06 C N 1 0 2 9 1 8 7 3 2 A *CN102918732A* (21)申请号 201180012938.X (22)申请日 2011.03.08 61/311,458 2010.03.08 US H02H 3/08(2006.01) (71)申请人库柏技术公司 地址美国得克萨斯州 (72)发明人 JJ克斯特 CW戴利 JA斯特朗 (74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人浦易文 (54) 发明名称 线路保护系统 (57) 摘要 本文描述的线路保护系统提供系统部件。

2、之间 可靠的机电连接，减小断路器上的机械应力，确保 失效的避雷器的更有效断开，以及成本比现有系 统更低。线路保护系统包括浪涌避雷器、联接到浪 涌避雷器的断路器，以及联接到断路器的线路引 线。线路引线通常是高强度电缆以及/或线路保 护系统通常不包括分流旁通组件。在暴露于高电 压情形时，断路器动作并将线路引线从系统断开。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.07 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/027477 2011.03.08 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/112536 EN 2011.09.15 (51)Int.Cl. 权利要。

3、求书2页 说明书5页 附图9页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 9 页 1/2页 2 1.一种线路保护系统，包括： 浪涌避雷器； 第一断路器，所述第一断路器联接到所述浪涌避雷器； 线路引线，所述线路引线具有第一端和第二端，所述线路引线的所述第一端联接到所 述第一断路器；以及 第二断路器，所述第二断路器联接到所述线路引线的所述第二端， 由此暴露于高电压情形导致所述线路引线在所述第一断路器和所述第二断路器处断 开。 2.如权利要求1所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线的所述第一端联接 到所述第一断路器的第一导电连接器。 。

4、3.如权利要求2所述的线路保护系统，其特征在于：所述第一导电连接器从包括球型 接头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器以及垫片型接头套管连接器的组中选择。 4.如权利要求1所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线的所述第二端联接 到所述第二断路器的第二导电连接器。 5.如权利要求4所述的线路保护系统，其特征在于：所述第二导电连接器从包括球型 接头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器以及垫片型接头套管连接器的组中选择。 6.如权利要求1所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线包括高强度电缆。 7.如权利要求6所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线具有大于约每平方 英寸2500磅。

5、的拉伸强度。 8.如权利要求6所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线由从包括绞合的铜、 铝以及不锈钢的组中选择的材料构成。 9.一种线路保护系统，包括： 浪涌避雷器； 断路器，所述断路器联接到所述浪涌避雷器；以及 线路引线，所述线路引线联接到所述断路器，其中所述线路引线包括高强度电缆，以及 其中所述线路保护系统不包括分流旁通组件。 10.如权利要求9所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线联接到所述断路器 的导电连接器。 11.如权利要求10所述的线路保护系统，其特征在于：所述导电连接器从包括球型接 头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器以及垫片型接头套管连接器的组中选择。 12.。

6、如权利要求9所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线具有大于约每平方 英寸2500磅的拉伸强度。 13.如权利要求9所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线由从包括绞合的 铜、铝以及不锈钢的组中选择的材料构成。 14.一种线路保护系统，包括： 浪涌避雷器； 断路器，所述断路器通过第一导电连接器联接到所述浪涌避雷器；以及 线路引线，所述线路引线通过第二导电连接器联接到所述断路器。 15.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路保护系统不包括分流 权 利 要 求 书CN 102918732 A 2/2页 3 旁通组件。 16.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述。

7、第一导电连接器从包括球 型接头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器以及垫片型接头套管连接器的组中选 择。 17.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述第二导电连接器从包括球 型接头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器以及垫片型接头套管连接器的组中选 择。 18.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线是高强度电缆。 19.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线具有大于约每平 方英寸2500磅的拉伸强度。 20.如权利要求14所述的线路保护系统，其特征在于：所述线路引线由从包括绞合的 铜、铝以及不锈钢的组合中选择的材料构成。 权 利 要 求 。

8、书CN 102918732 A 1/5页 4 线路保护系统 0001 相关申请的交叉引用 0002 根据35U.S.C.119(e)，本申请要求2010年3月8日提交的题为“线路保护系 统”的美国临时专利申请第61/311,458号的优先权，该申请的整个内容在此以参照的方式 全部纳入本文。 技术领域 0003 本发明涉及用于将电力分配或传输线路连接到地面的断路器、浪涌避雷器和绝缘 体的组件。更具体地，本发明包括具有两个串联的断路器、高强度不锈钢线路引线、和/或 降低系统上的机械应力和/或允许可靠机电连接的导电连接器的分配或传输线路保护系 统。 背景技术 0004 电力分配或传输线路通常由绝缘体。

9、从塔架悬下，该绝缘体用来电气地隔绝来自地 面的线路电压，以及此外防止电力电流从分配或传输线路流到支承塔架。由电流流动导致 的瞬态过电压情形可引起绝缘体飞弧，造成系统断电和对绝缘体和导体的潜在损害。 0005 为了减少或消除绝缘体飞弧，浪涌避雷器通常与绝缘体并联使用。浪涌避雷器通 常连接到电力分配或传输线路以将浪涌电流运送到地面，以及因此防止对线路以及连接到 线路上的设备的损害。浪涌避雷器通常对通过分配或传输线路的正常电压提供高阻抗，以 及对由诸如那些由雷击引起的突然的高电压情形产生的浪涌电流提供极低的阻抗，且由此 降低在浪涌事件过程中绝缘体飞弧的风险。在浪涌电流中止后，电压下降且浪涌避雷器回 。

10、到高阻抗状态。然而，在某些情形中，当浪涌避雷器失效时，高阻抗状态无法恢复，且浪涌避 雷器继续提供从分配或传输线路到地面的电气通路。由于避雷器失效，分配或传输线路将 停工。 0006 断路器（或断开设备）通常与浪涌避雷器结合使用以将失效的浪涌避雷器与电路 断开。浪涌避雷器/断路器组件与绝缘体并联。在某些布置中，浪涌避雷器通过铜或铝线路 引线、断路器，以及包括分流旁通组件的组件之间的多个移动的、耐磨的连接器连接到分配 或传输线路，其中分流旁通组件绕关联的可移动的、耐磨的连接器提供固体的、局部放电无 电气接触。在断路器动作时，断路器提供浪涌避雷器失效的可视指示。断路器具有爆炸性 装料以在断路器动作时。

11、物理断开断路器的端子。断路器的工作有效地将失效的避雷器从电 路断开。一旦错误已经清除，电路中没有失效避雷器，电力系统电路也可重新上电。某些情 形中，在断路器动作时，除非附连诸如链条的重物使得线路引线掉到安全位置以防止无意 的短路电路意外地发生与导体接触，否则仍连接到地面的线路引线将不受控制地摆动。然 而，线路引线上的重物提供断路器上增加的机械应力，以及由于增加的组件而增加的成本。 0007 因此，本技术领域存在对改进的线路保护系统的要求，该线路保护系统提供系统 部件之间更可靠的机电连接，减小断路器上的机械应力，确保失效避雷器的更有效断开，以 及成本比现有系统更低。 说 明 书CN 102918。

12、732 A 2/5页 5 发明内容 0008 本发明提供一种更安全、更可靠以及成本比现有系统更低的线路保护系统。 0009 本发明的一个方面中，线路保护系统可包括浪涌避雷器、线路引线以及两个断路 器。其中一个断路器可联接到浪涌避雷器和线路引线的第一端，而另一个断路器可联接到 线路引线的第二端。当系统暴露于高电压情形时，浪涌避雷器会失效，以及因此导致线路引 线与两断路器都断开。线路引线可接着掉到地面。 0010 另一方面中，线路保护系统可包括浪涌避雷器、断路器和线路引线。断路器可联接 到浪涌避雷器和线路引线。线路引线可包括高强度电缆。线路保护系统不包括分流旁通组 件。 0011 又一方面中，线路。

13、保护系统可包括浪涌避雷器、由导电连接器联接到浪涌避雷器 的断路器，以及由另一导电连接器联接到断路器的线路引线。导电连接器可以是球型接头 套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器或垫片型接头套管连接器。线路保护系统可没 有分流旁通组件。 0012 考虑到说明性实施例的以下详细描述例示了目前所认识到的用于实施本发明的 最佳模式，本发明的这些以及其他方面、目的、特征以及实施例对本领域的普通技术人员来 说将变成显而易见。 附图说明 0013 为了更全面地理解本发明的示例性实施例及其优点，现结合下面描述的附图参照 以下详细描述。 0014 图1A是根据示例性实施例的用于电力分配的线路保护系统的立体图。 0。

14、015 图1B是根据示例性实施例的系统失效后的图1A的线路保护系统的立体图。 0016 图2是根据示例性实施例的联接到电缆和安装支架的球型接头套管和钩环连接 器的立体图。 0017 图3是根据示例性实施例的联接到电缆和安装支架的另一球型接头套管和钩环 连接器的侧视图。 0018 图4A是根据示例性实施例的联接到电缆和线夹的螺纹型接头套管连接器的立体 图。 0019 图4B是根据另一示例性实施例的联接到电缆和浪涌避雷器的图4A的螺纹型接头 套管连接器的立体图。 0020 图5是根据示例性实施例的联接到电缆和垫片的垫片型接头套管连接器的正视 图。 0021 图6是根据另一示例性实施例的双断路器-避。

15、雷器系统的侧视图。 0022 图7是根据示例性实施例的双断路器系统的正视图。 0023 图8是根据示例性实施例的用于传输应用的线路保护系统的侧视图。 0024 图9是根据另一示例性实施例的用于传输应用的线路保护系统的侧视图。 0025 附图仅说明本发明的示例性实施例且因此不被考虑为限制其范围，因为本发明可 采用其他等效的实施例。附图中示出的元件和特征不一定是按比例的，而重点放在清楚地 说 明 书CN 102918732 A 3/5页 6 说明本发明的示例性实施例的原理。另外，某些尺寸可放大以助于可视地传达这些原理。附 图中，附图标记标示类似的或相应的但不一定相同的元件。 具体实施方式 0026。

16、 本文描述的线路保护系统通常包括浪涌避雷器、至少一个断路器、至少一个导电 连接器，以及至少一根线路引线。在某些实施例中，可以将两个断路器与高强度不锈钢线路 引线结合使用。通常，本发明的线路保护系统形成系统部件之间更可靠的机电连接，从而提 供比市场中现有线路保护系统更长的寿命。本发明的线路保护系统的优点是减小断路器上 的机械应力，以及取消具有现有设计中常用的分流旁通组件的多个移动麻烦、会磨损的连 接器。 0027 可通过参照附图阅读非限制性的、示例性实施例的以下描述来更好地理解本发 明，其中每个附图的类似部件都由相同附图标记标示。 0028 图1A是根据示例性实施例的用于电力分配应用的线路保护系。

17、统100的立体图。图 1B是根据示例性实施例的系统失效后的用于电力分配应用的线路保护系统100的立体图。 用于电力分配应用的线路保护系统100包括浪涌避雷器102、断路器104、106、绝缘体108、 以及线路引线110。浪涌避雷器102可以是任何适合与传输或分配线路一起使用的浪涌避 雷器。浪涌避雷器102通过绝缘悬架112a联接到公用结构112上。某些实施例中，公用 结构112是电杆或塔架。浪涌避雷器102的下端102a联接到接地引线114，接地引线114 连接到地面。浪涌避雷器102的上端102b通过电缆116和导电连接器118联接到断路器 104。断路器104通过导电连接器120联接到线。

18、路引线110，线路引线110还通过导电连接 器122联接到断路器106。断路器106通过导电连接器126和电缆128联接到线夹124，而 线夹124连接到分配线路130。分配线路130联接到绝缘体108，该绝缘体108联接到结构 112。某些实施例中，绝缘体108是销式绝缘体。参照图1B，在诸如雷击的高电压情形发生 时，断路器104、106动作并断开。于是，线路引线110从电力分配系统100断开并自身卷成 圈，且掉到表面132下。 0029 断路器104、106可以是任何适合与浪涌避雷器一起使用的断开设备。合适的断路 器包括具有盒式雷管或氯酸钾雷管的断路器。 0030 线路引线110较佳地是由。

19、诸如高强度不锈钢电缆的材料制成，一旦从断路器104、 106断开后能够卷成圆圈后。适合线路引线的电缆包括具有大于每平方英寸2500磅的拉伸 强度的高强度电缆组件。线路引线110可以是任何长度。某些示例性实施例中，线路引线 110的长度从约6英尺到约10英尺。另外示例性实施例中，线路引线110的长度约20英 尺。某些替代实施例中，线路引线110由绞合的铜或铝构成。 0031 连接器118、120、122以及126可以是任何适于将电缆连接到断路器的导电连接 器。合适连接器的实例包括但不限于球型接头套管和钩环连接器、螺纹型接头套管连接器 或垫片型接头套管连接器。连接器118、120、122以及126。

20、可由任何诸如不锈钢、黄铜、铜和 铝的导电材料构成。包括连接器118、120、122和126允许施加穿过断路器104、106的轴向 载荷，且有助于防止由来自常规方法的纯粹载荷导致的过早失效。相对于图2-5进一步详 细描述合适的断路器。 0032 图2是根据示例性实施例的联接到电缆202和安装支架204的球型接头套管和钩 说 明 书CN 102918732 A 4/5页 7 环连接器200的立体图。连接器200包括球型接头套管部分206和钩环部分208。球型接 头套管部分206包括电缆202插入的间隙调整套管210。将多股电缆202压入套管210以 产生将连接器200固定到电缆202的机械结合力。。

21、某些示例性实施例中，套管210被压接 到电缆202。球型接头套管部分206还包括联接到套管210的球形部分212钩环部分208 是大致U形或马蹄形的，具有基部208a和从基部垂直延伸的两个平行延伸部208b。球型 接头套管部分206的球形部分212定位于钩环部分208的基部208a，且套管210穿过基部 208a中的开口（未示出）沿离开延伸部208b的方向延伸。某些示例性实施例中，球形部分 212可在基部208a中的开口内转动用于可转动连接，从而允许在需要时解扭电缆202并释 放应力。安装支架204位于延伸部208b之间，且每个延伸部208b包括在其端部的开口（未 示出），该开口用来接纳用于将。

22、延伸部208b固定到安装支架204的固定机构216。 0033 图3是根据示例性实施例的联接到电缆302和断路器304的导电球型接头套管和 钩环连接器300的侧视图。连接器300包括球型接头套管部分306和钩环部分308。球型 接头套管部分306包括电缆302插入的间隙调整套管310。套管310类似于套管210，且 将连接器300固定到电缆302。球型接头套管部分306还包括联接到套管310的球形部分 312。钩环部分308是大致U形或马蹄形的，具有基部308a和从基部垂直延伸的两个平行 延伸部308b。某些实施例中，延伸部308b的端部308c彼此相向成角度，且彼此相互接触。 球型接头套管部。

23、分306的球形部分312位于钩环部分308的基部308a，且套管310穿过基 部308a中的开口（未示出）沿离开延伸部208b的方向延伸。某些示例性实施例中，球形部 分312可在基部308a中的开口内转动用于可转动连接，从而允许在需要时解扭电缆302并 释放应力。每个端部308c包括用于接纳诸如螺栓316的用于将端部308c固定到断路器 304的固定机构。 0034 图4A是根据示例性实施例的联接到电缆402和用于连接到传输线路（未示出）的 线夹404的导电螺纹型接头套管连接器400的立体图。连接器400包括圆筒形部分406和 间隙调整套管410。套管410类似于套管210，且将连接器400固。

24、定到电缆402。圆筒形部 分406包括空腔（未示出），该空腔在其内部具有母螺纹（未示出）。母螺纹与线夹404上的 相应的公螺纹（未示出）配合以将线夹404固定到连接器400。 0035 图4B是根据示例性实施例的联接到电缆402和浪涌避雷器414的导电的螺纹型 接头套管连接器400的立体图。连接器400的圆筒形部分406包括其中的母螺纹，该母螺 纹用于与浪涌避雷器414上相应的公螺纹（未示出）配合且因此将连接器400固定到浪涌避 雷器414。 0036 图5是根据示例性实施例的联接到电缆502和垫片504的导电的垫片型接头套管 连接器500的正视图。连接器500包括终端铲506和间隙调整套管5。

25、10。套管510类似于 套管210，且将连接器500固定到电缆502。终端铲506是大致平的，且包括开口（未示出）， 固定机构516位于其内以将终端铲506固定到垫片504。 0037 图6是根据示例性实施例的双断路器-避雷器系统600的侧视图。双断路器-避 雷器系统600包括浪涌避雷器602、断路器604、606以及线路引线608。浪涌避雷器602的 一端602a通过导电的L形导电板614联接到断路器604。断路器604通过导电球型接头 套管和钩环连接器300（图3）联接到线路引线608。线路引线608还通过导电的螺纹型接 头套管连接器400（图4A-4B）联接到断路器606。断路器606直。

26、接联接到线夹622，且线夹 说 明 书CN 102918732 A 5/5页 8 622可进一步连接到分配或传输线路（未示出）。在断路器604、606动作并断开时，线路引线 608自身卷成圈并完全与系统600分离。 0038 图7是根据示例性实施例的双断路器系统700的正视图。双断路器700包括两个 断路器704、706，以及高强度不锈钢线路线路引线708。断路器704通过垫片型接头套管连 接器500（图5）联接到电缆714。断路器704还通过螺纹型接头套管连接器400（图400） 联接到线路引线708。断路器706通过另一螺纹型接头套管连接器400（图400）联接到线 路引线708的相对端。。

27、断路器706通过球型接头套管和钩环连接器200（图2）进一步联接 到电缆726。 0039 图8是根据示例性实施例的用于传输应用的线路保护系统800的侧视图。用于 传输应用的线路保护系统800包括浪涌避雷器802、断路器804、传输线路导体806、绝缘体 808以及线路引线810。浪涌避雷器802可以是任何适于传输线路保护的浪涌避雷器。线 路引线810是高强度电缆。绝缘体808从横架812a悬下，该横架从传输塔架812延伸。传 输线路导体806联接到绝缘体808的下端808a。浪涌避雷器802的下端802a通过具有铰 接点814a的刚性机械支承件814连接到绝缘体808。浪涌避雷器802的上端。

28、802b通过线 路引线810联接到断路器804。断路器804联接到绝缘体808的上端808b，且由此浪涌避 雷器802平行于绝缘体808。当诸如雷击的高电压情形发生时，断路器804动作并断开。于 是，浪涌避雷器802从用于传输应用的系统800电气地断开。 0040 图9是根据另一示例性实施例的用于传输应用的线路保护系统900的侧视图。用 于传输应用的线路保护系统900包括浪涌避雷器902、断路器904a、904b、传输线路导体 906、绝缘体908以及线路引线910。浪涌避雷器902可以是任何适于传输线路保护的浪涌 避雷器。线路引线910是高强度电缆。绝缘体908从横架912a悬下，该横架91。

29、2a从传输 塔架912延伸。传输线路导体906联接到绝缘体908的下端908a。传输线路导体906通 过高强度电缆914联接到浪涌避雷器902的上端902b。浪涌避雷器902的下端902a通过 电缆916联接到断路器904a。断路器904a通过线路引线910联接到断路器904b。断路器 904b通过电缆920联接到传输塔架912。当诸如雷击的高电压情形发生时，断路器904a、 904b动作并断开。于是，线路引线910从传输应用的系统900分开（未示出）且引线自身卷 成圈并掉到表面下。 0041 因此，本发明很好实现所提到以及那些其中固有的目的和优点。由于本发明能够 以不同但等效的对得益于本文的。

30、说明本领域的普通技术人员来说显而易见的方式更改和 实践，因此上述具体实施例仅是说明性的。已描述本发明的某些实施例，相信使用替代导电 连接器构型是本领域的普通技术人员可预见的。另外，连接器构型可用于其它电力应用，诸 如用于分配电力输送和电力传输应用。虽然本领域的普通技术人员可做出很多改变，但这 些改变包含在由所附权利要求限定的本发明的精神内。因此，显然上述具体说明性实施例 可改变或更改且这些变型认为是在由下面权利要求限定的本发明的精神和范围内。权利要 求中的术语具有其平常的、普通的意思，除非另外由专利所有人明确和清楚限定。 说 明 书CN 102918732 A 1/9页 9 图1A 说 明 书。

31、 附 图CN 102918732 A 2/9页 10 图1B 说 明 书 附 图CN 102918732 A 10 3/9页 11 图2 图3 说 明 书 附 图CN 102918732 A 11 4/9页 12 图4A 图4B 说 明 书 附 图CN 102918732 A 12 5/9页 13 图5 说 明 书 附 图CN 102918732 A 13 6/9页 14 图6 说 明 书 附 图CN 102918732 A 14 7/9页 15 图7 说 明 书 附 图CN 102918732 A 15 8/9页 16 图8 说 明 书 附 图CN 102918732 A 16 9/9页 17 图9 说 明 书 附 图CN 102918732 A 17 。