CN1010817B - 电涌放电器 - Google Patents

Abstract

一种包括一个有源部件和一个夹持部件的敞开式电涌放电器，所述有源部件具有多个由金属氧化物非线性电阻材料制成的设置在两个端部配件之间的电涌放电器元件(10)，而所述夹持部件具有多个绝缘材料制成的拉杆(6)用来将电涌放电器机械夹紧在一起，有源部件和夹持部件都暴露在围绕着所述电涌放电器的环境之中，并且各自做成所需外形，以便在端部配件(4，5)之间提供加长的沿面放电路径。

Description

本发明涉及一种包括一个有源部件和一个夹持部件的电涌放电器，所述有源部件含有至少一个由金属氧化物非线性电阻材料制成的、位于两个端部配件之间、基本上是圆柱形的电涌放电器元件，而所述夹持部件含有至少一根绝缘材料制成的拉杆，此拉杆在端部配件之间延伸，将电涌放电器机械地连接在一起。所述电涌放电器主要适用于100KV等级或更高的电压，但是同样的实施例原则上也可用于较低的电压。

我们原先已从美国专利No.4    262    318得知一种电涌放电器，在这种电涌放电器中，由多个氧化锌非线性电阻制成的电涌放电器元件排列成堆，并封装在一个瓷套中，在瓷套与非线性电阻堆之间有一个间隙。一旦在这种电涌放电器内部发生故障，导致产生短路电流与气体剧烈地膨胀，因而在上面提到的间隙中形成很高的压力。所以在这种设计中，必须采用专门、通常十分昂贵的压力释放措施，使得所述瓷套不会以不受控制的方式爆裂，防止抛出的裂片造成二次损害。这种设计的另一些缺点是：电涌放电器需要较大的空间以及在同一个瓷套中只能容纳数量有限的并联的非线性电阻堆。

我们原先还从英国专利A-2    073    965得知另一种电涌放电器，其放电器元件装备有一个由能收缩的塑料或橡胶制成的、紧紧地裹在其上的护套。为了增加此电涌放电器的机械强度，建议过在电涌放电 器的端部配件之间安置一根绝缘拉杆，所述拉杆延伸穿过电涌放电器元件的轴向孔。这种设计必须有一个使拉杆与外界环境隔开的气密护罩，否则将会产生沿面放电的危险，所述沿面放电可能在拉杆和孔壁间必然形成的间隙中造成闪络。这种电涌放电器不大适用于较高电压。

本发明的目的是提供一种为高电压设计的电涌放电器，它不存在上述已有技术设计的缺点。本发明采用下述方法来达到这一目的：在电涌放电器中，有源部件和夹持部件都暴露在围绕着此电涌放电器的环境之中，并且各自做成所需外形，以便增大在端部配件之间的沿面放电路径。

由于采用了将电涌放电器机械地连结在一起的绝缘拉杆，加上将拉杆和有源的电涌放电器元件做成所需外形从而获得足够的沿面放电路径，外部的瓷套就能取消。这还导致了下述的优点（与带瓷套的电涌放电器比较）：

a）在这种电涌放电器内部不存在封闭的气体容积，因而也就不存在电涌放电器内部一旦发生故障时由于压力增加而造成爆炸的危险，同时也就不会因电涌放电器的构件抛出而导致二次损害。

b）因为这种电涌放电器不受瓷套的内部空间所限制，电涌放电器原则上可由数量不限的平行柱（电涌放电器元件堆）构成，并且成本较低。

c）这种电涌放电器的总高度比带瓷套的电涌放电器小。这特别是由于后者需要较大的端部配件而造成的。

d）这种电涌放电器的重量较小。

e）这种电涌放电器有源部件的冷却得到改善。

这种电涌放电器有源部件所需的沿面放电路径能通过几种不同的方法获得。

例如，这种电涌放电器元件的柱形表面，可用相互交叠的保护环和导环紧紧地箍住，所述保护环和导环由抗沿面电流的材料制成，并加工成所需外形。

另一种方法是：将实际的电涌放电器元件设计成具有多个增大沿面放电路径的环形凸出部分的长形元件，所述环形凸出部分沿这种电涌放电器元件的轴线方向一个接着一个排列，由与电涌放电器元件的其余部分相同的材料制成，且与电涌放电器元件的其余部分一起形成相互密合的部件（如欧洲专利A-0    196    370所述）。在封套表面上还适当地备有一层电绝缘材料的保护复盖层。

第三种方法是：可能包含多个一个摞一个叠放的电涌放电器元件的有源部件装备有紧紧地箍着的外壳，此外壳由抗沿面放电电流的塑料或橡胶制成，表面带有沟槽，缩套装在有源部件上。

下面，参照附图所示的最佳实施例对本发明作更详细的介绍，其中：

图1是按照本发明设计的一种电涌放电器的侧视图;

图2是沿着图1中的Ⅱ_Ⅱ线剖切的该电涌放电器的横截面图;

图3是三个串联的非线性电阻片的轴向剖面图，非线性电阻片上装有与此电涌放电器相连的封套保护装置。

图1和2所示的电涌放电器具有一个有源部件，此部件包括三根平行柱，即同轴排列的圆柱形氧化锌非线性电阻片10（见图3）的电阻堆1、2、3。这些电阻堆排列在底板4和顶板5之间，且用三根绝缘拉杆6机械夹紧在一起，所述三根拉杆可用玻璃纤维制成，绕着此电 涌放电器的周边相互均匀地分开布置。除了采用三根拉杆之外，只采用一根单独拉杆也是可以的，这根拉杆应位于三个非线性电阻堆之间的电涌放电器纵轴线上。拉杆6配备着端螺母7。为使非线性电阻片之间的接触压力达到所需数值，在顶端板5处还为每根拉杆6装备一个弹簧组件8。所述弹簧组件8也可安置在每个非线性电阻堆的一端。

所示电涌放电器的长度可为2米，每个电阻堆可包括大约70块非线性电阻片。为了增加电涌放电器的机械强度，将一些金属支承板9安置在电阻堆之间，并且均匀地分布在端板4、5之间。在支承板9上做出与非线性电阻片的横断面相适应的多个凹座，形成邻接片的基座。因此，支承板9横越电阻堆伸展并在其间形成电并联连接。

图3表示出在支承板9之间的间隔中非线性电阻堆的构成方式。用等离子喷涂法在圆柱形非线性电阻片10的端面上做出铜或铝的电极涂层，从而电阻堆中的非线性电阻片形成串联联接。此外，非线性电阻片还装备着电绝缘的封套保护装置，此保护装置的设计与美国专利4    352    140所示的大体相同。所述封套保护装置包括紧紧地裹着非线性电阻片的保护环11以及分隔导环12，保护环11可由硅橡胶或EPMD橡胶制成，导环12可由聚丙烯制成。这些导环12使非线性电阻片在一个叠一个成堆的同时在横向被定位。与此同时，导环12封住了非线性电阻堆，使由于两个相邻片之间的辉光放电而可能产生的电离气体不能向外散布。导环12还配备着径向凸出的环绕的翅片13以加长顺着电阻堆的沿面放电路径。保护环11的轴向长度与非线性电阻片几乎相同，还装备着在外部环绕着的凸台14以便轴向固定导环12。

此外，由于具有加长沿面放电路径的翅片13，导环12的机械稳定 性提高了，金属支承板9的数量就有可能显著地减少，甚至有可能完全取消。

拉杆6用作电涌放电器的机械支撑，为了使顺着拉杆6的沿面放电路径足够大，拉杆6可做成一定外形，例如做出沟槽或螺旋槽。拉杆6的表面也可以是平的，可用一种市场购进的带槽的热缩性软管缩套在其上以便得到所需的沿面放电路径。

图中所示的电涌放电器主要是为安装在受保护环境中的室内高电压设备、例如直流高压可控硅管的过电压保护而设计的，然而，本发明所提出的这种设计原理也能用于室外的电涌放电器，并显示其优越性。

本发明不限于所示的最佳实施例，而能在所附权利要求的范围内用多种方法加以实现。

Claims (9)

1、一种包括一个有源部件(1、2、3)和一个夹持部件的电涌放电器，所述有源部件含有至少一个由金属氧化物非线性电阻材料制成的、设置在两个端部配件之间基本上为圆柱形的电涌放电器元件(10)，而所述夹持部件含有至少一根绝缘材料制成的拉杆(6)，此拉杆在端部配件之间延伸，将所述电涌放电器机械夹紧在一起，其特征为：有源部件(1、2、3)和夹持部件(6)都暴露在围绕着电涌放电器的环境之中，并且各自做成所需外形，以便在端部配件(4，5)之间提供加长的沿面放电路径，所述夹持部件(6)被加工或螺纹或沟槽，使沿着电涌放电器端部配件之间的拉杆的沿面放电路径与相应的具有光滑园柱形状的拉杆相比至少长30%。

2、一种包括一个有源部件（1，2，3，）和一个夹持部的放电涌放电器，所述有源部件含有至少一个由金属氧化物非线性电阻材料制成的、设置两个端部配件之间基本上为圆柱形的电涌放电器元件（10），而所述夹持部件含有至少一根绝缘材料制成的拉杆（6），此拉杆在端部配件之间延伸，将所述电涌放电器机械夹紧在一起。其特征为：有源部件（1、2、3）和夹持部件（6）都暴露在围绕着电涌放电器的环境之中，并且各自做成所需外形，以便在端部配件（4，5）之间提供加长的沿面放电路径，所述夹持部件（6）的表面是平的，有一个带槽的热缩性软管形式的，加大沿面放电路径的缩套外壳。

3、根据权利要求1或2的电涌放电器，其特征为：所述电源部件（1，2，3）包括多个同轴排列成一个电阻堆的电涌放电器元件，所述电涌放电器元件的端部表面具有低电阻接触层。

4、根据权利要求1或2所述的电涌放电器，其特征为：电涌放电器元件（10）的柱形表面用绝缘材料制成的环形保护构件（11，12）紧紧地箍住，环形保护构件做成一定形状，使它们能在相互邻接的电涌放电器元件之间相互重叠，所述保护构件被做成具有至少一个加大沿面放电路的环形凸出部分（13）。

5、根据权利要求1或2所述的电涌放电器，其特征为：在电涌放电器元件（10）的封套表面上做出多个增大沿面放电路径的环形凸出部分，这些环形凸出沿所述电涌放电器元件的轴线方向一个接着一个排列，由与电涌放电器元件的其余部分相同的材料制成，并与电涌放电器元件的其余部分一起形成相互密合的部件。

6、根据权利要求5所述的电涌放电器，其特征为：电涌放电器元件的封套表面备有一层电绝缘材料的保护复盖层，所述保护复盖层形成并固定在电涌放电器元件上。

7、根据权利要求6所述的电涌放电器，其特征为：所述复盖层由一层聚合物或弹性体、或是一层玻璃或陶瓷材料构成。

8、根据权利要求1或2所述的电涌放电器，其特征为：所述有源部件（如1）装有紧紧地箍着的外壳，此外壳有槽，由抗沿面放电电流的热缩性塑料或橡胶材料制成。

9、根据权利要求1或2所述的电涌放电器，其特征为：所述有源部件包括多个在端部配件之间并排平行布置的柱（1，2，3），每一所述柱含有一个或多个电涌放电器元件（10）。

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