CN101826383B

CN101826383B - 避雷器

Info

Publication number: CN101826383B
Application number: CN2009101668014A
Authority: CN
Inventors: 齐藤弘树; 楫野宏树
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: HK1146148A1; JP5301320B2; CN101826383A; US20100220423A1; JP2010205852A; US8059379B2

Abstract

本发明提供一种避雷器，该避雷器具有作为用于发电厂或者变电站所要求的机械强度，在短路时防止元件碎片的飞散，限制其放压方向，可以将电弧气体瞬间向外部排出。在氧化锌元件(1)的周围配置多条绝缘支承体(4)，用绝缘外套(6)形成一体而覆盖氧化锌元件(1)和多条绝缘支承体(4)。在绝缘外套(6)的外周面突出设置的裙边间，设置从氧化锌元件(1)的表面起的壁厚较薄的薄壁部(7)。另外，薄壁部(7)设置在绝缘支承体(4)之间。

Description

避雷器

技术领域

本发明涉及为了保护电气设备不受电力系统产生的异常电压的影响而使用的避雷器，特别涉及对含有氧化锌元件的内部要素用聚合物等绝缘材料直接浇铸外套的类型的聚合物式避雷器。

背景技术

一般而言，用于发电厂或者变电站的聚合物式避雷器的内部要素包括：层叠多个的氧化锌元件；配置在该氧化锌元件的两端的端子电极；以及连接这些端子电极的多个玻璃纤维增强塑料(FRP)等绝缘支承物而构成。聚合物式避雷器用聚合物等绝缘材料直接浇铸在这些内部要素的周围，作为绝缘外套。

在这样的避雷器中，例如在IEC标准(60099-4)的放压试验中，注入高于氧化锌元件的容许量的能量而引起氧化锌元件毁坏后，在短路电流向避雷器通过时，在避雷器内部会产生高温、高压的电弧气体。在避雷器的内压由于该电弧气体而上升时，会导致内部要素产生爆发性飞散，但在内压上升前在绝缘外套有开口时，可以将电弧气体瞬间向外部排出。

作为用于将过大的雷电浪涌所引起的避雷器短路时产生的电弧气体瞬间向外部排出的以往技术，有专利文献1所披露的限流要素单元。在专利文献1中(参照该文献的图3、图5)，在构成限流要素单元的圆筒状绝缘外套的裙边间的一部分的外周面，设置由曲率半径较大的圆弧面或者椭圆面等光滑的曲面构成的薄壁部。该薄壁部在受到过大的雷电浪涌时会瞬间开口，成为用于将电弧气体向外部排出的放压部。另外，通过对与邻近薄壁部的电线支承绝缘子向不同的方向安装，可以避免排出的电弧气体引起电线支承绝缘子的损伤。

另外，在专利文献2中，披露了一种用FRP等绝缘支承物支承内部要素、提高机械强度的避雷器。在该避雷器中，由于将绝缘材料与绝缘支承物形成一体进行浇铸，作为绝缘外套，因此绝缘外套形状的自由度较小，难以设置如专利文献1披露的曲率半径较大的圆弧面或者椭圆面等薄壁部。

专利文献1：日本专利特开平10-162927号公报

专利文献2：日本专利特开2003-92205号公报

发明内容

然而，由于专利文献1所披露的限流要素单元(参照该文献的图1、图4)应用于如该文献的图7所示的在避雷器未施加负荷的场所，因此不能期待其构造具有粘接端子电极和氧化锌元件、用聚合物等绝缘外套支承氧化锌元件这样的机械强度。即，该限流要素单元具有作为电流等级较低的配电用的避雷器的构造。因此存在的问题是：在例如应用于变电站等情况下，这样的支承构造不能满足所要求的机械强度。

另外，在专利文献1所披露的支承构造的情况下(参照该文献的图1、图4)，若在避雷器短路时氧化锌元件被毁坏，则由于其构造不能防止元件碎片的飞散，因此存在的问题是：元件碎片会在电弧气体排出的同时从绝缘外套的开口部飞散。

另外，在专利文献2的图3(c)的构造中，若在避雷器中通过短路电流而产生电弧气体，则一部分或者全部的绝缘支承物间的绝缘外套会开口并放压。此时，由于未设置薄壁部等，因此不能控制放压方向，所以电弧气体会向不特定方向排出。因此存在的问题是：根据不同的放压方向，邻近设备有可能被排出的电弧气体损伤。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种避雷器，该避雷器具有作为用于发电厂或者变电站所要求的机械强度，在短路时防止元件碎片的飞散，可以控制其放压方向，将电弧气体瞬间向外部排出。

为了解决上述问题，达到目的，本发明所涉及的避雷器的特征是，包括：层叠的非线性电阻元件；配置在该非线性电阻元件的层叠方向的两侧的一对端子电极；在上述非线性电阻元件的周围配置多条、分别沿上述层叠方向延伸并连接上述一对端子电极的绝缘支承体；以及形成一体而覆盖上述非线性电阻元件和上述多条绝缘支承体、并在外周面具有突出设置的多个裙边的绝缘外套，在上述绝缘外套的上述裙边间设置从上述非线性电阻元件的表面起的壁厚较薄的薄壁部。

根据本发明，由于在绝缘外套的裙边间的外周面设置薄壁部，因此薄壁部因避雷器短路电流通过时产生的电弧气体而产生开口，形成放压口，所以利用该放压口可以将电弧气体瞬间向外部排出。另外，由于放压口是由薄壁部形成，因此可以限制放压方向。

另外，根据本实施方式，由于在氧化锌元件的周围配置多个绝缘支承体，因此可以应对作为用于发电厂或者变电站所要求的机械强度。另外，通过设置绝缘支承体，可以防止元件碎片向周围飞散。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的避雷器的结构的纵向剖视图。

图2是沿图1的A-A的向视横向剖视图。

图3是沿图2的B-B的向视纵向剖视图。

标号说明

1氧化锌元件

2按压弹簧

3端子电极

4绝缘支承体

5螺栓

6绝缘外套

7薄壁部

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明所涉及的避雷器的实施方式。另外，本发明不限于本实施方式。

图1是表示本实施方式所涉及的避雷器的结构的纵向剖视图；图2是沿图1的A-A的向视横向剖视图；图3是沿图2的B-B的向视纵向剖视图。如图1～图3所示，本避雷器作为其主要构成要素包括：例如层叠多个的作为非线性电阻元件的氧化锌元件1；配置在氧化锌元件1的上端面的按压弹簧2；配置在由氧化锌元件1及按压弹簧2构成的串联体的两端的一对端子电极3；配置在氧化锌元件1的周围、沿氧化锌元件1的层叠方向延伸并连接端子电极3的棒状的多个绝缘支承体4；以及至少一体地覆盖串联体的外周与绝缘支承体4的绝缘外套6。

即，在本避雷器中，将氧化锌元件1、按压弹簧2、端子电极3、以及绝缘支承体4作为主要的内部要素，用聚合物等绝缘材料浇铸形成绝缘外套6，以覆盖这些内部要素。另外，在组装内部要素时，在使按压弹簧2压缩的状态下，将绝缘支承体4例如用螺栓5拧紧固定在端子电极3。

氧化锌元件1可以层叠1个或者多个，在如图示例所示层叠多个时构成氧化锌元件块。氧化锌元件1的截面形状如图2所示，例如是圆形。

在绝缘外套6的外周面形成突出设置的裙边。该裙边沿着上述层叠方向(或者避雷器的轴向。下面称作轴向)以近似等间隔形成多个。绝缘外套6作为其材料例如由硅酮橡胶形成。

图2是将图1沿A-A剖切、沿箭头方向观察的横向剖视图，表示裙边间的剖视图。如图2所示，在氧化锌元件1的周围，例如六条绝缘支承体4沿着周向例如以等间隔配置。绝缘支承体4的截面形状例如都是圆形。由于绝缘支承体4除机械强度之外，还兼具有在避雷器短路时防止氧化锌元件1的碎片等飞散的效果，因此绝缘支承体4的间隔较窄时较为理想。具体而言，例如使绝缘支承体4的条数为3条以上、或者使绝缘支承体4间的角度为120°以下时较为理想。另外，即使绝缘支承体4的截面形状及数量不同时，也可以同样应用本实施方式。

如图2所示，在绝缘外套6的外周面设置从氧化锌元件1起的壁厚至少在一个部位较薄的薄壁部7。该薄壁部7设置在绝缘支承体4之间。使该薄壁部7的壁厚、详细而言为氧化锌元件1的表面与薄壁部7中的绝缘外套6的外表面之间的最短距离为3～5mm时较为理想。壁厚在薄于3mm时，可能因长期使用导致表面变薄，在厚于5mm时，由于在避雷器短路时薄壁部7在达到开口前内压上升，因此避雷器有可能产生爆发性飞散。

在图2所示的例子中将薄壁部7例如设置在两个部位。另外，它们例如在径向相对地配置。另外，薄壁部7的设置个数及设置部位不限于此，也可以在绝缘支承体4之间设置1个或者多个薄壁部7。但是，如后文所述，为了限定放压方向，薄壁部个数为1～2个时较为理想。

另外，薄壁部7沿绝缘支承体4的形状而形成、绝缘支承体4和绝缘外套6表面间的壁厚为3mm以上时较为理想。在壁厚薄于3mm的情况下，与上述同样，可能因长期使用导致表面变薄。

在图3所示的例子中，薄壁部7在轴向设置为狭缝状。即，薄壁部7在裙边间沿轴向延伸设置，这样的多个薄壁部7使裙边存在于其间，沿轴向直线延伸。另外，在本实施方式中，在全部裙边间设置薄壁部7，但也可以在一部分设置。

接下来，说明本实施方式的动作。若在避雷器中流过短路电流，则在避雷器内部会产生高温高压的电弧气体。此时，若一部分的薄壁部7由于电弧气体而开口，则以此为起点薄壁部7会裂开而开口，因此发展成为具有瞬间排出电弧气体的充分的开口面积的放压口。然后，电弧气体会经过该放压口向外部排出。

对以上这样的避雷器实施了放压试验。放压试验根据IEC60099-4，利用短时间过电压毁坏氧化锌元件1后，通过0.2秒的短路电流63kA。结果是，薄壁部7裂开，形成放压口，可以排出电弧气体。另外，未观察到氧化锌元件1等内部要素产生爆发性飞散。

接下来，说明本实施方式的效果。根据本实施方式，由于在绝缘外套6的外周面设置薄壁部7，因此在避雷器短路电流通过时薄壁部7由于产生的电弧气体而开口，形成放压口，利用该放压口可以将电弧气体瞬间向外部排出。

另外，由于在氧化锌元件1的周围配置多个绝缘支承体4，因此可以应对作为用于发电厂或者变电站所要求的机械强度。另外，通过设置绝缘支承体4，可以防止元件碎片向周围飞散。

另外，由于放压口是由薄壁部7形成，因此可以控制放压方向。

在本实施方式中，薄壁部7在周向设置在绝缘支承体4之间。另一方面，在专利文献1中，薄壁部由较大的圆弧面或者椭圆面等形成，尘埃虽然难以附着，但与绝缘支承体4一起构成这样的薄壁部较难。在本实施方式中，通过将薄壁部7设置在绝缘支承体4之间，可以不跨过绝缘支承体4就形成薄壁部7。

另外，根据本实施方式，由于在轴向设置多个狭缝状的薄壁部7，因此若在避雷器短路电流通过时任意一个薄壁部7由于产生的电弧气体而开口，则以此为起点薄壁部7裂开，在轴向开口，所以可以形成具有瞬间排出电弧气体的充分的开口面积的放压口。因此，即使通过50kA～63kA的短路电流时，也能瞬间且可靠地将避雷器内部产生的电弧气体排出。

然而，在专利文献1所披露的构造(参照该文献的图1、图4)中，由于薄壁部只设置在轴向的一部分，因此在放压时形成于绝缘外套的开口的面积较小。因此，由IEC标准的放压试验所规定的50～63kA级别的短路电流通过时，有可能无法瞬间将避雷器内部产生的所有电弧气体排出。在本实施方式中，通过在轴向设置多个狭缝状的薄壁部7，特别是在所有的裙边间设置，如上所述即使50kA～63kA的短路电流通过时，也可以可靠地放压。

另外，根据本实施方式，将薄壁部7设置在绝缘外套6的周向的例如1～2个部位，使设置数减少，从而可以限定放压方向。

另外，为了防止排出的电弧气体所引起的邻近设备(未图示)的损伤，将薄壁部7的朝向设置在与邻近设备不同的方向时较为理想。设置时，由于将薄壁部7设置在绝缘外套6的外周面，因此不会搞错设置的方向。作为邻近设备，可以是支承绝缘子、空气自动断路器等。

另外，在将与薄壁部7不同的方向作为操作区域时，即使在操作、检查中避雷器短路，也可以避免电弧气体对维护人员的影响。

工业上的实用性

如上所述，本发明作为用于发电厂或者变电站的避雷器是有用的。

Claims

1.一种避雷器，其特征在于，

包括：

层叠的非线性电阻元件；

配置在该非线性电阻元件的层叠方向的两侧的一对端子电极；

在所述非线性电阻元件的周围配置多条、分别沿所述层叠方向延伸并连接所述一对端子电极的绝缘支承体；以及

形成一体而覆盖所述非线性电阻元件和所述多条绝缘支承体、并在外周面具有突出设置的多个裙边的绝缘外套，

在所述绝缘外套的所述裙边间设置从所述非线性电阻元件的表面起的壁厚较薄的薄壁部，

所述薄壁部设置在所述绝缘外套的周向的所述绝缘支承体间，沿着所述层叠方向设置多个，为狭缝状，隔着所述裙边沿所述层叠方向直线延伸。

2.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述多个薄壁部在所述周向设置1个或者2个。

3.如权利要求1或2所述的避雷器，其特征在于，将所述多个薄壁部的朝向设置在与邻近设备不同的方向。