CN105895282A - 避雷器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种避雷器(1)，其具有在第一与第二电联接端子(2、3)之间延伸的、由相互堆叠的电阻件(20)构成的柱体(4)，电阻件分别具有第一接触面(7)和与该第一接触面(7)相对置的第二接触面(8)，电阻件(20)这样堆叠，从而使一个电阻件(20)的第一接触面(7)邻接了在所述柱体(4)中与该电阻件相邻的电阻件(20)的第二接触面(8)，按照本发明，所述柱体具有第一组(5)电阻件(20)和第二组(6)电阻件(20)，所述第一组(5)电阻件(20)分别以其第一接触面(7)与所述第一电联接端子(2)直接相连并且利用其第二接触面(8)与所述第二电联接端子(3)直接相连，所述第二组(6)电阻件(20)分别以其第一接触面(7)与所述第二电联接端子(3)直接相连并且以其第二接触面(8)与所述第一电联接端子(2)直接相连。

Description

避雷器

技术领域

本发明涉及一种避雷器。

背景技术

避雷器是保护系统，例如用于输电网，在由于雷击或其他分系统的功能故障而出现过压时，避雷器将这种过压朝接地方向导出，并且由此保护输电网的其他部件。

这种类型的避雷器包括一个或多个由电阻件构成的圆柱形的放电柱，所述电阻件通常由各个同样圆柱形的压敏电阻元件构成。压敏电阻的特点在于与电压相关的电阻。在电压较低时，压敏电阻起绝缘子的作用。从某一个取决于材料的电压阈值起，压敏电阻表现出良好的导电性能。压敏电阻通常由金属氧化物、例如氧化锌制成。放电柱在两端与端部配件(Endarmaturen)相连，所述端部配件建立与导线的电连接并且接地。为了即使在遭受机械负载的情况下也能确保良好的电连接，放电柱必须加压束紧。为了实现这一点，通过在端部配件内或者在放电柱端部上布设的压板内用拉力张紧拉力元件，拉力元件例如是绳索或优选由玻璃纤维强化塑料制成的杆件。拉力元件在此围绕放电柱并且构成一个环绕放电柱的笼子。自一定的尺寸开始或当避雷器应该放置在有地震风险的区域中时，避雷器被布置在机械稳定的、管状的壳体中，所述壳体由绝缘材料、例如陶瓷或玻璃纤维增强塑料制成。端部配件则可以同时作为用于该壳体的锁闭件使用。为了使在过压情况下产生的气体从该壳体中排出，这种避雷器通常具有卸压装置。

在文献EP 2 757 565 A1中通过图1示出一种此类的避雷器。在该处，在管状的壳体中布置了由电阻件构成的柱体。电阻件由各个圆柱状的压敏电阻元件构成，所述压敏电阻元件堆叠成柱体。由此使各个电阻件在电学上相互串联。

在文献WO 94/14171 A1中同样也描述了一种此类避雷器。在此，多个由电阻元件构成的柱体布置在壳体中。每个柱体的电阻元件在此也在电学上相互串联。然而所述柱体在电学上相互并联。由此实现了更高的能量吸收能力或实现了剩余电压或者说残压的降低。

针对特殊的应用场合、例如保护电容器的情况下，需要具有明显较高的能量吸收能力和同时较低的残压的避雷器，所述电容器在高压或中压电网中用于无功功率补偿或作为滤波器使用。上述文件所述的具有并联的柱体(其由电阻件构成)的技术在此达到其极限，因为所需的壳体尺寸随着所需柱体的数量而增加。

发明内容

本发明所要解决的问题在于，提供一种带有高能量吸收能力的紧凑的避雷器。

根据本发明为此设置避雷器，其中，由相互堆叠电阻件构成的柱体在第一与第二电联接端子之间延伸。电阻件一般是柱状、大多为圆柱状的块件，其由具有与电压相关的电阻(所谓的压敏电阻)的材料构成。在此，作为所述材料通常使用金属氧化物、例如氧化锌。电阻件具有至少一个压敏电阻元件，并且除了压敏电阻元件之外还可以包含其他元件、例如由导电良好的材料(例如钢或铝)制成的间隔件。在此，柱体的仅仅一个、几个或所有电阻件可以具有这种间隔件。所述电阻件以其端面沿柱体纵向轴线相互堆叠成柱体。所述端面在此用作电阻件的相互对置的第一和第二接触面。电阻件堆叠成柱体，从而使每个电阻件的第一接触面面向第一电联接端子并且第二接触面面向第二电联接端子。在此，一个电阻件的第一接触面邻接了在柱体中与该电阻件相邻的电阻件的第二接触面。也就是说，一个电阻件的第一接触面贴靠在相邻电阻件的第二接触面上，然而也可以在这两个接触面之间布置了由导电良好的材料制成的连接件。在各种情况下，一个电阻件的第一接触面和相邻电阻件的第二接触面相互间保持直接的导电连接，也即直接相连或最多通过良好的导电体而非通过有源或无源的电学元件(例如电阻、线圈、半导体元件或类似元件)相连。在柱体中位于外侧端部上的电阻件的接触面分别构成柱体的外侧端面。在柱体的这两个外部端面之间形成延伸穿过柱体的电连接。

在柱体的两端部上可以布置端部配件，所述端部配件用作电联接端子。此外，拉力元件还可以夹紧在端部配件上，所述拉力元件将柱体束紧。端部配件通常由导电良好的材料制成。与此相反，拉力元件则由电绝缘材料、例如玻璃纤维增强的塑料制成。

根据本发明，所述柱体具有至少两组电阻件。第一组电阻件分别以其第一接触面与第一电联接端子直接相连，并且以其第二接触面与第二电联接端子直接相连。第二组电阻件分别以其第一接触面与第二电联接端子直接相连，并且以其第二接触面与第一电联接端子直接相连。“与电联接端子直接相连”在此是指，通过良好的导电体、例如由铜、钢或铝制成的导电体建立连接，并且在各个接触面与相应的电联接端子之间的电流路径中不接入有源或无源的电学元件、例如电阻、线圈、半导体元件或类似元件。电连接例如可以借助电缆建立。或者还可以在柱体的外部实现电连接，为此，借助每两个电阻件之间的连接件将两个相互邻接的接触面的接触从柱体中引出。连接件在柱体外部通过通用的器件、例如电缆相连。也可以在柱体的内部进行电连接。为此应该需要穿过各个电阻件的通孔。使各个接触面相互连接的导体则在所述孔的内部延伸。

通过所述电连接使第一电联接端子与第二电联接端子之间的各个电阻件并联。如果柱体由n个电阻件构成，则等效电路是由n个电阻件构成的并联电路。如果不考虑元件公差，通过该电路流通的电流由此是单个柱体的n倍。

优选地，第一组电阻件和第二组电阻件在柱体中相互交替。由此在柱体内部，第一组与第二组电阻件的与第一电联接端子相连的接触面相互邻接。这同样适用于与第二电联接端子相连的接触面。例如在柱体的内部就第一组的任意一个电阻件来看，该电阻件在优选的交替布置结构中位于第二组的两个电阻件之间。在此，第一组电阻件的第一接触面分别邻接第二组电阻件的第二接触面。由此允许以特别简单的方式将两个接触面与第一电联接端子相连。例如为此使布置在这两个接触面之间的连接件将电连接引向柱体的外部，并且在那里与第一电联接端子相连。

第一组电阻件以其第二接触面邻接第二组电阻件的第一接触面。这两个接触面与第二电联接端子的连接可以如上所述相同地建立。

在本发明的一种优选设计方式中，在柱体中两个相邻的电阻件之间布置了第一和第二接触片。在两个电阻件的两个相互邻接的接触面之间也分别布置了接触片，所述接触片要么是第一接触片要么是第二接触片。这样在第一组电阻件的第一接触面与第二组电阻件的第二接触面之间分别布置了第一接触片，并且在第一组电阻件的第二接触面与第二组电阻件的第一接触面之间分别布置了第二接触片。由此，不论是第一接触片还是第二接触片都分别位于两个电阻件之间，并且两个相邻的接触面相互导电连接。接触片是良好的导电体并且优选由铝或钢制成。

由此存在从柱体的第一电阻件的第一接触面穿过柱体延伸至最后一个电阻件的第二接触面的导电连接。

所有的接触片具有位于柱体外部的接触凸舌。第一接触片的接触凸舌在此相互电连接，第二接触片的接触凸舌同样相互电连接。这样允许以特别简单的方式将与两个接触面的电连接引向柱体外部并且在那里相互连接。

特别优选地，第一接触片的接触凸舌分别与第二接触片的接触凸舌相互对齐。第一接触片的接触凸舌由此位于与避雷器的放电器纵轴线平行的第一接触轴线上。第二接触片的接触凸舌同样位于与放电器纵轴线平行的第二接触轴线上。第一和第二接触轴线在此具有最小间距，也就是说不是重合的。优选地，第一和第二接触轴线关于放电器轴线相互对置。第一组接触凸舌在此借助连接导体相互连接。同样，第二组接触凸舌在此另外的连接导体相互连接。由此允许实现电阻件的特别简单且节省空间的连接。

所述连接导体例如可以分别是电缆，利用常见的电缆夹将所述电缆连接在接触凸舌上。连接导体的其他示例性实施方式分别是由金属制成的螺杆，所述螺杆导引穿过接触凸舌中的孔，并且借助螺母与接触凸舌相连。螺杆就可以将第一接触片的所有接触凸舌相互连接，并且第二螺杆将第二接触片的所有接触凸舌相互连接。

特别优选地，第一和第二接触片相互全等。第一和第二接触片则相互扭转地布置在柱体中，从而使第一和第二接触片的接触凸舌在不同的轴线上相叠地设置。由此对于第一和第二接触片来说能够使用相同的部件，这在物流上是有利的。

在本发明的有利的设计方式中，至少两个相互平行的柱体在第一电联接端子与第二电联接端子之间延伸。在此，在每个电阻件之间布置了延伸过所有柱体并且将柱体相互电连接的接触片。当需要大量的电阻件时，电阻件能够由此分布在多个柱体上，并且由此特别节省空间地布置。

在本发明的另一个有利的设计方式中，一个柱体、然而特别优选多个柱体布置在带有第一和第二附件体的管状的流体密封的封闭的壳体中。在此，第一附件体与第一电联接端子相连以及第二附件体与第二电联接端子相连。通过壳体保护电阻件免受天气影响。在此，壳体能够具有由非导电材料(例如陶瓷或玻璃纤维增强塑料)制成的管状外罩。在此，由金属制成的附件体可以用作凸缘，所述凸缘封闭所述壳体，并且一方面构成在电阻件上的电联接端子，另一方面成为待保护的部件。然而为了应用于气体绝缘的开关设备中，壳体还可以是由金属制成的抗压壳体。在此，附件体应该是穿引装置，所述穿引装置将电阻件的电连接从壳体电绝缘地向外导引。

在此优选地，一个柱体、或者在多个柱体情况下的每个柱体具有奇数个电阻件。这实现了附件体的特别简单的电联接端子，因为一个位于最外侧的接触面与第一电联接端子相连，而另一个位于最外侧的接触面与第二电联接端子相连。

附图说明

以下借助附图对本发明的实施方式进行更详尽的阐述。在附图中：

图1至3示出根据本发明的避雷器的不同实施方式的示意图；

图4示出根据本发明的避雷器的等效电路；

图5示出根据本发明的带有一个柱体的避雷器的实施例；

图6示出根据图5的避雷器的拆解图；

图7示出根据本发明的两个柱体的避雷器的带有实施例；

图8示出根据图7的避雷器的接触片；

图9示出根据本发明的带有四个柱体的避雷器的截面图；

图10示出根据图9的避雷器的另一截面图。

相互对应的部件在所有附图中被标注以相同的附图标记。

具体实施方式

图1至3示意性地示出根据本发明的避雷器1的不同实施方式。所述附图应该主要阐述各个元件的电学连接。各个元件的实体布置仅被示意性地示出。图1示出避雷器1。由七个电阻件20构成的柱体4在第一电联接端子2与第二电联接端子3之间延伸。数字“7”在此是随意选择的。本发明涉及带有至少两个电阻件20的避雷器1。在此优选的实施方式是具有奇数个电阻件的柱体，然而本发明并不限于此。电阻件20是柱状的、优选圆柱状的。电阻件20的端侧构成第一和第二接触面7、8。电阻件20布置在柱体中，从而使所有电阻件20的第一接触面7面向第一电联接端子2，而所有电阻件20的第二接触面8面向第二电联接端子3。在所有那些两个电阻件相互邻接的位置处，电阻件20的第一接触面7与相邻电阻件20的第二接触面8邻接。第一和第二电联接端子2、3例如可以是端部配件，所述端部配件在两个侧面限定柱体4的边界。在柱体4的内部将电阻件20布置成两组，第一组5和第二组6。利用I标注的电阻件20属于第一组5，而利用II标注的电阻件属于第二组6。在其他附图中也是这样，即使出于简明的原因而将附图标记5和6去掉也是如此。第一组5电阻件20全都利用其第一接触面7与第一电联接端子2直接相连并且利用其第二接触面8与第二电联接端子3直接相连。直接相连是由良好的导电体、例如铜、钢、铝或其他导电金属或由碳纤维构成的电连接。

图2示出避雷器1，其中，分别带有七个电阻件20的柱体4布置在第一与第二电联接端子2、3之间。在两个电阻件20相互邻接的每个位置上，柱体4依次相连。

图3示出了带有四个柱体4的避雷器1，每个柱体分别具有七个电阻件20。在此，所有柱体4在两个电阻件20相邻接的每个位置上相互连接。

图4示出带有n个电阻件20的通常的替代电路图，所述电阻件全部并联在第一电联接端子2与第二电联接端子3之间。对于根据图1的电路来说n＝7，对于根据图2的电路来说n＝2*7＝14，并且对于最后根据图3的电路来说n＝4*7＝28。所有实施方式的共同点在于，各个避雷器1的所有的电阻件20在第一电联接端子2与第二电联接端子3之间相互并联。由此因为n个电阻件20中的每一个都提供了与其他电阻件无关的自有的电流路径，在n个电阻件并联时可导通的电流是通过由n个相互串联电阻件构成的柱体可导通的电流的多倍，如果不考虑构件公差，则具体是n倍，由此还相应提高了能量吸收能力。

图5示出带有七个电阻件的避雷器1，所述电阻件在第一电联接端子2与第二电联接端子3之间布置在柱体4中。电阻件20这样定向，从而使所有第一接触面7面向第一电联接端子2，并且所有第二接触面8面向第二电联接端子3。

图6示出同一个避雷器1，其中，在此柱体4在两个电阻件20之间拉开地示出。在这两种情况下，七个电阻件20堆叠成一个柱体。第一组5电阻件20在此也被标注为I，而第二组被标注为II。在所示的实施方式中，第一组5电阻件20与第二组6电阻件相互交替。因为在此柱体4由奇数个电阻件20构成，柱体4在两端被第一组5电阻件20限界。在柱体4的两端布置端部配件26，所述端部配件同时也用作电联接端子2、3。所述端部配件可以具有在此未示出的接线元件，借助所述接线元件能够将端部配件与电气设备相连。例如在图5和图6上部的端部配件26能够与高压联接端子相连，而下部的端部配件26能够与电气设备的接地联接端子相连。第一电联接端子2则与高压相连，第二电联接端子3接地。端部配件26由导电良好的材料、例如金属制成，并且在柱体4与电气设备之间建立电连接。

在柱体4中分别在两个电阻件20之间交替地布置第一和第二接触片9、10。在图6中示出接触片9。接触片10外观相同，只是绕柱体4的柱体纵轴线30旋转180°地布置。接触片9、10在此是圆形片。形状大体上与电阻件20的横截面相同。在每个接触片9、10的边棱上布置接触凸舌11、12。所述接触凸舌从柱体4的外周面向外伸出。每个接触片9、10布置在两个电阻件20的第一与第二接触面7、8之间，并且在这两个接触面7、8之间建立电接触。第一接触片9这样布置，从而使其接触凸舌11相互对齐，也就是说位于与柱体纵轴线30平行的第一对中轴线31上。第二接触片10这样布置，从而使其接触凸舌12在第二对中轴线32上相互对齐。第一和第二对中轴线31、32在本实施例中关于柱体纵轴线30位于相对置的两侧。这并不是必须的。与此相反，对中轴线31、32也可以并排地布置，只要保持必要的绝缘间距即可。分别相互对齐的接触凸舌11、12在柱体4的外部相互电连接。第一接触片9的所有接触凸舌11相互连接并且与第一电联接端子2相连。第二接触片10的所有接触凸舌12相互连接并且与第二电联接端子3相连。接触凸舌11、12的相互连接以及与相应的电联接端子2、3的相互连接可以例如借助电缆实现。所述连接在此仅示意性示出。在图5和图6中所示的避雷器1可以布置在壳体中，所述壳体在此未示出。

图7示出带有两个平行的柱体4的避雷器1，所述柱体分别带有七个电阻件20。柱体纵轴线30相互平行而且平行于放电器纵轴线33。每个柱体4布置在两个端部配件26之间。位于柱体4的上端的两个端部配件共同构成第一电联接端子2，位于柱体4的下端的两个端部配件共同构成第二电联接端子3。两个柱体4的电阻件20的布置和定向如图5和图6所示。在此在每两个电阻件20之间还布置了第一和第二接触片9、10。所述接触片在每两个柱体4上延伸，并且使每两个柱体相互电连接。与图5和图6不同的是，在此还在限制柱体4的电阻件20与邻接的端部配件26之间布置了接触片9、10。这可以简化两个相互平行的端部配件26之间的电连接。然而作为备选，所述电连接也可以在两个端部配件26的外侧上实现。

在图8中示出了这样的接触片9。接触片10与接触片9全等。接触片9、10由两个圆形片组成，所述圆形片通过连接梁28相互连接。在每个接触片9、10的边棱上布置接触凸舌11、12，所述接触凸舌从柱体4的外周面伸出。在图8中还示出了接触凸舌11、12的多种可能位置和形状。特别节省空间的方案是，接触凸舌11在连接梁28的附近，也就是说位于两个柱体4之间的三角区。接触凸舌11、12能够具有穿孔29或长孔27，连接导体13、14引入所述穿孔或长孔中，以便建立电连接。所述连接导体13、14例如可以是电缆或由金属制成的杆件。

图9示出了避雷器1的截面图，其中，在第一电联接端子2与第二电联接端子3之间布置了四个柱体4，其分别带有七个电阻件。柱体4布置在壳体19中。所述壳体19可以如此处所示是由电绝缘材料(如玻璃纤维增强的塑料或陶瓷)制成的壳体管21，并且为了免受天气条件影响而在外侧上具有外罩、例如硅树脂。外罩通常具有用于延长爬电路径的屏蔽罩22。壳体19借助第一和第二端部配件15、16在其端部上流体密封地封闭。端部配件15、16由导电材料、例如金属制成，并且一方面在壳体19内部提供与柱体4的连接，另一方面在壳体19外部提供与电气设备的连接。

柱体4布置在拉板24与端部配件26之间，所述端部配件同时用作第二电联接端子3。在拉板24与端部配件26之间张紧的拉力元件23将柱体4束紧。拉板24可以由电绝缘材料、例如玻璃纤维增强塑料或由导电材料、例如金属制成。在第一种情况下，拉板具有一些孔，穿过所述孔建立与柱体4的电连接。

每个柱体具有七个电阻件20，所述电阻件在此分别由压敏电阻元件35和间隔件36组成。所述间隔件36是由金属制成的良好的导电体，并且一方面用于连接导体13、14的简化的组装，而且另一方面用于使柱体长度与壳体尺寸相匹配。此外，间隔件36还增大了电阻件20的表面积，由此改善了电阻件的冷却。每个电阻件20具有至少一个压敏电阻元件35，几个或所有的电阻件20可以具有间隔件36。在柱体端部上还分别布置了填充件17，所述填充件用于长度补偿。填充件同样也由金属制成并且将电阻件与第一和第二电联接端子2、3相连。金属柱在此被用作第一电联接端子2，所述金属柱布置在第一附件体15与柱体4之间，并且(必要时穿过拉板24)在第一附件体与柱体之间建立电连接。第二电联接端子3通过端部配件26构成，所述端部配件作为由金属制成的十字形板与第二附件体16电连接并且固定在第二附件体16上。

图10示出根据图9的避雷器1的另一视图。在此通过辅助的截面示出柱体4的内部结构。在每个电阻件20之间布置了第一或第二接触片9、10。每个接触片9、10由四个圆形片组成，所述四个圆形片各用于一个柱体4并且通过连接梁28成正方形地相互连接。接触片9、10使柱体4相互电连接。接触片9、10具有呈舌片形式的接触凸舌11、12。在每个最外侧的电阻件20与填充件17之间布置了额外的接触片9、10。第一接触片9的所有接触凸舌11相互对齐，并且借助连接导体13(在此以螺杆形式示出)相互连接。第二接触片10的所有接触凸舌12同样相互对齐，并且借助连接导体14(在此同样以螺杆形式示出)相互连接。通过填充件17在第一和第二电联接端子2、3之间建立电连接。连接导体13、14导引穿过接触凸舌11、12并且借助螺母25固定在接触凸舌上。

附图标记清单

1 避雷器

2 第一电联接端子

3 第二电联接端子

4 柱体

5 第一组电阻件(奇数个)

6 第二组电阻件(偶数个)

7 第一接触面

8 第二接触面

9 第一接触片

10 第二接触片

11 接触凸舌

12 接触凸舌

13 连接导体

14 连接导体

15 第一附件体

16 第二附件体

17 填充件

19 壳体

20 电阻件

21 壳体管

22 屏蔽罩

23 拉力元件

24 拉板

25 螺母

26 端部配件

27 长孔

28 连接梁

29 贯穿孔

30 柱体纵轴线

31 第一对中轴线

32 第二对中轴线

33 放电器纵轴线

34 压敏电阻元件

36 间隔件

Claims (7)

1.一种避雷器(1)，其具有在第一与第二电联接端子(2、3)之间延伸的、由相互堆叠的电阻件(20)构成的柱体(4)，所述电阻件分别具有第一接触面(7)和与该第一接触面(7)相对置的第二接触面(8)，其中，所述电阻件(20)这样堆叠，从而使一个电阻件(20)的第一接触面(7)邻接在所述柱体(4)中与该电阻件相邻的电阻件(20)的第二接触面(8)，其特征在于，所述柱体具有第一组(5)电阻件(20)和第二组(6)电阻件(20)，所述第一组(5)电阻件(20)分别以其第一接触面(7)与所述第一电联接端子(2)直接相连并且利用其第二接触面(8)与所述第二电联接端子(3)直接相连，所述第二组(6)电阻件(20)分别以其第一接触面(7)与所述第二电联接端子(3)直接相连并且以其第二接触面(8)与所述第一电联接端子(2)直接相连。

2.根据权利要求1中所述的避雷器(1)，其特征在于，在所述柱体(4)中所述第一组(5)电阻件(20)和所述第二组(6)电阻件(20)相互交替地布置。

3.根据权利要求1或2所述的避雷器(1)，其特征在于，在所述柱体(4)中在相邻的电阻件(20)之间布置了第一和第二接触片(9、10)，其中，每个接触片(9、10)具有位于所述柱体(4)外部的接触凸舌(11、12)，其中，布置在所述第一组(5)电阻件(20)的第一接触面(7)与所述第二组(6)电阻件(20)的第二接触面(8)之间的第一接触片(9)的接触凸舌(11)相互连接，而布置在所述第一组(5)电阻件(20)的第二接触面(8)与所述第二组(6)电阻件(20)的第一接触面(7)之间的第二接触片(10)的接触凸舌(12)相互连接。

4.根据权利要求3所述的避雷器(1)，其特征在于，所述第一和第二接触片(9、10)相互全等。

5.根据权利要求3或4所述的避雷器(1)，其特征在于，所述第一接触片(9)的接触凸舌(11)相互对齐，而所述第二接触片(10)的接触凸舌(12)则相互对齐，并且通过由导电材料制成的连接导体(13、14)分别相互连接。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的避雷器(1)，其特征在于，至少两个相互平行的柱体(4)在所述第一电联接端子(2)与所述第二电联接端子(3)之间延伸，其中，在各个电阻件(20)之间布置了在所有柱体(4)上延伸而且使所有柱体相互导电连接的接触片(9、10)。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的避雷器(1)，其特征在于，所述柱体(4)布置在管状的、流体密闭地封闭的壳体(19)中，所述壳体带有第一和第二附件体(15、16)，其中，所述第一附件体(15)与第一电联接端子(2)相连，并且所述第二附件体(16)与第二电联接端子(3)相连。