CN108666055A - 一种电阻单元及包含该电阻单元的多柱并联避雷器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电阻单元及包含该电阻单元的多柱并联避雷器，主要解决现有并联元件的多柱并联方式外形尺寸大、占用空间大、装配复杂、零部件种类多、生产成本高以及降低产品运行可靠性的问题。本发明电阻单元包括输入电极、输出电极、多个第一导电体以及多个电阻片；电阻片数量为n个，n为大于零的偶数，多个第一导电体依次叠加设置，相邻两个第一导电体之间设置有电阻片，输入电极分别与奇数层电阻片上端的第一导电体通过连接导体连接，且与第n个电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，输出电极分别与奇数层电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，第n个电阻片与输出电极之间设有绝缘垫；连接导体与电阻片之间设有绝缘层。

Description

一种电阻单元及包含该电阻单元的多柱并联避雷器
技术领域
本发明涉及过电压保护领域，具体涉及一种电阻单元及包含该电阻单元的多柱并联避雷器。
背景技术
避雷器是限制电力系统过电压保护的最可靠设备，在一些特殊场合，避雷器的能量吸收能力增大或保护残压很低时，单柱避雷器已无法满足设计要求。因此，需要通过多柱并联的方式来提高其能量吸收能力或降低其保护残压。
如图1所示，现有避雷器多柱并联时，并联元件(电阻片)采用平面平行排列，并用体积较大的金属导体材料将各个并联元件两端的电极分别逐一连接。这种布置方式的缺点是元件之间的预留空间大，并联后的整机端部面积大、外形尺寸大、占用空间大。对于封装于瓷套或复合外套内部的并联元件而言，因瓷套或复合外套内腔直径有限，从而极大地限制了内部并联柱数，而不得不采用占地面积更大、体积更加庞大的外部并联技术。此外，此种并联方式的避雷器所用的金属电极尺寸很大，其寄生电感等因素加剧了冲击电流的分配不均匀性，给产品的安全运行带来一定的不利影响，降低了产品运行的可靠性。综上所述，现有多柱并联的避雷器存在外形尺寸大、占用空间大、结构复杂、装配复杂、零部件种类多、安装困难、产品生产成本高、降低了产品运行的可靠性等缺点。
发明内容
本发明的目的是解决现有并联元件的多柱并联方式外形尺寸大、占用空间大、装配复杂、零部件种类多、生产成本高以及降低产品运行可靠性的问题，提供了一种电阻单元及包含该电阻单元的多柱并联避雷器。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
一种电阻单元，包括输入电极、输出电极、多个第一导电体以及多个电阻片；所述电阻片数量为m个，m为大于1的奇数，多个第一导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体之间设置有电阻片，所述输入电极分别与奇数层电阻片上端的第一导电体通过连接导体连接，所述输出电极分别与奇数层电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接；
或者所述电阻片数量为n个，n为大于等于2的偶数，多个第一导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体之间设置有电阻片，所述输入电极分别与奇数层电阻片上端的第一导电体通过连接导体连接，且与第n个电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，所述输出电极分别与奇数层电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，第n个电阻片与输出电极之间设有绝缘垫；所述连接导体与电阻片之间设有绝缘层。
进一步地，还包括绝缘壳体，所述输入电极、输出电极、电阻片、第一导电体、连接导体均设置在绝缘壳体内。
进一步地，所述绝缘壳体的材质为陶瓷、橡胶或FRP增强塑料等。
进一步地，所述电阻片为串联的多个电阻。
进一步地，所述连接导体为导线、导电棒或导电带。
此外，本发明还提供了一种多柱并联避雷器，包括一个上述的电阻单元。
同时，本发明还提供了一种多柱并联避雷器，包括多个上述的电阻单元，还包括进线导体、出线导体和多个第二导电体；所述电阻单元数量为Z个，Z为大于1的奇数，多个第二导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第二导电体之间设置有电阻单元，且第二导电体均与电阻单元电联接，所述进线导体分别与奇数层电阻单元上端的第二导电体连接，所述出线导体分别与奇数层电阻单元下端的第二导电体连接；
或者所述电阻单元数量为X个，X为大于等于2的偶数，多个第二导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第二导电体之间设置有电阻单元，且第二导电体均与电阻单元电联接，所述进线导体分别与奇数层电阻单元上端的第二导电体连接，且与第X个电阻单元下端的第二导电体连接，所述出线导体分别与奇数层电阻单元下端的第二导电体连接。
本发明的有益效果为：
1.本发明所提供的并联结构，占地面积很小，约为并联元件的横截面积。因而，特别适用于对体积有苛刻要求的场合。在瓷套内或复合外套内，并联柱数基本不受其内腔直径的限制，极大地简化了产品的结构，减小了产品的体积，同时其结构简单、安装简单、零部件数量较少。
2.现有避雷器普通并联结构，短接在各个单元之间的导电体长度较长，造成各个单元之间的回路阻抗不同，因而对各个单元之间的电流分布造成不利影响。本发明可以缩短各个元件之间导电体的长度，使各个单元电流回路的阻抗差异变小，所以各个单元之间的电流分布不均匀性能够得到明显改善。
附图说明
图1为现有避雷器多柱并联结构图；
图2为本发明电阻片为奇数时，电阻单元结构图；
图3为本发明电阻片为偶数时，电阻单元结构图；
图4为电阻片为奇数时，本发明电阻单元电器原理连接图；
图5为电阻片为偶数时，本发明电阻单元电器原理连接图；
图6为电阻单元为偶数时，本发明避雷器的结构图；
图7为电阻单元为奇数时，本发明避雷器的结构图；
附图标记：1-进线导体，2-电阻单元，3-出线导体，4-第二导电体，20-第一导电体，21-输入电极，22-输出电极，23-电阻片，24-连接导体，25-绝缘层，26-绝缘壳体，27-绝缘垫。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述：
本发明提供了一种十分紧凑的并联结构，最大限度地减少了产品的体积。
如图2、图3所示，本发明的并联元件(电阻片或电阻单元)之间沿其轴线互相垂直堆叠，然后采用金属导体材料将并联元件的电极引出至其侧面并逐一互相连接。垂直堆叠的并联元件在电气上是并联的，总电流等于各并联元件电流之和。但是，从结构上而言，各并联元件是互相堆叠串联在一起的。也就是说，这种结构在电气上的并联在机械结构上又是互相串联的。如果并联柱数是奇数，每个并联元件引出的电极恰好可以分别从这一串元件的上下两端引出。如果并联柱数是偶数，两端部的引出电极的某一个采用绝缘垫使之与元件的电极隔离。
并联元件可以是电阻片，也可以是封装了的避雷器元件。并联元件可以依据使用要求由一个或多个元件串联构成。
并联元件可以在绝缘壳体内部并联，也可以在绝缘壳体外部并联。绝缘壳体目的是起绝缘、密封作用，材质可以为橡胶、电瓷等，只要能起到绝缘、密封的作用就可以，具体为陶瓷壳体、橡胶壳体或FRP增强塑料壳体等。连接电极的导电材料可以是导线、导电棒、特殊形状的导电带等。
为防止连接导体与电阻片之间发生短路，可在连接导体与电阻片之间设置绝缘层25，绝缘层25可为单层绝缘材料，也可为绝缘筒体，单层绝缘材料可理解为连接导体与电阻片/电阻单元的侧面做绝缘处理。电阻片和连接导体可在绝缘筒体定位和安装，绝缘筒体具有一定的刚度，例如可采用FRP绝缘筒体，FRP绝缘圆柱管定位内侧表面设有多个槽口，电阻片可安装在槽口内进行定位与安装。
在本发明实施例中，电阻单元包括输入电极21、输出电极22、多个第一导电体20以及多个电阻片23。
如图4所示，电阻片23数量为五个时，六个第一导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体之间设置有电阻片23，输入电极分别与第一个电阻片、第三个电阻片、第五个电阻片上端的第一导电体通过连接导体连接，输出电极分别与第一个电阻片、第三个电阻片、第五个电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接。
如图5所示，电阻片23数量为四个时，五个第一导电体由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体之间设置有电阻片23，输入电极分别与第一个电阻片、第三个电阻片上端的第一导电体通过连接导体连接，且与第四个电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，输出电极分别与第一个电阻片、第三个电阻片下端的第一导电体通过连接导体连接，第四个电阻片与输出电极之间设有绝缘层；连接导体24与电阻片23之间设有绝缘材料绝缘，防止其短路。
同理，将上述电阻单元作为单个并联器件，采用同样的并联方式对电阻单元进行外部并联，极大的缩小了并联器件的占地空间，安装更加方便。
本发明提供一种多柱并联避雷器，其可包括一个上述的并联单元。
如图6所示，本发明所提供另一种多柱并联避雷器，包括进线导体1、出线导体3、多个第二导电体4、上述的多个电阻单元2；电阻单元2数量为X个(此处的电阻单元数量为单列排布、单列叠加设置的电阻单元数量)，X为大于零的偶数，多个第二导电体4依次叠加设置，相邻两个导电体之间设置有电阻单元2，且第二导电体4均与电阻单元2电联接，进线导体1分别与奇数层电阻单元2上端的第二导电体4连接，且与第X个电阻单元2下端的第二导电体4连接，出线导体3分别与奇数层电阻单元2下端的第二导电体4连接。
如图7所示，本发明所提供另一种多柱并联避雷器，包括进线导体1、出线导体3、多个第二导电体4、上述的多个电阻单元2；电阻单元2数量为Z个(此处的电阻单元数量为单列排布、单列叠加设置的电阻单元数量)，Z为大于1的奇数，多个第二导电体4依次叠加设置，相邻两个第二导电体4之间设置有电阻单元2，且第二导电体4均与电阻单元2电联接，进线导体1分别与奇数层电阻单元2上端的第二导电体4连接，出线导体3分别与奇数层电阻单元2下端的第二导电体4连接。

Claims (7)

1.一种电阻单元，其特征在于：包括输入电极(21)、输出电极(22)、多个第一导电体(20)以及多个电阻片(23)；
所述电阻片(23)数量为m个，m为大于1的奇数，多个第一导电体(20)由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体(20)之间设置有电阻片(23)，所述输入电极(21)分别与奇数层电阻片(23)上端的第一导电体(20)通过连接导体(24)连接，所述输出电极(22)分别与奇数层电阻片(23)下端的第一导电体(20)通过连接导体(24)连接；
或者所述电阻片(23)数量为n个，n为大于等于2的偶数，多个第一导电体(20)由上至下依次叠加设置，相邻两个第一导电体(20)之间设置有电阻片(23)，所述输入电极(21)分别与奇数层电阻片(23)上端的第一导电体(20)通过连接导体(24)连接，且与第n个电阻片(23)下端的第一导电体(20)通过连接导体(24)连接，所述输出电极(22)分别与奇数层电阻片(23)下端的第一导电体(20)通过连接导体(24)连接，第n个电阻片(23)与输出电极(22)之间设有绝缘垫(27)；
所述连接导体(24)与电阻片(23)之间设有绝缘层(25)。
2.根据权利要求1所述的电阻单元，其特征在于：还包括绝缘壳体(26)，所述输入电极(21)、输出电极(22)、电阻片(23)、第一导电体(20)、连接导体(24)均设置在绝缘壳体(26)内。
3.根据权利要求2所述的电阻单元，其特征在于：所述绝缘壳体(26)的材质为陶瓷、橡胶或FRP增强塑料。
4.根据权利要求1或2或3所述的电阻单元，其特征在于：所述电阻片(23)为串联的多个电阻。
5.根据权利要求4所述的电阻单元，其特征在于：所述连接导体(24)为导线、导电棒或导电带。
6.一种多柱并联避雷器，其特征在于：包括一个权利要求1至5任一所述的电阻单元。
7.一种多柱并联避雷器，其特征在于：包括多个权利要求1至5任一所述的电阻单元(2)，还包括进线导体(1)、出线导体(3)和多个第二导电体(4)；
所述电阻单元(2)数量为Z个，Z为大于1的奇数，多个第二导电体(4)由上至下依次叠加设置，相邻两个第二导电体(4)之间设置有电阻单元(2)，且第二导电体(4)均与电阻单元(2)电联接，所述进线导体(1)分别与奇数层电阻单元(2)上端的第二导电体(4)连接，所述出线导体(3)分别与奇数层电阻单元(2)下端的第二导电体(4)连接；
或者所述电阻单元(2)数量为X个，X为大于等于2的偶数，多个第二导电体(4)由上至下依次叠加设置，相邻两个第二导电体(4)之间设置有电阻单元(2)，且第二导电体(4)均与电阻单元(2)电联接，所述进线导体(1)分别与奇数层电阻单元(2)上端的第二导电体(4)连接，且与第X个电阻单元(2)下端的第二导电体(4)连接，所述出线导体(3)分别与奇数层电阻单元(2)下端的第二导电体(4)连接。
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