CN110731037B - 具有增压室的避雷器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电气设备或电力传输线的雷电保护的避雷器。避雷器包括由电介质制成的绝缘本体和与绝缘本体机械连接地并被布置成允许在雷电过电压的影响下在相邻电极之间形成放电的五个或更多电极。电极位于绝缘本体内并通过绝缘层与其表面隔开。相邻的电极进入具有通向绝缘本体表面的出口的放电室。放电室的至少一部分设置有增压室，增压室位于电极附近并且通过相邻电极之间的放电间隙连接到放电室。由于本发明，在具有工频的跟随电流通过零之前，在雷电过电压脉冲通过之后熄灭电弧，主要是在雷电过电压脉冲之后。

Description

具有增压室的避雷器

技术领域

本发明涉及用于电气设备、高压电力线或电力线网络的过电压保护(例如雷电保护)的避雷器。本发明也涉及配备有这种避雷器的高压电力线元件。

背景技术

雷电放电是在高压电力线运行中最危险的现象之一。在雷电过电压期间，电力线的载流元件和接地元件之间的气隙重叠。在雷电过电压脉冲结束之后，在施加到载流元件上的工频电压的影响下，该重叠成为工频的电弧。

为解决在雷电过电压时出现电弧的问题，WO2010082861提出了一种用于电气设备或电力线的雷电保护的避雷器，该避雷器包括由实心电介质制成的绝缘本体、两个与绝缘本体机械连接的主电极和两个或更多个中间电极，中间电极被配置为在每个主电极和与其相邻的中间电极之间以及在相邻的中间电极之间产生放电(例如流光放电)，其中，相邻的电极至少沿绝缘本体的纵轴相互偏置的方式设置在主电极之间。根据所述国际申请的避雷器的特征在于，中间电极位于绝缘本体内部并通过绝缘层与其表面隔开，该绝缘层的厚度被选择为超过所述放电通道的计算直径D_k，其中放电室(空腔)在相邻的中间电极之间形成，其中，在放电通道形成区域中的放电室的横截面面积S从条件S<D_к·g中选择，其中，g是相邻的中间电极之间的最小距离。

当这样的多腔室避雷器暴露于雷电过电压脉冲中时，电极之间的间隙会被放电破坏。由于中间电极之间的放电发生在体积很小的腔室内，因此，当通道膨胀时，会产生高气压，并且电极之间的火花放电通道会移动到绝缘本体的表面，然后在高气压的影响下向外排放到周围的空气中。

由于产生的爆炸和电极之间通道的延伸，放电电弧被冷却，所有放电电弧的总电阻增加，即，避雷器的总电阻增加，并且雷电过电压的脉冲电流受到限制。雷电过电压电流通过塔架转移到地面，并且工频的跟随电流持续流过塔架。当电流过零时，电弧熄灭，电力线继续不间断运行。

由于避雷器的设计简单、可靠且便宜，多腔室避雷器的这种工作原理非常有效。同时，上述避雷器具有如跟随电流的持续时间过长的缺点。这是因为跟随电流具有工频，并且需要过零才能熄灭电弧。过渡到零的频率是由工频设置，因此不能任意更改。在这方面，需要采取旨在雷电放电电流通过后立即熄灭电弧的其他措施。

发明内容

本发明的目的是通过在具有工频的跟随电流转变为零之前、雷电放电脉冲通过之后确保电弧的熄灭，从而减少多腔室避雷器中的跟随电流的持续时间。

本发明的目的通过一种用于保护电力线或电气设备的元件免受过电压的避雷器来解决，该避雷器包含利用电介质制成的绝缘本体以及机械地连接至该绝缘本体的两个(优选五个)或更多个电极。放置电极的方式应允许在过电压(包括过电压脉冲)的影响下，相邻电极之间产生放电。

根据本发明的避雷器具有位于绝缘本体内并通过绝缘层与其表面隔开的电极，其中相邻的电极进入一个或多个放电室，该放电室具有到绝缘本体的表面的出口。本发明的特征在于，至少一些放电室(一个或两个或更多个放电室)设置有一个或多个通过电极(优选地，相邻的)之间的放电间隙连接到放电室的出口的增压室。在该实施例中，由于电极之间的放电间隙是放电室的一部分，因此增压室也连接到放电室。在特定实施例中，增压室可位于电极附近。

在一些实施例中，增压室可沿着电极定位。一个或多个增压室可以由金属元件限制，该金属元件使用例如至少部分地包封电极的金属片制成。金属元件可以至少部分地包封进入相邻放电室的两个电极。增压室可以组合在一个或几个放电室或单独用于放电室中。可以通过在限制增压室的部件中封闭金属元件(例如，由金属薄板制成，尤其是如管)来实现增压室彼此的分离。

在特定的实施例中，金属元件可以是包围电极并限制增压室的管，例如，它们可以是在横向方向(“径向平面”)上与限制增压室的电极相邻的管。例如通过在横向方向上夹紧管可以使增压室被封闭在位于电极之间的部分中，从而在纵向方向上限制增压室。

一个或多个增压室可以通过两个或更多个通道(例如，穿过放电间隙或进入放电间隙)而不是通过一个通道与相应的放电室的出口相连。在一实施例中，沿位于增压室附近的相邻电极的方向(例如，沿连接相邻电极的中心的线)的增压室的尺寸应小于与沿相邻电极所示的方向垂直的方向上的增压室的尺寸。

在另一实施例中，沿着位于增压室(一个或多个腔室)附近的相邻电极的方向上的增压室的尺寸应小于在放电室中的相邻电极之间的距离。此外，可以规定，与沿相邻电极的这些方向垂直的方向上的增压室(一个或多个腔室)的尺寸应大于放电室中相邻电极之间的距离。

在一优选实施例中，增压室的体积应至少为放电室和与其相连的出口总体积的一半。此外，增压室的体积优选地应不超过放电室和与之相连的出口的总体积的十倍。在放电室为一个的情况下，增压室的体积优选地应至少为放电室和与其相连的出口的总体积的一半。对于一个放电室，还可以优选的是，增压室的体积不大于放电室和与其相连的出口的总体积的十倍。

本发明的目的还通过一种根据上述任一实施例的避雷器的制造方法来解决，该方法使用配置为使避雷器的绝缘本体成形的模具和配置为使增压室、放电室和在被成形的绝缘本体中的到绝缘本体的表面的放电室出口成形的芯棒。该方法包括以下步骤：将电极和芯棒放置在模具中，其中，将芯棒放置在电极之间；用电介质材料填充模具并使其固化，其中，电介质材料在固化后具有弹性；从模具中取出绝缘本体；从绝缘本体中抽出芯棒。

本发明的目的还通过一种绝缘子-避雷器解决，该绝缘子-避雷器用于作为单个绝缘体或作为绝缘体的列或串的一部分将高压电线安装在电气设备中或电力传输线上。绝缘子-避雷器具有绝缘元件和以第一和第二固定元件形式在其端部安装的固定装置，第一固定元件被配置为直接或通过固定装置连接至高压线，或所述列或串的前面的高压绝缘体的第二固定元件，以及第二固定元件被配置为连接到塔架或所述列或串的后面的高压绝缘体的第一固定元件。

这种绝缘子-避雷器包含根据上述实施例中的任一个避雷器和/或根据上述方法制造的避雷器。避雷器的安装方式使得在雷电过电压影响下，在第一固定元件和与其相邻的至少一个电极以及在第二固定元件和与其相邻的至少一个电极之间可能产生放电。

本发明的目的还通过一种电晕环避雷器来解决，该电晕环避雷器包含绝缘和/或金属基底，该绝缘基底和/或金属基底被配置为机械地紧固在电力线或电气设备的元件，并至少部分地包封电力线或电气设备的上述或相邻元件。电晕环避雷器包括根据上述实施例任一个避雷器和/或根据上述方法制作的避雷器，其中避雷器的安装与电力线或电气设备的包封元件相距一定距离的位置。

本发明的目的还通过一种电力线解决，该电力线包括塔架、单个绝缘体和/或组装成列或串的绝缘体，以及处于高压下的至少一根电线，该电线直接或通过紧固件与绝缘体的列或串的第一绝缘体和/或单个绝缘体的固定装置的元件相连，其中每个单个绝缘体或每个绝缘体的列或串通过邻近于所述塔架的固定装置的元件紧固到其中一个塔架。根据本发明，电力线包括至少一个根据上述实施例中的任一个避雷器和/或至少一个根据上述方法制造的避雷器和/或至少一个根据上述实施例中的电晕环避雷器和/或至少一个是根据上述实施例中的绝缘子-避雷器的绝缘体。

由于本发明，获得了这样的技术效果，即在雷电过电压脉冲通过之后且在工频的跟随电流通过零之前，熄灭了放电电弧。这是由于这样的事实，一在火花放电通道的膨胀期间产生的高气压一方面允许增压室中空气的压缩，另一方面允许将放电电弧从腔室中吹出时气流的产生。

气体流动后(这是由于在火花放电区域中由于空气(气体)温度升高而产生的压力升高而产生的)，将放电电弧从火花放电源的位置移出(即从放电间隙)到腔室的外部并使其更长，来自增压室的气流将确保从放电间隙去除加热的空气(气体)。由于增压室中的气体的温度低(与火花放电开始之前的气体的温度相对应)，所以放电间隙中的气体温度降低，因此放电间隙的电阻增大。

因此，当放电电弧已经从放电室移到避雷器的外部时，即被熄灭(这也通过从增压室出来的额外气流而得以促进)，放电无法在放电室的放电间隙中继续进行，因为放电已经使过电压减小到放电电弧不能恢复的较低值，而由于来自增压室的气流，放电间隙电阻增加到正常水平。

因此，根据雷电过电压的参数和放电室的尺寸，多电极避雷器跟随电流的持续时间减少到零。即，只有过电压脉冲电流可以通过避雷器流到地面。

附图说明

图1示出了根据本发明的避雷器的截面图；

图2示出了根据本发明的第一特定实施例的增压室的截面图；

图3示出了根据本发明的第一特定实施例的增压室的侧视图；、

图4示出了根据本发明的第二特定实施例的增压室的截面图；

图5示出了根据本发明的第二特定实施例的增压室的侧视图；

图6示出了根据本发明的第二特定实施例的避雷器的剖视图；

图7示出了根据本发明的第三特定实施例的避雷器的剖视图；

图8示出了根据本发明的第三特定实施例的避雷器在图7所示的平面A-A中的剖视图；

图9以体积的方式示出了根据本发明的第三特定实施例的避雷器的半透明立体图；

图10示出了用于制造图7到图9所示的避雷器的芯棒；

图11示出了根据本发明的第四特定实施例的避雷器的截面图。

具体实施方式

进一步参考附图和特定实施例描述本发明。给出这样的带有特定示例的描述是为了解释本发明的目的，并且不旨在限制由权利要求书限定的本发明的保护范围。同时，如有必要，可以将说明书的特征引入权利要求中以更精确地确定保护范围。

这些图示出了包括多个放电室和两个以上的电极(特别是五个电极，但可以有多个)的避雷器。同时，本发明涉及一种具有一个放电室的避雷器，该放电室具有位于绝缘本体内的两个(或更多个)电极。这种具有放电间隙的放电室在一侧上具有通向利用电介质制成的绝缘本体的表面的出口，并且该放电室连接至由绝缘本体(另一侧不具有通向绝缘本体表面的出口)限定的增压室(一个或多个)。

因此，增压室通过放电室本身连接到放电室的出口，并且在从增压室到出口的路径中还存在放电间隙。由于避雷器的这种配置，在火花放电通道膨胀期间产生的高气压一方面允许增压室中的空气的压缩，另一方面允许将放电电弧从腔室吹到外面的气流的产生。这确保了在雷电过电压脉冲通过后且在工频的跟随电流过零之前的那一刻，熄灭放电电弧。

本发明的实现可以以各种方式进行，其关于具有多个放电室的避雷器进一步描述，因此，包括具有一个增压室的多个避雷器。下文中关于具有五个电极和在它们之间的四个放电室的避雷器的所有实施例也可以在具有两个电极以及它们之间的一个放电室的避雷器中实施，除非另有说明，否则该实施方式不需要两个或更多个放电室。

以下描述的具有多个放电室的避雷器具有优于具有单个放电室的避雷器的优点，即，由于多个放电间隙，与由单个放电室组成的避雷器相比，可以降低放电电压以及每个放电间隙中的息弧放电电压，这使得制造具有多个放电室的避雷器可以使用较不耐用和便宜的材料。

同时，为放电室提供增压室的本发明为具有多个放电室的避雷器提供了附加的优点，这是由于如下所述的事实，即在由过电压引起的脉冲电流之后立即将放电熄灭，因此，从多个放电室出发到绝缘本体外部的放电电弧不能在那里合并成单个放电电弧，因为放电被立即熄灭。

在现有技术的避雷器中，将放电电弧合并为联合放电电弧是一个重要的问题，因为即使当放电电弧在绝缘本体外部被破坏时，在放电室内仍存在使放电电弧恢复的所有条件，这使得放电电弧可能再次产生，因此，放电电弧燃烧了很长时间(直到电力线中电压的工频的一半)，并通常将来自相邻放电室的单个放电电弧合并为一个电弧。为了排除放电电弧的合并，必须在空间中散布放电室，使它们分开，这导致放电室的数量在避雷器的长度上(沿着放电室的线)减少。

本发明消除了在放电室中放电电弧的恢复条件，因此，来自相邻放电室的放电电弧不能合并，因为即使放电室非常靠近(距离小于放电室的出口到绝缘本体外部的长度)，它们也要比彼此接触的时间更早地淬火。因此，可以在避雷器的相同长度上设置更多的放电室，这对降低放电淬火电压和延长避雷器的寿命有积极的作用，因为减少了放电对用于制造避雷器的材料的影响。另外，由于避雷器电极可以具有最小的尺寸并且可以制成金属球的形式，因此简化了避雷器电极的制造。

图1示出了具有多个放电室的避雷器的示例的剖视图，所述避雷器用于保护电力线或电气设备的组件免受过电压(例如雷电过电压)的影响。避雷器包括利用电介质制成的绝缘本体1和与绝缘本体机械连接的六个电极2。同时，必须考虑到，根据本发明，电极的最小数量是五个，并且在它们之间可以存在至少四个放电间隙。

电极以允许在过电压(主要是脉冲的，例如雷电)的影响下在相邻电极之间产生放电的方式布置。为此，电极之间要形成放电间隙，在对电极施加过电压(例如，由于雷电)时，放电间隙的大小和形状使它们可以被放电破坏，但是在没有过电压的情况下，电极之间不会产生放电-这是防止其他电气设备或电力线的载流元件上的电压接地故障所需要的。

在根据本发明的避雷器中，电极2位于绝缘本体1内部，并通过绝缘层与其表面隔开。相邻的电极2进入(有时伸出)到放电室3中，该放电室3具有到绝缘本体的表面的出口。当对电极2中的一个施加雷电过电压时，相邻电极2之间的放电间隙会被火花放电5破坏，并且由于电力线或电气设备的受保护元件接收到的电荷(例如由于雷击)，电流开始流过避雷器。

当电流流动时，由于放电室的容积有限，火花放电通道会膨胀并产生高气压。由于放电室向周围空间敞开，因此气体开始从放电室中流出，并且该气流将放电电弧形式的火花放电从放电室吹到外部。结果，使得放电电弧变长并且其电阻增加。

为了不仅确保火花通道的延长而且确保其破裂，放电室3配备有增压室4，该增压室4位于电极2附近并且与放电室3的出口相连，因此通过相邻电极2之间的放电间隙与放电室3相连。如图1到10所示，增压室可以通过一个通道连接到放电室的出口。在其他实施例中，增压室可以通过两个或更多个通道连接到放电室的出口，这允许气流的分配，以便更有效地从放电室中去除热气并增加放电间隙的电阻。

电极之间的放电间隙(电极之间的空间)是放电室的一部分，该放电间隙分隔电极，并将增压室与放电室的出口相连。在火花放电开始并扩大其通道的过程中，由于火花放电区域中的空气(气体)温度升高而产生的气体(例如，空气)的高压传播到两个腔室-增压室和放电室中，但是气体从放电室逸出，并且在增压室中产生气体的压缩(高压)。因此，由于放电间隙将腔室分开的事实，可以在其中提供不同的过程，而用于激活这些过程的源是相同的。

一旦火花放电在这些腔室中不再产生高压(例如，当火花放电通道从放电室和放电室的出口吹出时)，增压室内的气体压缩就会产生额外的气流，气流从增压室通过电极之间的空间(即，穿过放电间隙或更准确地说是放电的起源位置)流到放电室及其出口，并从避雷器向外。由于在火花开始时在增压室中产生的压力增加所提供的这种额外的气流，从放电室移出的火花放电通道可能会中断，因此，即使在工频电流流过零之前，在理想情况下，紧在由雷电引起的电荷流过之后，跟随电流也将停止。

另外，来自增压室的气流确保从放电间隙中去除加热的气体。由于增压室中的气体的温度较低(与火花放电开始之前的气体温度相对应)，因此当高温气体被低温气体置换时，放电间隙中的气体温度降低，并因此，放电间隙的电阻增加。因此，当从放电室移出到避雷器外部的放电电弧破裂时，即，当其被淬火时(从增压室流出的额外气流也对其有促进作用)，在放电室的放电间隙中的放电无法恢复，因为由于发生了放电，过电压已经降低到较低的值，并且这些值不允许恢复放电电弧，同时由于来自增压室的冷气的流动，放电间隙电阻增加到正常值(大约对应于火花放电之前的电阻)。

所提出的技术方案通过选择增压室和/或放电室的适当配置，有效地分离了提供放电条件和提供有效熄灭放电电弧所需的气体流量参数的任务。因此，可以独立地改善避雷器中发生的过程。

在附图所示的实施例中，增压室沿电极设置。因此，可能不会增加或不会明显地增加避雷器的尺寸。同时，如果满足特定的条件-增压室和放电室的出口必须分开并通过放电间隙(即电极之间的空间)连接，则增压室的其他配置和布置也是可能的。正是由于电极之间的火花放电和来自增压室的气流，确保了增压室中压力的增加，从而通过放电室的出口使位于电极之间并被火化放电加热的气体转移到绝缘本体的外部。

在附图所示的布置中，这种配置可以对应于放电室向外的出口，放电室位于电极所限定的线(例如，它们的中线或另一条线)或通过该线的水平面的上方，增压室可以位于电极的下方(例如，它们的中线或另一条线的下方)或穿过该线的水平面的下方。然而，避雷器的布置不限于图中所示，并且可以通过向所需方向旋转、倾斜和/或弯曲或相对于所需的轴旋转、倾斜和/或弯曲而不同于所示。

图1所示的具有增压室的避雷器的制造复杂，这是由于以下事实：只能通过绝缘本体1中的切口来将使增压室4成形的可移除元件移除，其将增压室和最接近他们的绝缘本体的外表面(在图1中，这是下表面)连接在一起。其原因是，图1中的增压室具有大尺寸，这导致可移除元件不能穿过放电室的出口。然而，当去除增压室成形所需的可移除元件时，绝缘本体中的切口必须用电介质层覆盖，这在技术上是不先进的，并且切口本身，即使后来被电介质覆盖，也使得绝缘本体较弱。另外，当放电很强大时，在增压室中产生的压力会击落覆盖切口的电介质层。

图2示出了避雷器的另一实施例，其不需要移除形成增压室的可移除元件。增压室9可以由至少部分覆盖电极8的金属元件6限制。这些金属元件可以通过切割、钻孔、铣削和现有技术中已知的其他操作由金属片或块状金属制成。另外，金属元件可以通过铸造或挤压制成。金属元件6可以由铜、铝、钢和其他金属或其合金制成，并且电极8可以由钨、钢或其他金属或其合金制成。

增压室9的这种金属限制器(定形器)6的存在使对在增压室的位置处的绝缘本体的强度特性的要求放宽，使得绝缘本体不仅可以由实心、刚性和/或耐久的电介质制成，但在某种程度上还可以是柔软的电介质，例如，使用包括相当有弹性和柔软的电介质的硅橡胶。

规定这种加强的需要可以由以下事实来确定，与放电室3相比，气体在高压作用下向外排出并且压力降低(即，大小受到限制)，增压室的气体压强可以增加到非常高的值，因为气体只能通过放电间隙从增压室逸出进入放电室，并且在放电开始和增加期间，来自放电间隙的气体仅进入增压室，从而阻止了排放。在这方面，金属元件6的存在防止了绝缘本体的变形并且在机械上加强了避雷器的设计。

另外，使用这种金属元件简化了避雷器的制造，因为不需要从绝缘本体上移除嵌入的元件，当通过填充适当的模具使用聚合物制造绝缘本体时，其被设计成用于使增压室的腔体成形。这些金属元件同时限制了增压室，并且是不需要移除的嵌入式元件。

金属元件6可至少部分地包围两个突出到相邻的放电室的电极，即，作为这样的电极的电连接和机械连接。在同一电极进入相邻的放电室的情况下，金属元件可安装在其上或位于其旁边，以确保避雷器的可制造性。

在本发明的特定实施例中，金属元件可以是覆盖电极并在管的横向上将增压室限制在电极旁边的管(换句话说，在直径的或相对于管的纵向轴线的横向的平面中)。该技术方案允许我们以相当简单的方式解决形成由金属元件限制的增压室的问题。增压室可以在纵向方向上用塞子7封闭，如图2所示，或者在横向方向上将管夹紧，例如在图4中的管10的中间部分11或不封电极的管的一部分(纵向和/或横向)。可替代地，该结果也可以通过将管与阻挡元件连接来实现，例如通过焊接、软钎焊、胶合或其他方法。

为了实现这一点，通过将插入有电极的管卷曲而将其形成为棒状的每个放电室电极用其自身的金属管固定，该金属管的内径大于电极的直径(或横向尺寸)。同时，由于管的内径超过电极的直径，因此主要在电极附近沿着电极配置了增压室。

根据管的内径超过电极的直径的余量，配置的增压室的横截面可以具有不同的形状。在特定实施例中，在电极的安装点处的管的横截面可以具有类似于数字8(即8)的形状，即，增压室和管的压缩部分的直径可以相似或大小相同。在图3和图5中分别示出了形成具有类似于8的形状的管6或10的横截面的电极8的压缩的示例。

以此方式获得的增压室可以在从管末端或出口到任何体积、开放空间或相邻放电室所需的距离处阻挡(在后一种情况下，可以将相邻的放电室的电极固定在同一管)。另外，如果电极沿管的长度比增压室短，则增压室在没有电极的地方具有较宽的横截面(这是在使用足够短的电极的情况下，在避雷器中它们之间保持一定距离)。

图1和图6分别示出了单独的增压室4和9，即，每个放电室分别连接到其自己的单独的增压室。在图1中，增压室4通过电介质部分彼此分离(更精确地，当制造增压室4时，在它们之间的绝缘本体1的部分保持不变)。

在图6中，增压室9由位于绝缘本体12中并彼此分开的管10构成(这意味着增压室具有通向相邻放电室的出口)，这是通过使在中间部分11中金属元件不渗透气体而实现的。例如，当金属元件由金属薄板制成时，这可以通过在纵向上限制增压室9的部件11中的夹紧(阻塞、堵塞)来实现。当触发图6所示的避雷器时，放电13在相邻的电极8之间通过，由于气压而从放电室移出以及由于来自增压室9的气压而被淬火(破裂)。

图7和8示出了根据本发明的避雷器的另一实施例。避雷器的绝缘本体21优选地由弹性电介质制成，例如硅橡胶或其他聚合物。弹性电介质的使用不仅允许绝缘本体和避雷器弯曲，而且还提供了根据避雷器的该实施例制造具有增压室的避雷器的可能性。

球形的电极22放置在绝缘本体中。它们可以具有另一种形状，例如细长或扁平的形状，但是球形电极在使用中具有优势，因为它们制造便宜，并且可以将轴承、压射球或其他类似金属产品制成的球用作这些电极。

电极22进入具有从放电室到绝缘本体的表面的出口23的放电室中。这些出口沿其长度可以具有恒定或可变的截面。例如，它们可以扩大或缩小。它们的横截面可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或任何其他合适的形状。

增压室24位于绝缘本体21的与放电室的出口23的位置相反的部分中。沿位于增压室24附近的相邻电极22的方向(即，图7中的水平方向)上的增压室24的尺寸与出口23的尺寸和在同一方向上的电极21之间的距离大致相同。这是为了提供将可移动的使增压室成形的插入物(称为“芯棒”)从绝缘本体中拉出机会。

在一个优选的实施方式中，沿位于增压室附近的相邻电极的方向上增压室的尺寸小于与该增压室连接的放电室中的相邻电极之间的距离。这是优选的，以便在绝缘本体的模制完成之后提供将用于使增压室成形的芯棒毫无阻碍地拉出的机会。然而，即使电极之间的距离小于使增压室成形的部分中芯棒的横向尺寸(如图7所示)，但由于以下事实，芯棒也可以被拉出绝缘本体：绝缘本体由弹性材料制成，并且在移去芯棒时电极可以分开，并且在移出后，由于用于模制绝缘本体的材料的弹性，电极可以卡入规定的位置。

增压室的体积优选应至少为放电室和与其相连的出口的体积的一半。这是必要的，以提供在放电电弧离开绝缘本体后在增压室中足够量的气体被压缩以将热气从电极间的空隙吹出。

优选地，增压室的体积最好大于放电室和与其相连的出口的体积。这可以通过使增压室更长而实现，但是这将增加绝缘本体的厚度并且仅在一定程度上是可能的。增大增压室的体积的另一种方法是在横向方向上增大其尺寸，即在垂直于沿着位于增压室附近的相邻电极的方向的平面中。

图8示出了图7中的避雷器在平面A-A中的横截面。图8示出了增压室24在该平面中的横向尺寸是在同一平面中的出口23的宽度的几倍以及在其垂直于所示平面的平面中的尺寸。因此，可以在不增加绝缘本体的厚度(图7和图8的上下方向上的绝缘本体21的尺寸)的情况下，使增压室的增加体积大于放电室和出口的体积。

由于沿着相邻电极的方向上的增压室的尺寸优选地不大于电极之间的距离，因此与沿着相邻电极的指示方向垂直的方向上的增压室的尺寸大于在放电室中的电极之间的距离。从而，沿位于增压室附近的相邻电极的方向上的增压室的尺寸小于与沿相邻电极的指示方向垂直的方向上的增压室的尺寸。这是图7和图8与图1和图6的主要区别，这提供了以方便和技术的方式制造具有增压室的可靠避雷器的可能性。

应该注意的是，增压室的体积最好不超过放电室和与之相连的出口的十个体积，因为只有在这种情况下，才可能产生压力，以提供用于本发明的足够的气体流量。

图9示出了具有位于其内部的电极22、出口23和增压室24的绝缘本体21的三维图像。呈球形的电极22沿着绝缘本体的纵向方向位于绝缘本体21中，并且在电极22之间存在放电室，其中放电室在一侧经过出口23并在另一侧连接到增压室24。电极之一(左数第二个电极)示出为“透明”，以便更清楚地表示增压室的位置，即通过它可以看到增压室24的一部分26，而类似于部分26的相邻增压室24的一部分位于“不透明”电极22的后面是不可见，但部分25是可见的。由于增压室的部分26明确显示在“透明”电极的后面，因此可以更清楚地看到避雷器绝的缘体本体中的电极、增压室和出口的相对位置。

可以看出，由于增压室相对于避雷器的纵向方向的横向取向(即，当沿着位于增压室附近的相邻电极的方向上增压室的尺寸小于沿与相邻电极的所示方向垂直的方向上的增压室时)，可以包括多个电极和沿着绝缘本体(穿过电极的线)进入绝缘本体的放电室。对于避雷器的特性是有利的，因为在每个单独的放电室中降低了放电电压和放电的猝火电压，而由于通过放电室的串联连接可以使整个避雷器的放电电压足够大。因此，根据本发明，可以提供具有给定放电电压的较短长度的避雷器。

图7至图9所示的避雷器可以通过以下方式制造。为了实现该方法，需要一种模具(矩阵)，该模具被配置为模制所需形状的避雷器的绝缘本体。另外，为了实施该方法，还需要将增压室、放电室和到绝缘本体表面的放电室的出口成形的芯棒，即，一个芯棒将使增压室、放电室和来自放电室的出口一次成形。

图10示出了这种芯棒的示例。芯棒由可通过一端(在图10中为上端)连接到模具的杆27和连接到杆的另一端的扁平部件28组成。需要扁平部件28对增压室进行成形，并需要杆27对放电室(在部件27和28的接合处附近(在图10中稍高))和从绝缘本体向外的放电室出口进行成形。扁平部件28主要包括倾斜的肩部29，该倾斜的肩部29确保从制造的绝缘本体上移除芯棒而不会撕裂电介质片，这是因为这些肩部将在将芯棒从绝缘本体上移除时逐渐压缩绝缘本体。

该方法包括以下步骤：

1)将电极和芯棒放置在模具中。芯棒放置在电极之间。可以按照以下步骤进行：将芯棒安装在模具中，然后将电极放置在它们之间。

2)模具填充有电介质材料，并且已固化。固化的电介质材料必须具有弹性-这是必需的，以便在移除芯棒后，绝缘本体的形状与后来移除芯棒之前的形状相同。

3)将绝缘本体从模具中移除。

4)将芯棒从绝缘本体中移除。

操作3)和4)可以同时发生，也可以相反顺序发生。固化电介质材料是指材料物理性质的这种变化，它允许绝缘本体在从模具中取出并从绝缘本体中取出芯棒后，绝缘本体保持由模具和芯棒赋予的形状。因此，固化并不意味着绝缘本体变硬或变脆。这意味着它变为非液态，不能再任意改变其形状。例如，在用于制造绝缘本体的电介质材料是聚合物的情况下，固化可以理解为聚合物的聚合，即其通过聚合物的长链交联。可以使用如硫化、加热、化学固化等方法来固化绝缘本体。

图11示出了避雷器的一个实施例，该避雷器具有组合到一个共用的增压室30的多个放电室的增压室。在结构上，除加压室外，图1和图11的避雷器情况相同；因此，图1中的避雷器的描述也适用于图11中的避雷器(增压室30除外)。这些实施例之间的区别在于，在电极2之间的连续放电期间，在一个增压室30中产生了过大的压力，并且由于该增压室通过电极之间的放电间隙连接到出口3，并且当之后将放电电弧5带离放电室时，增压室30中的压力产生气流，其将高温气体带离放电室并熄灭电弧5。

图11中的避雷器配置的优点在于，一个可移除的元件足以使用于多个放电室的增压室的成形，其中当绝缘本体的制造(即，电介质材料的固化)完成时，该可移除的元件可以通过其端面将其从绝缘本体上取下，并可以将其进一步紧密且牢固地封闭(密封)。这也简化了避雷器的制造过程。

所描述的避雷器和/或根据上述方法制造的避雷器的构造既可以单独使用，也可以用作电力线或电气设备的元件和其他装置一部分。避雷器的端电极(第一个和最后一个)可以伸出或退出绝缘本体的外部，从而使它们承受过电压。过电压可以通过直接(立即的)接触或通过火花隙来实现。另外，端电极可以具有不同于它们之间的电极(中间电极)的形状的形状。它们可以是例如杆状(直的或弯曲的)或其他包括复杂形状的三维体积部件的形式。对于它们必不可少的条件是它们必须与中间电极构成放电间隙。

根据本发明的避雷器例如可以用作绝缘子-避雷器的一部分，其中该避雷器例如放置在绝缘体的绝缘本体上。绝缘子-避雷器包含绝缘本体和安装在其端部的第一和第二固定元件形式的固定装置，第一固定元件被配置为直接连接或通过固定装置连接至高压电线或所述列或串的前面的高压绝缘体的第二固定元件，以及第二固定元件被配置为连接到塔架或列或串的后面的高压绝缘体的第一固定元件。

这样的绝缘子-避雷器包含根据上述实施例中的任一个避雷器，该避雷器安装成可能在固定装置的第一元件和与其相邻的至少一个电极之间以及在固定装置的第二元件和至少一个相邻的电极之间在雷电过电压影响下形成放电。假设在第一固定元件和与其相邻的至少一个电极之间以及在第二固定元件和与第二固定元件相邻的至少一个电极形成放电之间的间隔期间，避雷器安装成在避雷器本身中的相邻电极之间的放电室中产生放电的可能性。

避雷器还可以安装在电力线或电气设备的各种元件周围(即带有封套)，从而形成一个屏蔽层，以防止电晕放电(电晕环、电晕屏蔽)-为此，可以为包封式避雷器配备用于将其固定在要封装的电力线或电气设备上的紧固件。以这种方式获得的电晕环避雷器包含绝缘本体，该绝缘本体被配置为机械地紧固到电力线或电气设备的元件上，至少部分地包封所述电力线或电气设备的上述的或相邻的元件。电晕环避雷器还包括根据上述实施例中的任一个避雷器，该避雷器安装在与要被包封的电力线或电气设备的元件相距一定距离处。最好避雷器通过沿着避雷器的气隙与电力线或电气设备的包封元件分开，其中绝缘本体的紧固元件可以穿过该气隙。

电力线既可以单独使用本发明的避雷器，也可以作为上述保护元件的一部分-绝缘子-避雷器和/或防止电晕放电的电晕环。电力线通常包括塔架、单个绝缘体和/或组装成列或串的绝缘体，以及至少一根在高压下直接或通过紧固装置连接到绝缘体的列或串的第一绝缘体和/或单个绝缘体的固定元件的电线，其中，每个单个绝缘体或每个绝缘体的列或串通过与塔架相邻的它的固定装置的元件安装到塔架中一个上。根据本发明，电力线包括根据上述任一实施方式中的至少一个避雷器和/或根据上述实施方式的至少一个电晕环避雷器和/或至少一个绝缘体是根据上述实施例的绝缘子-避雷器。

根据本发明的避雷器单独使用或作为绝缘子-避雷器或电晕环的一部分来保护高压电力线或其他类型的电气设备免受雷电过电压的破坏，可以提高电力线的可靠性，增加了电气设备的使用寿命，降低了其运行成本。

Claims (8)

1.一种用于保护电力线或电气设备的电气元件免受过电压的避雷器，所述避雷器包括使用电介质制成的绝缘本体以及机械地连接至所述绝缘本体并布置成在过电压的影响下在电极之间提供放电的可能性的五个或更多个电极，所述电极位于所述绝缘本体内并通过绝缘层与其表面隔开，其中所述电极以能够在过电压的影响下在相邻电极之间产生放电的方式进入多个放电腔室，所述放电腔室具有通向所述绝缘本体表面的出口，其特征在于，所述多个放电腔室设置有一个共用的增压腔室，所述增压腔室通过所述电极之间的放电间隙连接到所述放电腔室的出口。

2.根据权利要求1所述的避雷器，其中，所述增压腔室通过多个通道连接到相应的放电腔室的出口。

3.根据权利要求1所述的避雷器，其中，与沿相邻电极的方向垂直的方向上的所述增压腔室的尺寸大于与所述增压腔室连接的放电腔室中的相邻电极之间的距离。

4.根据权利要求1所述的避雷器，其中，所述增压腔室的体积不小于所述放电腔室和与其相连的出口的总体积的一半。

5.根据权利要求1所述的避雷器，其中，所述增压腔室的体积不大于所述放电腔室和与其相连的出口的总体积的十倍。

6.一种用于将高压电线安装在电气设备或电力线上的绝缘子-避雷器，所述绝缘子-避雷器作为单个绝缘体或绝缘体的列或串的一部分，所述绝缘子-避雷器包括绝缘元件和以安装在其末端的第一固定元件和第二固定元件形式的固定装置，其中，第一固定元件被配置为直接或通过紧固装置与高压电线连接，或者与所述列或串的前面的高压绝缘体的第二固定元件连接，以及所述第二固定元件被配置为连接到所述列或串的后面的高压绝缘体第一固定元件或塔架，其特征在于，所述绝缘子-避雷器包括根据权利要求1-5任一项所述的避雷器，其中所述避雷器安装为在雷电过电压的影响下在第二固定元件和与其相邻的至少一个电极之间以及在第一固定元件和与其相邻的至少一个电极之间具有产生放电的可能性。

7.一种电晕环避雷器，所述电晕环避雷器包括绝缘基底和/或金属基底，所述绝缘基底和/或金属基底被配置为机械地紧固到电力线或电气设备的元件，所述绝缘基底和/或金属基底至少部分地包封电力线、或电气设备的元件、或电气设备的相邻元件，其特征在于，所述电晕环避雷器包括根据权利要求1-5任一项所述的避雷器，其中，所述避雷器安装在与所述电力线的包封元件或所述电气设备的包封元件相距一定距离的位置。

8.一种电力线，所述电力线包括塔架、单个绝缘体和/或组装成列或串的绝缘体、以及处于高电压下的至少一根电线，所述电线直接或通过紧固装置与单个绝缘体和/或列或串的绝缘体中的第一绝缘体的固定元件连接，其中，每个单个绝缘体或每个列或串的绝缘体通过与塔架相邻的它的固定元件连接到塔架中的一个，其特征在于，所述电力线包括至少一个根据权利要求1-5任一项所述的避雷器和/或至少一个根据权利要求7所述的电晕环避雷器，和/或至少一个根据权利要求6所述的绝缘子-避雷器。

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