CN1110824C - 一种内间隙非线性金属氧化物避雷器 - Google Patents

Abstract

一种内间隙非线性金属氧化物避雷器，包括金属氧化物元件、电极，其中避雷器的底部为若干金属氧化物元件形成无间隙底座并与下导电极连接，具有一定高度的非线性金属氧化物电极支座将内凹分体电极对称支撑在金属氧化物底座上，螺旋电极一端与内凹分体电极连接，另一端与上导电极连接，绝缘外护套套装在最外层并密封。

Description

一种内间隙非线性金属氧化物避雷器

本发明属于避雷器领域，具体涉及一种内间隙非线性金属氧化物避雷器。

目前，国内外内间隙金属氧化物避雷器的放电间隙，具有代表性的为平板式和盘螺旋式两种电极组成。平板式电极组成的放电间隙用云母片厚度来调整，整个避雷器从上至下结构相同；盘螺旋式电极组成的放电间隙用盘螺旋电极的极距来调整。它们与金属氧化物元件不能很好的配合响应，其放电电压易受外界条件变化的影响。存在着避雷器稳态电压分布不均匀、工频放电电压不稳定、承受长时间暂态过电压的能力弱、冲击放电电压和标称电流下残压高、陡波响应慢、耐短时大电流和长波低电流的能力差、热容量小等不足之处，造成避雷器保护特性不稳定，使被保护设备易受损害。盘螺旋式电极组成的放电间隙旁还并联了金属膜型线性电阻，更造成了该类放电间隙热爆炸的可能。

本发明设计的目的是提供一种残压低，工频放电电压稳定，稳态电压分布均匀，承受长时间暂态过电压能力强，陡波响应特性优异，耐短时大电流和长波低电流好，热容量大，并能与金属氧化物元件很好配合响应，不受外界条件变化影响，能为电力远动通讯设备提供优良保护特性，并使之免受损害的一种内间隙非线性金属氧化物避雷器。

该内间隙非线性金属氧化物避雷器，包括金属氧化物元件8、电极3，其特征在于避雷器的底部为若干个金属氧化物元件8形成无间隙底座并与下导电极9连接，包括多个内凹分体电极3上下两两相对支撑在无间隙底座上形成放电间隙7，内凹分体电极3的外口边缘6通过管形的非线性金属氧化物电极支座4支撑并压紧固定，螺旋电极2一端与内凹分体电极3连接，另一端与上导电极1连接，绝缘外护套10套装在最外层并密封。

所述的内凹分体电极3的底端有一放电孔5，上下两个内凹分体电极的放电孔相对形成放电间隙7。在避雷器内的内凹分体电极3至少形成一个放电间隙7。

支撑在两内凹分体电极3之间的非线性金属氧化物电极支座4的个数至少为一个或是2的倍数个。

内凹分体电极3为圆锥形，非线性金属氧化物电极支座4的形状与圆锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。内凹分体电极3为矩锥形，非线性金属氧化物电极支座4的形状与矩锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。内凹分体电极3为多边锥形，非线性金属氧化物电极支座4的形状与多边锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。内凹分体电极3为椭圆锥形，非线性金属氧化物电极支座4的形状与椭圆锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。

本发明设计具有以下优点：

1.由于避雷器采用内凹分体电极，非线性金属氧化物电极支座，放电间隙与金属氧化物元件自成一体，使得在配电系统实际运行中，非线性金属氧化物电极支座与金属氧化物元件按比例各自承受上导电极对地的部分稳态电压。当系统中暂态过电压升高时，由于非线性金属氧化物电极支座的非线性特性，使得其电阻值比金属氧化物元件的降得更低，所以更大比例的电压被转移到非线性金属氧化物电极支座上。这种非线性的不均匀的变化着的电压分布结果，使金属氧化物元件产生延滞动作，从而改善了避雷器稳态电压的分布，提高了避雷器较长时间承受暂态过电压的能力。

2.在所有电流水平和脉冲频率下，该避雷器被设计成能使放电间隙在过电压峰值发生前的阶段放电。其在标称放电电流下的最大残压只由金属氧化物元件决定。由于采用非线性金属氧化物电极支座，避雷器少用了金属氧化物元件，所以它被雷电冲击电流(标称放电电流)导通时，残压必然要降低。该避雷器在标称放电电流下的残压值，可比同类型避雷器低20％～30％。故可大大提高避雷器在标称放电电流下的放电性能，提高被保护设备的过电压保护水平。

3.由于避雷器的工频续流很小，只有0～2A，工频半周，保证了放电间隙的放电稳定性。同时，它比其它避雷器具有更大的热容量。能显著地改善避雷器的放电电流特性。这是因为当电力配电系统运行受到脉冲过电压冲击时，避雷器的放电间隙会发生放电短接，此时非线性金属氧化物电极支座上无冲击过电压负载，但由于金属氧化物元件吸收到冲击能量(消耗功率)而发热，其电阻值急剧下降，通流剧增。当脉冲过电压冲击过后，放电间隙立即切断工频续流，发热的金属氧化物元件承受着更大的浪涌泄漏导通，转而冷的非线性金属氧化物电极支座承担了避雷器总电压的一部分则具有更大的稳态电压。这种电压的瞬间改变，降低了金属氧化物元件上的电压，亦即金属氧化物元件自身吸收能量(消耗功率)降低了，并能极快地把电压转移到非线性金属氧化物电极支座上，使得回路中的金属氧化物元件较快地得到了恢复，从而提高了金属氧化物元件的热容量，增强了避雷器吸收更多能量的能力，有效地提高了金属氧化物元件的热老化能力。这一特性，使避雷嚣对耐受短波大电流和长波低电流的负载能力增强，提高了承受多重雷高能冲击，并保持热稳定的能力。

4.优异的波前响应使该避雷器的冲击放电电压与标称放电电流下残压相同。此特性是同类型避雷器所无法达到的。波前保护水平的提高增加了被保护设备在陡波和操作波下的保护裕度，大大减少了配电系统运行中的事故发生率，延长了设备使用寿命，使电力配电网应用的避雷器水平上一新台阶。提高了配电网运行的安全性和可靠性，也使电力运行维修成本大为降低。

5.调整非线性金属氧化物电极支座的电压(阻值)配比即调整非线性金属氧化物电极支座的个数搭配，以及内凹分体电极之间的距离可以达到调整工频放电电压和波前冲击放电电压等电性能参数的目的，有效提高成品合格率。

本发明设计的实施例参见下列各图：

图1为本发明的外形图

图2为本发明具有两个放电间隙的半剖视图

图3为本发明具有六个放电间隙的半剖视图

图4a为圆锥形内凹分体电极的剖视图

图4b为圆锥形内凹分体电极的俯视图

图5a为圆形非线性金属氧化物电极支座的剖视图

图5b为圆形非线性金属氧化物电极支座的俯视图

图6a为矩锥形内凹分体电极的剖视图

图6b为矩锥形内凹分体电极的俯视图

图7a为矩形非线性金属氧化物电极支座的剖视图

图7b为矩形非线性金属氧化物电极支座的俯视图

图8a为多边锥形内凹分体电极的剖视图

图8b为多边锥形内凹分体电极的俯视图

图9a为多边形非线性金属氧化物电极支座的剖视图

图9b为多边形非线性金属氧化物电极支座的俯视图

图10a为椭圆锥形内凹分体电极的剖视图

图10b为椭圆锥形内凹分体电极的俯视图

图11a为椭圆形非线性金属氧化物电极支座的剖视图

图11b为椭圆形非线性金属氧化物电极支座的俯视图

图中：

1——避雷器上导电极      2——螺旋电极

3——内凹分体电极        4——非线性金属氧化物电极支座

5——内凹分体电极放电孔  6——内凹分体电极外口边缘

7——放电间隙            8——金属氧化物元件

9——避雷器下导电极      10——绝缘外护套

实施例1：

本实施例公开了电压等级为12kV具有两个放电间隙的避雷器如图2所示。图中内凹分体电极3为圆锥形内凹分体电极如图4a、4b。其锥底部有一放电孔5，非线性金属氧化物电极支座4为与圆锥形内凹分体电极相配的管形非线性金属氧化物电极支座如图5a、5b。六片金属氧化物元件8形成无间隙底座，底座的下端与下导电极9连接，在底座上有锥底端朝上的第一个圆锥形内凹分体电极，在圆锥形内凹分体电极的外口边缘6上压有两个管形非线形金属氧化物电极支座。两个相对的第二、第三个圆锥形内凹分体电极的外口边缘放在管形非线性金属氧化物电极支座的上面，再在上面放上两个管形非线性金属氧化物电极支座，最后放上外口边缘朝上的第四个圆锥形分体电极，在其上面为螺旋电极2，螺旋电极的上端与避雷器的上导电极1连接并压紧固定，瓷绝缘外护套或有机复合绝缘外护套10套装在最外面并密封。第一个内凹分体电极的放电孔与第二个内凹分体电极的放电孔通过非线性金属氧化物电极支座4对称支撑形成第一个放电间隙7；第三个内凹分体电极的放电孔与第四个内凹分体电极的放电孔通过非线性金属氧化物电极支座4对称支撑形成第二个放电间隙7。

实施例2：

本实施例公开了电压等级为38kV具有六个放电间隙的避雷器如图3所示。图中内凹分体电极3为椭圆锥形内凹分体电极如图10a、10b。在椭圆锥形内凹分体电极的底端有一放电孔5，非线性金属氧化物电极支座4为与椭圆锥形内凹分体电极相配的椭圆管形非线性金属氧化物电极支座如图11a、11b，十九片金属氧化物元件8形成无间隙底座，底座的下端与下导电极9连接，在底座上有底端朝上的第一个椭圆锥形内凹分体电极，在椭圆锥形内凹分体电极的外口边缘6上有两个椭圆管形非线性金属氧化物电极支座，两个相对的第二、第三个椭圆锥形内凹分体电极的外口边缘放在椭圆管形非线性金属氧化物电极支座的上面。再在上面放上两个椭圆管形非线性金属氧化物电极支座。这样重复进行直至最后放上外口边缘朝上的第十二个椭圆锥形内凹分体电极。第十二个椭圆锥形内凹分体电极的上面为螺旋电极2，螺旋电极的上端与避雷器的上导电极1连接并压紧固定。瓷绝缘外护套或有机复合绝缘外护套10套装在最外面并密封。第一个内凹分体电极与第二个内凹分体电极形成第一个放电间隙7，第三个内四分体电极与第四个内凹分体电极形成第二个放电间隙7，直至第十一个内凹分体电极与第十二个内凹分体电极形成第六个放电间隙7。根据避雷器的不同电压等级可以设计放电间隙的个数。

用于保护阻波器时，在阻波器额定连续电流和额定短时电流下避雷器不动作，当大气过电压和操作过电压幅值超过一定范围时，避雷器导通，由于金属氧化物元件和非线性金属氧化物电极支座具有优良的非线性特性，其两端的残压通过对称的内凹分体电极形成的放电间隙的作用，被抑制在主线圈和调谐装置的绝缘安全值以下，从而对阻波器起到保护作用。

Claims (9)

1.一种内间隙非线性金属氧化物避雷器，包括金属氧化物元件(8)、电极(3)，其特征在于避雷器的底部为若干个金属氧化物元件(8)形成无间隙底座并与下导电极(9)连接，包括多个内凹分体电极(3)上下两两个相对支撑在无间隙底座上形成放电间隙(7)，内凹分体电极(3)的外口边缘(6)通过管形的非线性金属氧化物电极支座(4)支撑并压紧固定，螺旋电极(2)一端与内凹分体电极(3)连接，另一端与上导电极(1)连接，绝缘外护套(10)套装在最外层并密封。

2.根据权利要求1所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于所述的内凹分体电极(3)的底端有一放电孔(5)，上下两个内凹分体电极的放电孔相对形成放电间隙(7)。

3.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于在避雷器内的内凹分体电极(3)至少形成一个放电间隙(7)。

4.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于支撑在两内凹分体电极(3)之间的非线性金属氧化物电极支座(4)至少为一个。

5.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于支撑在两内凹分体电极(3)之间的非线性金属氧化物电极支座(4)的个数是2的倍数。

6.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于所述的内凹分体电极(3)为圆锥形，非线性金属氧化物电极支座(4)的形状与圆锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。

7.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于所述的内凹分体电极(3)为矩锥形，非线性金属氧化物电极支座(4)的形状与矩锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。

8.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于所述的内凹分体电极(3)为多边锥形，非线性金属氧化物电极支座(4)的形状与多边锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。

9.根据权利要求1或2所述的内间隙非线性金属氧化物避雷器，其特征在于所述的内凹分体电极(3)为椭圆锥形，非线性金属氧化物电极支座(4)的形状与椭圆锥形内凹分体电极的外口边缘的形状配合。

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