CN112769041B - 串联间隙避雷器 - Google Patents

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Abstract

一种串联间隙避雷器，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，A+B≥3，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等。它可以在兼顾避雷效果的条件下提高串联间隙避雷器的灭弧效果并降低其泄漏电流。

Description

串联间隙避雷器
技术领域
本发明涉及避雷器领域，具体涉及一种串联间隙避雷器。
背景技术
避雷器(surge arrester)是用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流幅值的一种电器。现有的输电线路用避雷器有氧化锌避雷器、串联间隙避雷器等类型。
专利文献CN110829183A记载了一种用于输电线路的避雷装置，包括用于电连接输电线的引雷电极、用于电连接地线的接地电极、用于保持引雷电极与接地电极之间距离的支撑绝缘子和设置在接地电极与引雷电极之间的避雷器，避雷器包括间隙设置在绝缘支撑体内的多个导电体，在绝缘支撑体上的对应于相邻两个导电体的间隙处设有带吹弧孔的灭弧室，吹弧孔背向所述输电线及与输电线连接的线路绝缘子设置。该种类型的串联间隙避雷器灭弧效果差，在同等规格的避雷效果的条件下泄漏电流大。
发明内容
本发明的目的是提供一种串联间隙避雷器，以在兼顾避雷效果的条件下提高串联间隙避雷器的灭弧效果并降低其泄漏电流。
本发明的技术方案是：
一种串联间隙避雷器，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，A+B≥3，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等。
优选的，设所述第一导电体组设置在所述绝缘体的主轴的第一法向面上，所述第二导电体组设置在所述绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等。
进一步优选的，A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B＝2，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。
进一步优选的，A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B≥3，且B≤5，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。
进一步优选的，A＝B＝2，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第一线段的端点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第二线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。
进一步优选的，A＝B，且A≥3，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正A面形的角点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。
优选的，所述第一导电体、第二导电体均为氧化锌导电体。
本发明的有益效果是：
1.在气体放电通道两端的两个导电体分别为A导电体、B导电体。本发明在维持球形A导电体的电荷面密度σR不变的条件下，通过增加球形A导电体的半径R，并通过至少两路串联间隙尖端放电组件降低增加球形A导电体的半径R对“加载在A导电体和B导电体间的实现尖端放电的电压差UAB”的不利影响，从而维持现有的避雷器使用条件不变。在增加球形A导电体的半径R时，A导电体和B导电体间电容C增大，对低频交流电的容通性更差，泄漏电流更小。此外，由于至少两路串联间隙尖端放电组件构成并联电路，其分流效果有助于降低每组串联间隙尖端放电组件的通过电流，从而降低其电弧能量，这样也有助于降低灭弧难度。
2.设所述第一导电体组设置在绝缘体的主轴的第一法向面上，第二导电体组设置在绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等。这样较易确定第一导电体与第二导电体之间是否可以设置气体放电通道。
3.A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B＝2，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。这样，第一导电体组与第二导电体组之间存在两条气体放电通道。
4.A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B≥3，且B≤5，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。这样，第一导电体组与第二导电体组之间存在B条气体放电通道。
5.A＝B＝2，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第一线段的端点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第二线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。这样，第一导电体组与第二导电体组之间可以设置2～4条气体放电通道。
6.A＝B，且A≥3，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正A面形的角点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔。这样，第一导电体组与第二导电体组之间可以设置A～A2条气体放电通道。
附图说明
图1为一种本发明的串联间隙避雷器的主视图。
图2为一种本发明的串联间隙避雷器的透视图。
图3为图1的俯视图。
图4为图3的A-A剖视图，图中虚线示意的形状为绝缘子内的导电体、气体放电通道及灭弧盲孔。
图5为一种本发明的串联间隙避雷器的第一导电体组和第二导电体组的俯视图。
附图标记说明，1-第一固定部，2-绝缘体，201-气体放电通道，202-灭弧盲孔，21-大绝缘子伞裙，22-大绝缘子伞裙，3-第二固定部，411-第一导电体，412-第一导电体，421-第二导电体，422-第二导电体。
具体实施方式
下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
在本发明中，在气体放电通道两端的两个导电体分别为A导电体、B导电体。
以平行板电容器的两极板间的电势差公式
Figure BDA0002872926160000041
式中，UAB为加载在平行板电容器的两极板间的电势差，q为平行板电容器C存储的电荷量，d为平行板电容器的两极板间距，ε0为相对介电常数，S为每块极板的面积。
由式(1)可知，在维持加载在平行板电容器的两极板间的电势差UAB和平行板电容器的两极板间距d不变的条件下，增大平行板电容器C的每块极板的面积S，可以增大平行板电容器C存储的电荷量q。
球体的电荷面密度计算公式
Figure BDA0002872926160000042
式中，σR为球形A导电体的电荷面密度，Q为球形A导电体携带的电荷量，R为球形A导电体的半径。
由式(2)可知，同时增大球体半径R和球体携带的电荷量Q，可以维持球形A导电体的电荷面密度σR不变，从而维持尖端放电条件不变。
本发明在维持球形A导电体的电荷面密度σR不变的条件下，通过增加球形A导电体的半径R，并通过至少两路串联间隙尖端放电组件降低增加球形A导电体的半径R对“加载在A导电体和B导电体间的实现尖端放电的电压差UAB”的不利影响，从而维持现有的避雷器使用条件不变。在增加球形A导电体的半径R时，A导电体和B导电体间电容C增大，对低频交流电的容通性更差，泄漏电流更小。此外，由于至少两路串联间隙尖端放电组件构成并联电路，其分流效果有助于降低每组串联间隙尖端放电组件的通过电流，从而降低其电弧能量，这样也有助于降低灭弧难度。
一种串联间隙避雷器，参见图1-4，包括绝缘体2和沿绝缘体2的主轴方向间隙设置的多组导电体组。
参见图1，绝缘体2的两端分别固定连接有第一固定部1、第二固定部3。第一固定部1和第二固定部3之间的连线对应于绝缘体2的主轴。
设在绝缘体2的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组。第一导电体组包括A个第一导电体，第二导电体组包括B个第二导电体，A+B≥3，第一导电体组的第一导电体与第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等。
设第一导电体组设置在绝缘体2的主轴的第一法向面上，第二导电体组设置在绝缘体2的主轴方向的第二法向面上，在绝缘体2的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等。
一种串联间隙避雷器的第一导电体组和第二导电体组可以采用如下的结构：
A＝1，第一导电体设置在绝缘体2的主轴上，B＝2，第二导电体设置在以绝缘体2的主轴为对称轴的线段的端点上，此时第一导电体与任意一个第二导电体距离均相等。对于第一导电体与第二导电体的距离等于气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，绝缘体2上设置用于连通A导电体和B导电体的气体放电通道，气体放电通道上还连通有用于延伸到绝缘体2表面的灭弧盲孔。
一种串联间隙避雷器的第一导电体组和第二导电体组可以采用如下的结构：
A＝1，第一导电体设置在绝缘体的主轴上，B≥3，且B≤5，第二导电体设置在以绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，此时第一导电体与第二导电体组的任意一个第二导电体距离均相等。
参见图5，在B＝5时，可使第一导电体与第二导电体组的任意一个第二导电体距离均相等，且使第二导电体组的相邻两个第二导电体的距离≥第一导电体与第二导电体距离。
在B＝6时，虽然仍可使第一导电体与第二导电体组的任意一个第二导电体距离均相等，但第二导电体组的相邻两个第二导电体的距离小于第一导电体与第二导电体组的第二导电体距离。
对于第一导电体与第二导电体的距离等于气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，绝缘体2上设置用于连通A导电体和B导电体的气体放电通道，气体放电通道上还连通有用于延伸到绝缘体2表面的灭弧盲孔。
一种串联间隙避雷器的第一导电体组和第二导电体组可以采用如下的结构：
A＝B＝2，第一导电体设置在以绝缘体的主轴为对称轴的第一线段的端点上，第二导电体设置在以绝缘体的主轴为对称轴的第二线段的端点上，参见图3，第一线段在第二法向面上的投影线段垂直于第二线段时，连接任一个第一导电体与任一个第二导电体可以形成一条气体放电通道411，且这4条气体放电通道411的长度均是相等的。
对于第一导电体与第二导电体的距离等于气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，绝缘体上设置用于连通A导电体和B导电体的气体放电通道，气体放电通道上还连通有用于延伸到绝缘体2表面的灭弧盲孔。
一种串联间隙避雷器的第一导电体组和第二导电体组可以采用如下的结构：
A＝B，且A≥3，第一导电体设置在以绝缘体的主轴为中心线的正A面形的角点上，第二导电体设置在以绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上。设正A面形在第二法向面上的投影为正A面形投影，正A面形投影以绝缘体的主轴为中心线旋转
Figure BDA0002872926160000061
弧度就能够与正B面形重合时，取正A面形一个角点为第一角点，第一角点在第二法向面上的投影为第一角点投影，第一角点投影与正B面形最近的两个角点分别为第二角点、第三角点，则第一角点与第二角点的距离和第一角点与第三角点的距离是相等的。这样，第一导电体组与第二导电体组之间就可以形成A2条气体放电通道。
对于第一导电体与第二导电体的距离等于气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，绝缘体上设置用于连通A导电体和B导电体的气体放电通道，气体放电通道上还连通有用于延伸到绝缘体2表面的灭弧盲孔。
第一导电体、第二导电体均可以选择氧化锌导电体。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能地阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施方式，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (8)

1.一种串联间隙避雷器，其特征在于，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等；设所述第一导电体组设置在所述绝缘体的主轴的第一法向面上，所述第二导电体组设置在所述绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等；其中，A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B＝2，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔；所述多组导电体形成至少两路并联布置的串联间隙。
2.如权利要求1所述的串联间隙避雷器，其特征在于，所述第一导电体、第二导电体均为氧化锌导电体。
3.一种串联间隙避雷器，其特征在于，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等；设所述第一导电体组设置在所述绝缘体的主轴的第一法向面上，所述第二导电体组设置在所述绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等；其中，A＝1，所述第一导电体设置在所述绝缘体的主轴上，B≥3，且B≤5，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔；所述多组导电体形成至少两路并联布置的串联间隙。
4.如权利要求3所述的串联间隙避雷器，其特征在于，所述第一导电体、第二导电体均为氧化锌导电体。
5.一种串联间隙避雷器，其特征在于，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等；设所述第一导电体组设置在所述绝缘体的主轴的第一法向面上，所述第二导电体组设置在所述绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等；其中，A＝B＝2，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第一线段的端点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为对称轴的第二线段的端点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔；所述多组导电体形成至少两路并联布置的串联间隙。
6.如权利要求5所述的串联间隙避雷器，其特征在于，所述第一导电体、第二导电体均为氧化锌导电体。
7.一种串联间隙避雷器，其特征在于，包括绝缘体和沿绝缘体的主轴方向间隙设置的多组导电体组，设在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的相邻两组导电体组分别为第一导电体组、第二导电体组，所述第一导电体组包括A个第一导电体，所述第二导电体组包括B个第二导电体，所述第一导电体组的第一导电体与所述第二导电体组的第二导电体形成的所有的气体放电通道的长度相等；设所述第一导电体组设置在所述绝缘体的主轴的第一法向面上，所述第二导电体组设置在所述绝缘体的主轴方向的第二法向面上，在所述绝缘体的主轴方向间隙设置的任意相邻两组导电体组所在的第一法向面与第二法向面之间的间距相等；其中，A＝B，且A≥3，所述第一导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正A面形的角点上，所述第二导电体设置在以所述绝缘体的主轴为中心线的正B面形的角点上，对于所述第一导电体与所述第二导电体的距离等于所述气体放电通道的长度的，设该第一导电体为A导电体，该第二导电体为B导电体，所述绝缘体上设置用于连通所述A导电体和所述B导电体的气体放电通道和与所述气体放电通道连通的灭弧盲孔；所述多组导电体形成至少两路并联布置的串联间隙。
8.如权利要求7所述的串联间隙避雷器，其特征在于，所述第一导电体、第二导电体均为氧化锌导电体。
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