CN114334319B - 一种高阻高压柱式电阻 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电阻器技术领域，具体涉及一种高阻高压柱式电阻，包括多个电阻单元，每个电阻单元包括金属材质的支撑盘和立在支撑盘上的多条电阻管，电阻单元的多条电阻管的上端部固定于上方相邻电阻单元的支撑盘，且相邻两个电阻单元的多条电阻管通过对应的支撑盘电连接；顶部支架和最底层的电阻单元的支撑盘的周侧分别设有均压环；相邻两个电阻单元的支撑盘外侧设有金属材质的屏蔽壳，屏蔽壳围住对应的支撑盘。电阻管外部与空气直接接触，散热效果好；电阻单元无需专用支撑部件，所有支撑部件均接入电气回路，发挥限流均压的作用，材料利用率高，整体结构紧固，轻量化；屏蔽壳对内部的电阻管进行均压，隔绝外部带电体对电阻管的干扰。

Description

一种高阻高压柱式电阻

技术领域

本发明涉及电阻器技术领域，具体涉及一种高阻高压柱式电阻。

背景技术

高压电阻器是适合在高电压、高电压冲击、高压高频环境使用的电阻器。

一般分为：

管形陶瓷无感高压电阻：100％陶瓷体电阻，纯无感，耐高压，最高耐冲击电压可达75KV，短时间可耐受更大的电流、更高峰值能量；不会出现线绕电阻和模压电阻的失效现象。

高压无引线阻尼晶圆电阻：是采用金属氧化物和陶瓷材料混合在高温下烧结而成的电阻器，能承受瞬间高温高压的作用。

金属陶瓷高压阻尼电阻器具有优越的耐高压高电流突波特性，及比绕线型及薄膜型的电阻器更具安定性。适合用高压电路设计。

氧化膜高压高频电阻器采用管形端头被银或金电极结构，主要用作超高频电路中的负载。

棒状高压玻璃釉膜电阻器，主要是用于交直流或脉冲电路及高压设备中。

片状高压玻璃釉膜电阻器也是主要是用于交直流或脉冲电路及高压设备中。

现有高压电阻器大都采用层装式，电阻加安装板结构，从底板开始支撑，每层之间用绝缘子隔离及堆叠，该结构散热性能在特殊场景无法满足需求。又进一步的，在一些应用场景中，电阻器周围的带电体对电阻器存在干扰。

发明内容

针对现有技术存在上述部分技术问题，本发明提供一种高阻高压柱式电阻，散热性能好，隔绝外部带电体对电阻管的干扰。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种高阻高压柱式电阻，包括多个电阻单元，每个电阻单元包括金属材质的支撑盘和立在支撑盘上的多条电阻管，电阻单元的多条电阻管的上端部固定于上方相邻电阻单元的支撑盘，从而使多个电阻单元依次堆叠，且相邻两个电阻单元的多条电阻管通过对应的支撑盘电连接；最顶层的电阻单元的电阻管上端部固定有顶部支架，顶部支架和最底层的电阻单元的支撑盘的周侧分别设有均压环；相邻两个电阻单元的支撑盘外侧设有金属材质的屏蔽壳，屏蔽壳围住对应的支撑盘。

具体的，顶部支架和最底层的电阻单元的支撑盘均包括横向布置的盘本体和竖立在盘本体周侧的延伸板，延伸板的两端部分别设有第一均压环和第二均压环。

具体的，支撑盘为环形盘，每个电阻单元的多条电阻管呈环形分布。

具体的，支撑盘的侧面固定有多个金属材质的半球体，半球体的圆面贴住支撑盘，多条电阻管固定在半球体上。

具体的，每条电阻管包括第一支管、金属球体和第二支管，第一支管和第二支管之前通过金属球体驳接，第一支管和第二支管的远离金属球体的端部连接对应的支撑盘上的半球体。

具体的，金属球体的外表面为圆弧形、抛物线形或双曲线形。

具体的，半球体和金属球体的端部设有供电阻管插入的卡槽。

具体的，电阻管包括陶瓷基管和绕在陶瓷基管外的金属丝。

具体的，电阻管包括瓷管芯和涂覆烧结在瓷管芯表面的导电金属氧化物泥浆层。

具体的，该高阻高压柱式电阻还包括支撑绝缘子，多个电阻单元层叠在支撑绝缘子上。

本发明的有益效果：

本发明的高阻高压柱式电阻，由于电阻单元的电阻管立在支撑盘上，电阻管外部与空气直接接触，散热效果好，比传统高压电阻功率更大且可以长期高功率带载进行；而且相邻电阻单元的电阻管之间通过支撑盘电连接，无需专用支撑部件，所有支撑部件均接入电气回路，发挥限流均压的作用，材料利用率高，整体结构紧固，轻量化。屏蔽壳对内部的电阻管进行均压，隔绝外部带电体对电阻管的干扰。

附图说明

图1为实施例中的高阻高压柱式电阻的结构示意图。

图2为图1中A处的放大视图。

图3为实施例中的均压环的工作状态时电场示意图。

图4为实施例中没有均压环时电场示意图。

附图标记：

支撑绝缘子1；

电阻单元2、支撑盘21、电阻管22、第一支管221、金属球体222、第二支管223、半球体23；

屏蔽壳3；

顶部支架4、盘本体41、延伸板42；

均压环5。

具体实施方式

以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。

本实施例的高阻高压柱式电阻，如图1和图2所示，包括支撑绝缘子1和多个电阻单元2，多个电阻单元2层叠在支撑绝缘子1上，支撑绝缘子1用于支撑整个柱式电阻，起到对地的绝缘作用，根据柱式电阻的电压等级，支撑绝缘子1可进行相应的高度及爬距改变。每个电阻单元2包括金属材质的支撑盘21和立在支撑盘21上的多条电阻管22，多条电阻管22相并列地分隔布置，电阻管22外部与空气直接接触，散热效果好，比传统高压电阻功率更大且可以长期高功率带载进行。支撑盘21用于支撑电阻管22及电阻单元2之间的连接，同时用于连接底部对地的支撑绝缘子1。电阻单元2的多条电阻管22的上端部固定于上方相邻电阻单元2的支撑盘21，从而使多个电阻单元2依次堆叠，且相邻两个电阻单元2的多条电阻管22通过对应的支撑盘21电连接，无需专用支撑部件，所有支撑部件均接入电气回路，发挥限流均压的作用，材料利用率高，整体结构紧固，轻量化。该电阻器的结构排布扩展性好，多个电阻单元2串联即可作为均压电阻用于特高压输变电工程进行母线电压测量，母线电压调控等功能，横置即可作为高压试验站主电容塔放电电阻。

支撑盘21的侧面固定有多个金属材质的半球体23，半球体23的圆面贴住支撑盘21，多条电阻管22固定在半球体23上，半球体23用于支撑电阻管22并进行导流。

相邻两个电阻单元2的支撑盘21外侧设有金属材质的屏蔽壳3，屏蔽壳3围住对应的支撑盘21。屏蔽壳3是该电阻器的纵绝缘性能的核心组件，安装于支撑盘21上，对内部的金属电阻管22均压，隔绝外部带电体对电阻管22的干扰：电阻管22为多分支并联后串联结构，在电阻管22并联处采用屏蔽壳3，是让所有的电阻管22端部连接在一起之处为等电位体，就降低电阻管22间由于制造阻值偏差串接后分压不均的问题，等电位体金属屏蔽壳3把电阻管22连接处的结构轮廓包裹起来，所以高电压电阻对外界的场强梯度由同电位的金属屏蔽壳3进行了过渡(即屏蔽)，降低了高压电阻管22表面的电场强度。屏蔽壳3的截面呈“[”形，且开口朝向电阻单元2。

具体的，每条电阻管22包括第一支管221、金属球体222和第二支管223，第一支管221和第二支管223之前通过金属球体222驳接，第一支管221和第二支管223的远离金属球体222的端部连接对应的支撑盘21上的半球体23。金属球体222用于电阻管22间的连接，并进行导流，同时圆弧的过度结构降低了电阻工作时的结构轮廓的场强：高压带电体的轮廓会与外界/地面等形成电场，电场强度就是电势空间变化梯度，表面轮廓场强为带电体与空气间场强畸变部位场强，通常提高带电体的表面积可有效降低表面场强，在总体积不变(不增加体积)的情况下球体(截面为圆弧)为最大表面积的解决方案；类似的增大表面的球体(截面为圆弧、抛物线、双曲线等结构)均可以有效的降低场强；本实施例中为球体。金属球体222和半球体23的端部设有供电阻管22插入的卡槽，便于安装连接。

电阻管22是该电阻器的电气性能核心组件，电阻管22包括陶瓷基管和绕在陶瓷基管外的金属丝。或者，电阻管22包括瓷管芯和涂覆烧结在瓷管芯表面的导电金属氧化物泥浆层。具有高阻高功率低寄生电感特性，多条电阻管22环形阵列于支撑盘21上，通流导电的同时自身也作为结构支撑部件。电阻管22的阻值可高达千MΩ级别，内部由多条电阻管22围绕盘形支撑盘21布置，降低了电阻管22间的压差，整体结构等效外径大，电场强度低，中间屏蔽壳3及两端的均压环5均匀了柱式电阻的电场，使得柱式电阻的耐高电压能力进一步提高。

支撑盘21为环形盘，每个电阻单元2的多条电阻管22呈环形分布。最顶层的电阻单元2的电阻管22上端部固定有顶部支架4，顶部支架4和支撑盘21的结构相同，顶部支架4和最底层的电阻单元2的支撑盘均包括横向布置的盘本体41和竖立在盘本体41周侧的延伸板42，延伸板42的两端部分别设有均压环5，两个均压环5并列间隔分布，均压环5的直径大于支撑盘21的直径，以使得均压环5位于多条电阻管22的外侧。底层和顶层的均压环5成对布置，使得内部接线端子尖锐部分与外部电场环境完全屏蔽，屏蔽的原理就是带高压电的表面积小的接线端子，在空间周围设计均压环5包裹，均压环5与接线端子等电位，此处两个等势体对外界的场强由于整体表面积增大，场强减小，对外表现为圆弧包裹结构，降低了场强畸变。均压环5是该电阻器的外绝缘性能的核心组件，安装于支撑盘21上，对电阻器进出线端起均匀电场，均压保护作用；同时当数个柱式电阻进行串联时，对串联母线进行均压保护；其原理同上屏蔽壳3，此处是均压环5对复杂尖锐的接线端子的包裹引起的电场屏蔽。如图3所示，以底部进线端子为例，增加均压环5带电体对外界等效面积如箭头所示，可以看到均压环5为等电位体，对外界表面积大，轮廓过度顺滑，内部细小部件及尖锐轮廓被外侧均压环5包裹，内部几乎无电场梯度，对外电场梯度小，场强均匀，其他部位同理。而如果没有均压环5，如图4所示，电场畸变严重，长强大，达到临界点会对空气放电。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种高阻高压柱式电阻，其特征是：包括多个电阻单元，每个电阻单元包括金属材质的支撑盘和立在支撑盘上的多条电阻管，电阻单元的多条电阻管的上端部固定于上方相邻电阻单元的支撑盘，从而使多个电阻单元依次堆叠，且相邻两个电阻单元的多条电阻管通过对应的支撑盘电连接；最顶层的电阻单元的电阻管上端部固定有顶部支架，顶部支架和最底层的电阻单元的支撑盘的周侧分别设有均压环；相邻两个电阻单元的支撑盘外侧设有金属材质的屏蔽壳，屏蔽壳围住对应的支撑盘；

支撑盘的侧面固定有多个金属材质的半球体，半球体的圆面贴住支撑盘，多条电阻管固定在半球体上；每条电阻管包括第一支管、金属球体和第二支管，第一支管和第二支管之前通过金属球体驳接，第一支管和第二支管的远离金属球体的端部连接对应的支撑盘上的半球体。

2.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：顶部支架和最底层的电阻单元的支撑盘均包括横向布置的盘本体和竖立在盘本体周侧的延伸板，延伸板的两端部分别设有第一均压环和第二均压环。

3.根据权利要求1或2所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：支撑盘为环形盘，每个电阻单元的多条电阻管呈环形分布。

4.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：金属球体的外表面为圆弧形、抛物线形或双曲线形。

5.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：半球体和金属球体的端部设有供电阻管插入的卡槽。

6.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：电阻管包括陶瓷基管和绕在陶瓷基管外的金属丝。

7.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：电阻管包括瓷管芯和涂覆烧结在瓷管芯表面的导电金属氧化物泥浆层。

8.根据权利要求1所述的一种高阻高压柱式电阻，其特征是：该高阻高压柱式电阻还包括支撑绝缘子，多个电阻单元层叠在支撑绝缘子上。