CN208596863U - 具有保护电极的多腔避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有保护电极的多腔避雷器。避雷器包括绝缘体，中间电极，其设置在绝缘体内并脱位到形成在两个相邻中间电极之间的放电腔中并具有通向绝缘体外表面的出口，以及端电极，其安装在绝缘体端部并直接或通过火花隙与中间电极连接。该避雷器的显著特征是连接到一个或两个端电极并从绝缘体突出的保护电极。本实用新型的技术效果是，安装避雷器的端电极与被保护物体(电气设备或输电线路的一个元件)之间的放电被从避雷器的多腔系统抽出。

Description

具有保护电极的多腔避雷器

技术领域

本实用新型涉及电气工程，具体涉及保护包括电力线路的电气设备免受过电压(包括由雷电放电引起的过电压)的装置。更具体地说，本实用新型涉及避雷器，如多腔避雷器。

背景技术

国际申请WO2010082861讲授了由绝缘体和多个电极组成的多腔避雷器。电极被置于绝缘体中，与环境分离并且脱位到在绝缘体中在成对的相邻电极之间构成的放电腔中。放电腔具有到绝缘体的外表面(即环境)的出口。

避雷器呈直线形状，放电腔沿避雷器设置。这造成了这样的风险：当引起了大的脉冲电流(特别是由直接雷击到导线中引起)时，放电可以直接发生在用于安装避雷器的端电极和要保护的物体之间。如果高功率放电电弧开始在它们之间平行于放电腔流动，在这种情况下则单一放电电弧形成，其将烧毁放电腔以及端电极或甚至两端电极。

需要采取特殊措施(例如关闭电源电压)来打断单一放电电弧，因此，单一放电电弧会长时间影响放电腔、端电极和绝缘体。这导致许多放电腔、绝缘体、端电极被烧毁，因此避雷器损坏。

发明内容

本实用新型的目的是增加避雷器的工作持续时间，并保护避雷器的放电腔和其他元件不被烧坏。

本实用新型的目的是通过一种多腔避雷器来实现的，其包括绝缘体、中间电极以及端电极，中间电极设置在绝缘体中并且脱位到在两个相邻中间电极之间形成的放电腔中并且在绝缘体的外表面上具有出口(exits)，端电极安装在绝缘体端部并直接或通过火花隙与中间电极连接。

本实用新型的显著特征是连接到端电极并从绝缘体突出的一个或多个保护电极。在优选实施例中，保护电极的突出部分也沿绝缘体排列。在一些实施例中，保护电极可以是端电极的组成部分，在其他实施例中，保护电极是可连接到端电极的单独部分。保护电极优选地具有可连接到电气设备的部分，例如连接到绝缘体的导电部分(例如，连接到悬挂绝缘子的端电极或支柱绝缘子的销)或连接到电力线塔。

本实用新型的技术效果是：用于固定的避雷器的终端电极(端电极)与被保护物体(电气设备或电力传输线的元件)之间的放电被从由中间电极和放电腔形成的避雷器的多腔系统中抽出。因此，即使当单一放电电弧出现时，多腔系统本身也不会暴露于这种放电，因为放电远离多腔系统通过。因此，多腔系统不受影响，并且进一步地，在这种放电中断之后，避雷器可以再次用于其预期目的。

另外，防止一个或两个端电极的破坏(烧坏)，取决于保护电极是否安装在其中一个或两个上。在保护电极安装在两个端电极上的情况下，防止了端电极自身的燃烧，并且即使当单一放电电弧直接出现在端电极之间而绕过多腔系统时，也保护了包括中间电极的多腔系统免受破坏性影响。

附图说明

图1示出了配备有一个保护电极的直线式多腔避雷器。

具体实施方式

进一步地，将以图1所示的一个特定实施例详细描述具有保护电极的直线式多腔避雷器。根据图1，多腔避雷器由绝缘体1和置于绝缘体内的中间电极(在图1中不可见)组成。如图1所示，在绝缘体1的表面上的放电腔的出口可以设置有突起2，以便为放电腔的相邻输出之间提供障碍从而将分离的放电合并为一个。较高的这种突起(即，它们从绝缘体突出得更远)，各个放电合并(结合)的难度就越大。放电腔的输出主要位于突起2的中心。

端电极3和4设置在绝缘体1的端部。这些端电极可以直接或通过火花隙与一些中间电极(优选为末端的中间电极)连接。当过电压施加到被保护物体时，应该对避雷器施加相同的过电压。端电极3位于避雷器的自由端上，并被设计成使得指示的过电压被施加到避雷器并且还用于将放电转移到中间电极。可以通过当在端电极3与物体(邻近该物体安装了端电极)之间提供放电间隙的情况下施加过电压，过电压也可以通过与该物体的直接接触(即，电流地)施加过电压。

端电极4位于避雷器的与端电极3所在的自由端相对的固定端上。端电极4将放电电流(主要通过直接的电流耦合/接触)传导到固定了避雷器的物体上或传导来自固定了避雷器的物体的电流，并起到用于固定避雷器的机械元件的作用。为此，将端电极牢固地安装到避雷器的绝缘体1的端部(例如，通过覆盖和/或压紧绝缘体或其一部分)，并且还使得避雷器牢固地附接到避雷器必须被紧固到的物体上。

在图1所示的实施例中，为此目的，端电极4提供有可以被制成为具有开口6的扁平元件的紧固部分5，用于通过螺栓/螺钉紧固到安装有该避雷器的物体。在其他实施例中，端电极的紧固部分可以不平坦但体积大，例如用于覆盖和/或压缩其上安装有避雷器的物体的一部分。此外，如果存在通过覆盖和/或压缩和/或将其压靠在安装有避雷器的物体上来紧固端电极的方法，紧固部分可以具有与端电极的其余部分相同的形状。

绝缘体1可以使用具有足够刚性、强度、硬度、弹性或其他机械性能的电介质材料完全或部分地制成，以保持避雷器的形状。同时，在一些实施例中，绝缘体可以使用不保持避雷器形状的介电材料(即柔性或软性材料，例如硅橡胶)制成。在这种情况下，绝缘体可以被设置有确保避雷器直的形状的杆元件。该杆元件可以使用绝缘和/或导电(例如金属)材料制成。

在使用导电材料的情况下，它们优选涂覆有介电材料以便将芯元件与端电极和中间电极隔离。为了避免经由使用导电材料制成的杆或其一部分的放电通道这是必要的。允许与电极之一(例如用于固定的端电极)电接触。除了最佳的机械性能之外，使用导电材料的优点可以通过蠕缓放电效应(creeping discharge effect)促进放电腔中的放电的形成；其实现条件是通过在杆元件的组成中使用这种导电材料而产生的。

在绝缘体中使用杆元件的情况下，可将端电极直接附接到芯元件或芯元件上的绝缘体的一部分，或穿过将端电极(或其中一个)与芯元件隔开的绝缘体的一部分将端电极附接到芯元件。例如，端电极4可以仅覆盖和/或压紧芯元件或具有穿过端电极覆盖的位置的杆元件的绝缘体。

根据图1的避雷器安装在例如电力线塔上、支柱绝缘子的杆上或悬挂绝缘子的端子电极上，从而定位避雷器的自由端(其上端电极3被布置)以与例如在悬挂有支柱绝缘子或悬挂绝缘子的导线或者与安装在这种导线上的板形电极形成放电间隙。在其他实施例中，避雷器自由端的端电极可以电连接到导线或其他电气部件(例如，通过直接接触或通过导体)。

避雷器可以安装在各种位置并可朝向任何方向。例如，它可以如图1所示安装，处于倒置位置或相对于任何轴线旋转任何角度。在安装避雷器时，期望放置避雷器以使放电腔的废气不会落在导电物体上，以防止放电电弧汇合。

避雷器的工作原理如下：在电气设备(在所描述的示例中为传输线)的正常操作期间，在避雷器的附接点(优选为电力线塔架或其部件)和被保护元件(例如，电线)之间施加电力线的操作电压，例如为6kV、10kV、15kV、20kV、35kV、110kV或其它的相应的等级传输线路电压。这样的电压不会导致放电间隙的击穿并且没有电流流过火花隙，因此，在常规模式下，避雷器表示电力中断。

如果被保护物体上存在过电压，例如由于击中该被保护物体或在其附近通过的雷电，则该过电压被施加到避雷器以及端电极处的放电间隙(如果提供)。结果，被保护物体和避雷器自由端的端电极之间、端电极和中间电极之间、中间电极之间以及之后中间电极和固定到附接在塔架上的避雷器的端部的端电极之间的放电间隙被接连击穿。当放电电极到达固定在塔架上的端电极时，由于塔架是接地的，因此放电的脉冲电流(例如雷电电流)流到地面，由此，电气设备(被保护物体)被保护免受这种过电压。

然而，在某些情况下，例如当引起大脉冲电流(特别是通过直接雷电击中导线引起的)时和/或当避雷器安装在从屏蔽或接地物体到固定避雷器的端电极的电距离稍微不同于或者甚至小于到避雷器自由端处的端电极的距离的位置时，放电可以在未与避雷器连接的被保护或接地的物体与用于固定避雷器端电极之间通过，从而绕过中间电极并产生统一的放电电弧。

在用于安装避雷器的端电极与被保护或接地的物体之间的这种单一放电可以开始于在中间电极之间形成放电并且它们随后熔合成一个并成为单一电弧之后。此外，这种直接放电可以由于过电压击穿了放电间隙而在用于安装避雷器的端电极和被保护或接地的物体之间立即开始。

除了这种直接放电更难以熄灭以及因此其在更长时间阻止电气设备的正常操作并且在某些情况下使其失效的事实之外，在用于安装避雷器的端电极和被保护或接地的物体之间的这种放电也破坏了由退到开放的放电腔中的中间电极组成的避雷器的多腔系统，因为放电通过放电腔的出口(至少沿位于所述端电极附近的腔的出口)并且在腔的出口处和腔内燃烧电介质材料并且扭曲它们的几何形状，这样使得不能形成更多的连续放电阵列。在某些情况下，这甚至会导致中间电极的氧化和/或损失。此外，端电极也被烧毁，这改变了避雷器的电特性，并且避雷器的机械强度降低以及其他机械特性劣化。

为了防止用于固定避雷器的端电极与接地物体之间的单一电弧的破坏作用，对避雷器配备根据本实用新型的保护电极。当雷击被保护物体(例如，电气设备的装置或元件，其可能是其他设备，电力线，特别是电线)或雷击其附近时，在被保护和接地的物体之间存在增加的过电压，该增加的过电压可以通过绕过多腔系统避雷器来中断它们之间的距离，在除了多腔系统之外的保护电极参与的情况下这种放电发生，从而通过这种增加的功率的放电来防止其损坏。

保护电极连接到其中一个端电极，用于固定避雷器。在图1所示的实施例中，保护电极7形成为端电极4的组成部分。在其他实施例中，保护电极可以被配置为可连接到端电极的单独部分。作为单独元件制成的保护电极可以具有可附接到电气设备的部分，例如，可附接到绝缘体的导电部分(例如，悬架绝缘子的端子或支柱绝缘子的引脚)或者电力线塔。由于保护电极直接附接到电气设备上并且避雷器附接在保护电极上，所以在具有保护电极的本实施方式中，能够减轻避雷器的端电极的紧固部的负荷。

为了确保单一放电电弧绕过多腔放电系统到达作为端电极的一部分的保护电极，保护电极(特别是其端部)必须远离绝缘体。因此，保护电极必须从绝缘体突出。具体地，保护电极及其端部必须在与绝缘体纵向垂直的方向上突出。即使当保护电极以小于90°的角度从绝缘体突出时，由于保护电极在该方向上具有非零分量，所以它仍然沿垂直于绝缘体的纵向的方向突出。

在一个优选实施例中，保护电极7的突出部分也沿着绝缘体延伸，如图1所示。这样设置是为了使从多腔系统分离的放电电弧终止于作为端电极的一部分或与端电极连接的保护电极，而不是终止于端电极本身或通过一个或多个放电间隙与端电极连接或分离的中间电极。

在一个优选实施例中，绝缘体纵向(与避雷器的纵向一致)上的保护电极应该比用于安装避雷器且连接到保护电极的端电极更靠近避雷器自由端的端电极。在这种情况下，绕过多腔系统进行的强大的直接放电将到达保护电极而不是端电极的可能性会更高。

此外，在一个有利的实施例中，从用于安装避雷器且与保护电极连接的端电极(已设置)朝向置于避雷器的自由端的端电极进行计数，在绝缘体的纵向方向上的保护电极在放电腔的第一出口之前延伸。由于两个原因，这是可取的。

首先，利用这样的配置，绕过多腔系统进行的强大直接放电将到达保护电极而不是到达连接到端电极或通过一个或多个放电间隙与端电极分开的中间电极的可能性要高得多。其次，这种配置使放电电弧从放电腔的第一出口自由流出，从而绕过保护电极。这防止了这种放电电弧落到保护电极上，这可以将工作放电腔的数量减少一个。

保护电极可以被制成体积式的，其厚度可以沿一个或几个方向变化。然而，在优选实施例中，保护电极是平坦的并且由金属例如钢片制成。电极的这个实施例简化了其制造。

在一些情况下，放电可以绕过中间电极而在端电极之间通过。在这种情况下，端电极会烧毁，多腔系统的放电腔也将被破坏。为了防止这种损坏，两个端电极可以以上述任一配置设置保护电极。在这种情况下，当在每个端电极上安装一个或多个保护电极时，端电极和多腔系统都会被保护免受增加功率的放电弧的破坏作用。

在一些实施例中，安装在不用于安装避雷器的绝缘体的自由端的端电极也可以设置有保护电极。每个端电极可以独立地设置有一个或多个保护电极，这取决于要保护的电气设备和避雷器的配置。

所描述的实用新型实施例是为了详细解释而提出的，并不限制由权利要求确定的保护范围。本实用新型所描述的实施例可以以各种组合方式进行组合，同时获得与这些实施例有关的附加技术结果。

Claims (5)

1.一种避雷器，具有绝缘体、中间电极以及端电极，所述中间电极设置在所述绝缘体中并且脱位到在两个相邻中间电极之间形成的放电腔中并在所述绝缘体的外表面上具有出口，所述端电极安装在所述绝缘体的端部并且直接或通过火花隙与中间电极连接，其特征在于，所述避雷器包括一个或多个连接到所述端电极并从所述绝缘体突出的保护电极。

2.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极的突出部分沿着所述绝缘体延伸。

3.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极是所述端电极的组成部分。

4.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极被制成可连接到所述端电极的单独部分。

5.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极具有可附接到电气设备的部分。