CN208596864U - 具有紧固销的多室避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电气工程，尤其涉及针对过电压保护电气设备、包括电力线的装置、例如避雷器。避雷器包括绝缘体、中间电极以及端电极，中间电极布置在绝缘体中并且退出到放电室中，放电室在两个相邻的中间电极之间形成并且具有到绝缘体的外表面的出口，端电极安装在绝缘体的端部上并且直接或者通过火花隙连接到中间电极。避雷器的显著特征在于至少一个端电极具有紧固销。本实用新型的技术效果是提供一种具有紧固元件的避雷器结构。

Description

具有紧固销的多室避雷器

技术领域

本实用新型涉及电气工程，尤其涉及保护电气设备(包括电力线)免受过电压(包括由闪电放电引起的过电压)的装置。更具体地，本实用新型涉及一种避雷器，例如多室避雷器。

背景技术

国际专利申请WO2010082861教导了一种由绝缘体和多个电极构成的多室避雷器。电极被放置在绝缘体中、与环境分离、并且进入到在绝缘体中在相邻电极对之间制成的放电室中。放电室具有到绝缘体的外表面、也就是到环境的出口。

这种避雷器的紧固通常借助在一个或两个端电极中制成的开口来进行。为了安装避雷器，需要将螺丝或螺栓插入到该开口中，并且进一步将其插入到附着避雷器的对象中的开口中，然后用螺母固定。根据该设计得到的这种紧固避雷器的方法看起来可靠，但是耗时。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供简单并且可靠地将避雷器紧固到要保护的对象、例如电力传输线(特别是在其塔台上)的可能性。

本实用新型的问题通过多室避雷器来解决，该多室避雷器包含绝缘体、中间电极以及端电极的避雷器，中间电极放置在绝缘体中并且退出到放电室中，放电室在两个相邻的中间电极之间形成并且具有到绝缘体的外表面的出口，端电极安装在绝缘体的端部处并且直接或者通过火花隙与中间电极连接。

该避雷器的区别特征是至少一个端电极具有紧固销。在一个优选实施例中，紧固销可以是带螺纹的。在一个实施例中，具有紧固销的端电极可以以杯的形状制成，杯具有用于使销通过的开口，其中，销可以是螺栓或螺丝的一部分。在另一个实施例中，具有紧固销的端电极可以以管的形状制成，紧固销焊接到管。紧固销可以是螺栓或螺丝的一部分。销优选沿着沿绝缘体运行的线定位。

在特定实施例中，避雷器可以具有一个或更多个保护电极，保护电极连接到一个端电极或者另一个端电极并且从绝缘体突出。保护电极的凸起部分也可以沿着绝缘体定位。保护电极可以是端电极的整体部分或者是能够连接到端电极的单独部件。此外，保护电极可以具有能够附着到电气设备的部分。

在一些情况下，绝缘体可以以弯曲的形式制成。在这种避雷器中，放电室可以到达弯曲部分的外部，并且绝缘体可以以弧形形状制成。

在一些实施例中，至少一个端电极可以具有尖端，尖端具有曲率半径不小于绝缘体在端电极到绝缘体的位置的最大横向尺寸的一半的(与端电极在附着到绝缘体的点处的表面相对的)表面。在一个优选实施例中，尖端表面具有不小于绝缘体在端电极到绝缘体的位置的最大横向尺寸的0.7倍的曲率半径。尖端的表面可以具有至少1cm或1.5cm或2cm或2.5cm或3cm或3.5cm或4cm的曲率半径。与尖端在其附着到端电极的点处的表面相对的尖端表面主要局限于二阶或更高阶表面。尖端例如可以以半球形的形式制成。

本实用新型的技术效果是提供具有紧固器的避雷器。由此，当将避雷器紧固到受保护的对象时，不需要安装附加的紧固元件、例如螺母或螺丝。其结果是，将避雷器附着到受保护的对象更容易，并且减小了劳动强度。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的设置有紧固销的多室避雷器。

具体实施方式

进一步在图1所示的特定实施例中的一个中详细描述根据本实用新型的具有紧固销的多室避雷器。根据图1，多室避雷器由绝缘体1构成，中间电极放置在绝缘体1中(在图1中不可见)。如图1所示，可以对放电室在绝缘体1的表面上的出口设置突出部2，以便在来自用于单独放电的放电室的相邻的输出之间提供障碍，以防止它们合成为一个放电。这些突出部越高(即它们从绝缘体突出越远)，则各个放电越难变得合成(相互合并)为单个放电。放电室的输出主要位于突出部2的中心。

在绝缘体1的端部处设置有端电极3和4。这些端电极可以直接或者通过火花隙连接到一些中间电极(优选端电极)。当过电压施加到受保护的对象时，相同的过电压应当施加到避雷器。端电极3位于避雷器的自由端上，并且被设计为使得所述过电压施加到避雷器，并且还用于将放电传输到中间电极。可以在端电极3和旁边安装了端电极的对象之间设置放电隙的情况下通过放电以及通过与该对象(该对象上的过电压施加到端电极和/或从该对象施加过电压到端电极)直接接触(即电流接触)两者施加过电压。

端电极4位于与端电极3所在的自由端相对的避雷器的固定端上。除了从安装避雷器的对象传输放电电流或向安装避雷器的对象传输放电电流(主要通过直接的电流耦合/接触)之外，端电极4还承担用于安装避雷器的机械单元的角色。为了实现这一点，将端电极牢固地固定到避雷器的绝缘体1的端部(例如通过覆盖和/或压缩绝缘体或其一部分)，并且还可以将避雷器牢固地固定到要附着避雷器的对象。

绝缘体1可以完全或者部分使用具有足够的刚性、强度、硬度、弹性或其它机械性能的介电材料制成，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证维持避雷器的形状的介电材料(即柔性或柔软的材料，例如硅橡胶)制成。在这些情况下，可以对绝缘体设置杆元件，从而保证保持避雷器的形状。该杆元件可以使用介电和/或导电(例如金属)材料制成。

在使用导电材料的情况下，优选对其涂覆介电材料，以便将芯元件与端电极和中间电极隔离。这是必须的以避免放电通过使用导电材料制成的杆或其部分。在芯元件和电极之一之间允许电接触，例如与用于进行紧固的端电极。除了最佳机械性能之外，使用导电材料的优点还能够方便通过蠕变放电机制在放电室中形成放电，通过在杆元件的组成中使用这种导电材料来创建实现蠕变放电机制的条件。

在绝缘体中使用杆元件的情况下，端电极可以直接附着到芯元件，或者附着到芯元件上的绝缘体的一部分，或者通过绝缘体的将端电极(或端电极之一)与芯元件分离的部分附着到芯元件。例如，端电极4可以仅压缩和/或覆盖芯元件或者绝缘体，并且杆元件通过被该端电极覆盖的位置。

根据图1的避雷器例如安装在电力线塔台上、例如在柱形绝缘子的杆上或者在悬式绝缘子的端子电极上，从而定位避雷器的自由端(端电极3布置在其上)，例如以与和悬式绝缘子的支柱一起悬挂的电线或者与安装在这种电线上的板状的电极形成放电隙。在其它实施例中，避雷器的自由端的端电极可以电连接到电线或其它电气部件(例如通过直接接触或者通过导体)。

避雷器可以安装在各种位置并且朝向任意方向。例如，如图1所示，其可以安装在倒置的位置，或者以相对于任意轴旋转的任意角度的方式安装。当安装避雷器时，希望将其放置为使得来自放电室的废气不落在导电对象上，以防止放电弧汇集。

避雷器如下工作。在电气设备(在该示例中描述的为电力传输线)的正常工作模式下，传输线的标称电压施加在避雷器的位置(主要为塔台或者电力线塔台的一部分)和例如与6,10,15,20,110kV或其它传输线的电压线类别对应的要保护的对象(例如电线)之间。这种电压不导致放电隙击穿并且没有电流流过火花隙。因此，在常规模式下，避雷器表现为电气中断。

如果例如作为闪电击中受保护的对象或者闪电冲击在其附近通过的结果，在受保护的对象上存在过电压，则该过电压与端电极处的火花隙(如果设置了端电极)一起施加到避雷器。其结果是，受保护的对象和避雷器的自由端处的端电极之间、端电极和中间电极之间、中间电极之间、然后中间电极和固定到避雷器的附着到塔台的端部的端电极之间的放电隙被连续击穿。当放电电极到达固定到塔台的端电极时，由于塔台接地，因此放电(例如闪电放电)的放电电流流到地，并且由此，针对过电压保护电气设备(受保护的对象)。

在图1所示的实施例中，用于将避雷器附着到要保护的对象的端电极4设置有紧固销5。由于当将避雷器附着到受保护的对象时，将紧固器插入到避雷器的结构中，因此不需要安装附加的紧固器(例如螺栓或螺丝)。其结果是，更容易将避雷器附着到受保护的对象，并且减小了劳动强度。

可以通过压折销或其位于避雷器中或者从与避雷器相对的一侧从对象突出的部分，将销5固定在受保护的对象中(例如其中的开口中)。然而，在一个有利的变形例中，销5是带螺纹的，并且可以通过拧入设置有螺纹的开口中或者通过将螺母或设置有内部螺纹的其它紧固元件拧到具有螺纹的销来固定销5。这种附着方法同样更可靠。

销5可以以几种方式附着到端电极4。例如，可以以具有用于使销通过的开口的帽的形式制作端电极4，其中，销是螺栓或螺丝的一部分。在这种情况下，销通过螺栓或螺丝的头或帽保持在杯内部，螺栓或螺丝的头或帽必须大于开口的直径，以便不脱离开。为了防止螺栓或螺丝在开口中旋转，可以将其在杯中夹紧、粘贴或焊接到其、利用拧在杯上的附加螺母固定，或者通过绝缘体中的凸起防止其转动，或者将其插入绝缘体中的凹槽中，从而防止螺栓或螺丝旋转。优选开口形成在杯的底部，在这种情况下，销沿着沿绝缘体运行的线定位。然而，在一些实施例中，开口可以在杯的壁中形成。

在另一个实施例中，端电极4可以以管的形状制作，紧固销5被焊接到该管。这使端电极的制造简化。销也可以是螺栓或螺丝的一部分，在这种情况下，可以将螺栓或螺丝的头或帽焊接到管。在该实施例中，销也沿着沿绝缘体运行的线定位，然而，可以存在用于定位销的其它布置。

在图1中，避雷器具有直线构成的绝缘体。在一些情况下，例如，在特别是由对电线的直接闪电冲击引起的大的脉冲电流的情况下，和/或当避雷器安装在如下位置——在该位置，从受保护或者接地的对象到用于安装避雷器的端电极的电气距离可忽略地不同或者甚至小于到避雷器的自由端的端电极的距离，放电可能在甚至受保护或者接地的对象之间的未连接避雷器的端电极和用于紧固避雷器的端电极之间通过，从而将中间电极旁路、形成单个放电电弧。

用于固定避雷器的端电极和避雷器的自由端或者受保护或接地的对象处的另一个端电极之间的这种单个放电，可能在中间电极之间形成放电并且进一步合并并且转变成一个电弧之后开始。另外，这种直接放电可能由于该放电隙被过电压击穿而立即在用于固定避雷器的端电极和避雷器的自由端或者受保护或接地的对象处的另一个端电极之间开始。该直接放电更难以区分，其结果是，其阻止电气设备继续正常工作，并且在一些情况下使其失效。

当沿着连接端电极的直线定位由放电到开放的放电室的中间电极构成的多室避雷器系统时，用于固定避雷器的端电极和避雷器的自由端或者受保护或接地的对象处的另一个端电极之间的这种放电，也可能使多室系统损坏，在这种情况下，单个放电电弧沿着放电室的出口通过，并且烧毁腔室的输出上和内部的介电材料，使其几何形状发生畸变，从而未来无法发展出连续放电的阵列。在一些情况下，这甚至可能导致中间电极氧化和/或损耗。

为了防止用于固定避雷器的端电极和避雷器的自由端或者受保护或接地的对象处的另一个端电极之间的单个电弧的破坏性影响，可以将根据本实用新型的避雷器的绝缘体弯曲。以这种方式，绝缘体的中间部分被定位为远离连接绝缘体的端部的直线，并且更重要的是，远离安装在绝缘体的端部上的端电极。直线优选在端电极和绝缘体连接之间(即沿着它们之间的边界)从最接近彼此的点开始进行。

沿着在端电极之间延伸的直线或者在该线附近不利地进行单个直接放电，这意味着在中间部分被定位为远离该线的弯曲的绝缘体中，也定位在绝缘体中间的多室系统将不暴露在这种直接统一放电的破坏性影响中。

绝缘体的弯曲可以具有不同的形状，例如不同的形状由相对于彼此以10°到170°的角度，优选以30°到150°或者45°到135°或者从60°到120°的角度，包括例如以90°的角度布置的几个直线段和/或弯曲线段形成。在图1中示出了具有弧形形状的绝缘体的实施例。弧可以是环的从30°到330°或者从45°到315°或者从60°到300°或者从90°到270°或者从120°到240°或者从150°到210°的扇形，包括例如180°的扇形部分。

当绝缘体以曲线、例如以弧状制成时，确保放电室的出口彼此不平行，但是彼此成一定的角度，即以不同的方向定向(“成扇形”)。这使来自分离的放电室的放电电弧合成为一个电弧的可能性降低。为了确保放电电弧在离开腔室的路上远离彼此并且不朝向彼此定向，放电室退出到弯曲的外部，例如如图1所示。

在一些情况下，为了保护端电极免于烧毁，可以对它们设置保护电极。可以对一个或者两个端电极设置一个或更多个保护电极，并且可以对端电极中的每一个设置一个或更多个保护电极。保护电极优选应当从绝缘体突出，以将放电电弧引导到绝缘体和放电室旁边。保护电极的突出部分优选沿着绝缘体定位。保护电极可以与端电极一体地形成，或者可以作为被配置为连接到端电极的单独部件形成。另外，保护电极可以具有被配置为附着到电气设备的部分。

工业频率的电压经常具有脉冲分量，其存在导致由于明显的峰电压而触发避雷器，峰电压的值比工业电压大许多倍，避雷器针对工业电压设计。在这些情况下，不可接受的干扰被引入电力传输线的运行中，因为当避雷器被触发时，当工业频率的电压通过零点时，出现放电的结束，也就是说，在极端情况下，这种放电的持续时间可能达到工业频率的周期的一半。这时，不通过传输线传输电力，并且考虑到脉冲噪声可能周期性地重复的事实，由于这些放电，可能在避雷器上损失很大一部分电力。

为了防止这些损失，可以对端电极设置成为端电极的一部分的尖端。为了防止由工业电压中的脉冲分量引起的放电的发展，尖端表面必须具有不小于绝缘体在端电极附着到绝缘体的位置的最大横向尺寸的一半的曲率半径。由此，电场强度和电场梯度在端电极附近减小，并且放电破坏放电隙的情况相应地被消除。

在本实用新型的一个优选实施例中，尖端表面具有不小于绝缘体在端电极附着到绝缘体的位置的最大横向尺寸的0.7倍的曲率半径。这使得甚至更加能够降低源于工业电压的脉冲分量的放电击穿放电隙的概率。绝对而言，为了达到技术结果，尖端表面优选应当具有至少1cm或1.5cm或2cm或2.5cm或3cm或3.5cm或4cm的曲率半径。

与尖端在其附着到端电极的点处的表面相对的尖端表面有利地局限于二阶或更高阶表面。这避免了出现曲率半径不对应于上面指出的情况的位置上的尖端表面。尖端例如可以以半球形或球形的形式制成。

所描述的本实用新型的实现的示例为了其详细说明的目的而呈现，而不限制由权利要求确定的保护范围。只要同时获得关于这些变形指出的附加技术结果，所描述的本实用新型的实施例可以组合成各种组合。

Claims (19)

1.一种避雷器，所述避雷器具有绝缘体、中间电极以及端电极，所述中间电极布置在所述绝缘体中并且进入到放电室中，所述放电室在两个相邻的中间电极之间形成并且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上并且直接或者通过火花隙连接到中间电极，其特征在于，至少一个端电极具有紧固销。

2.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述紧固销带有螺纹。

3.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，具有所述紧固销的端电极以杯的形状制成，所述杯具有用于使所述销通过的开口，其中所述销是螺栓或螺丝的一部分。

4.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，具有所述紧固销的端电极以管的形状制成，所述紧固销焊接到所述管。

5.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述紧固销是螺栓或螺丝的一部分。

6.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述销沿着沿所述绝缘体运行的线定位。

7.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器包括一个或更多个保护电极，所述保护电极连接到一个端电极或者另一个端电极并且从所述绝缘体突出。

8.根据权利要求7所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极的凸起部分同样沿着所述绝缘体定位。

9.根据权利要求7所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极与所述端电极一体地形成。

10.根据权利要求7所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极以能够连接到所述端电极的单独部件的形式制成。

11.根据权利要求7所述的避雷器，其特征在于，所述保护电极具有能够连接到电气设备的部分。

12.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述绝缘体是弯曲的。

13.根据权利要求12所述的避雷器，其特征在于，所述放电室退出到弯曲部分的外部。

14.根据权利要求12所述的避雷器，其特征在于，所述绝缘体以弧形形状制成。

15.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，至少一个端电极具有尖端，所述尖端具有曲率半径不小于绝缘体在端电极附着到绝缘体的位置的最大横向尺寸的一半的表面。

16.根据权利要求15所述的避雷器，其特征在于，尖端表面具有不小于绝缘体在端电极附着到绝缘体的位置的最大横向尺寸的0.7倍的曲率半径。

17.根据权利要求15所述的避雷器，其特征在于，所述尖端的表面具有至少1cm或1.5cm或2cm或2.5cm或3cm或3.5cm或4cm的曲率半径。

18.根据权利要求15所述的避雷器，其特征在于，与尖端在尖端附着到端电极的点处的表面相对的尖端表面局限于二阶或更高阶表面。

19.根据权利要求15所述的避雷器，其特征在于，所述尖端以半球形的形式制成。