TWI321325B - Active part for a surge arrester - Google Patents

Description

狄、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 的 避 本發明係基於如中請專利範圍第1項之前序中所主張 用於避雷器之作料。本發明亦關於一包括 雷器。 该作用部具有沿-軸線相互間隔-段距離配置之兩個連 接配件且可將在超過i kv之電壓範圍内的電壓施加於該 等連接配件。使—可變電阻柱，其形成自-可變電阻元件 或形成自兩個或兩個以上串聯連接的可變電阻元件，位於 該等t兩個連接配件之間，該作用部亦具有一介電迴路或 (可此/、有）兩個或兩個以上介電迴路。該迴路或該等迴路 被支撐於該等兩個連接配件上，因此將連接配件及可變電 阻柱固持在一起，因此形成一接觸力。該迴路或該等迴路 亦可被支撐於兩個連接配件中的一個連接配件與一配置於 兩個連接配件之間的在可變電阻柱中的連接片上，且該迴 路或該等迴路可將由支撐連接配件及連接片所限定的一部 分可變電阻柱固持在一起，因此形成一接觸力。 藉由保護作用部免於直接接觸或灰塵，舉例而言藉由將 其埋置於聚合物中或將其安裝於可能之氣體絕緣外殼中而 形成避雷器。 【先前技術】 在前序中，本發明參考了如在歐洲專利第614,198 B1號 或美國專利第5,942,968號中詳細說明之避雷器之先前技

90999-98J019.DOC 1321325 術。描述於該等專利公開案中之避雷器每一個均包括—作 用部，該作用部呈行之形態且被聚合物外殼密封，該作用 部帶有一被固持在兩個連接配件之間的可變電阻柱。藉由 被支#於兩個連接配件上的一個或多個預加應力 (prestressed)介電迴路來施加該固持力（但同時亦是作用部 中之接觸力）。該等連接配件之每一個均由金屬圓柱加工 而成且具有狹槽及/或凸出，每一狹槽及/或凸出係用於固 持該等介電迴路之-個末端。另彳，連接配件之行方向上 有孔以便谷納電流端子’該等連接配件可能也有一空腔， 其同樣在行方向上延伸且係用於容納可變電阻柱之一部 刀因此連接配件在行方向上延伸一比較長的距離，且 因此增加了作用部之實體高纟，並且由此亦增加了避雷哭 之實體高度。 °° 外，歐洲專利第丨，066,6^ B1號描述了一避雷器，其 八有作用。卩’該作用部具有—可變電阻柱且在該作用部 :將一連接片配置於該可變電阻柱中；其具有支承點 nng polnt) ’自作用部之上部連接配件延伸至下部連 ，：：：預加應力介電迴路被支撐於該等支承點上。亦將 :用：：：！用於形成固持力及接觸力1連接片允許將 致用於二冑至比上述先前技術中更大的程度，因此導 用於更而電壓等級之避雷器。 【發明内容】 本i明（如申請專利範圍 及之類型的你田 所界疋）達成砰細說明一最初提 的作用技目的，該作用部之特徵在於小的實體 90999-98J0J9.doc 1321325 南度。 在根據本發明之作用部之狀況下，兩個連接配件中的至 y個連接配件具有一垂直於軸線配置且呈板狀之電極、 以及一整體形成於該板上之電流端子及用於支撐介電迴路 之一個末端的構件，將該構件形成於該板中及/或整體形 成於該板之邊緣處。 因此’ 一方面顯著減少了作用部之實體高度。另一方 面，現在使用很少材料及很少努力就可製造連接配件，因 此顯著降低了作用部之生産成本。 爲節約材料，建議整體形成於板上的電流端子應是扁平 的。視待連接至電流端子的導體之配置及組態而定，可將 諸如此之電流端子相對於板之平面以任何所要角度連接至 該板。爲使導體可容易地連接，使電流端子呈穿孔板或插 入式接觸（plug-in contact)之形態是有利的。 在根據本發明之作用部之一個實施例中，其中接觸力係 藉由至少一個盤形彈簧而達成，藉由一自板之面向可變電 阻柱的表面突出的軸向對稱的中心短小突出部，可使此彈 簧居於中心，同時保持一預定實體高度。可將該短小突出 部形成於板中，但其亦可呈嵌入部件之形態且可將其固定 於該板上的凹陷中。使短小突出部穿過大體呈圓錐狀環形 盤之形態的盤形彈簧中的孔。爲避免在作用部之安裝或運 作過程中過分拉伸盤形彈簧，中心短小突出部之直徑及環 形盤之内徑應相互匹配以使得盤形彈簧免於被壓平。 在根據本發明之作用部之狀況下，支撐構件有利地具有 90999-981019.DOC -9- 正體形成於板之邊緣處且比可變電阻柱之直徑更窄的至少 —個肩形物。諸如此的狹窄肩形物尤其適於製造大直徑之 作用部。兩個或兩個以上該等狹窄肩形物及相應數目之介 電码路使得生産具有堅固機械強度的作用部同時保持小的 實體高度’其亦受到板之厚度的支配。 右支撐構件具有一形成於板中且穿過可變電阻柱之軸線 的肩形物，則藉由單個介電迴路可達成該作用部之機械強 度及所要接觸力，同時保持小的實體高度。藉由具有兩個 肩形物之支撐構件可進一步增加機械強度，將各個肩形物 形成於沿直線延伸之兩個板邊緣部分中的一個中。不考虞 疋在平板中提供僅一個、兩個還是可能提供甚至更多的肩 形物，爲了保證良好的機械強度及均一的接觸壓力同時保 持小的實體高度，每一肩形物具有一在板範圍之大部分i 基本平行於板表面之表面是有利的，且相關聯的迴路呈矩 形之形態並藉由表面上的矩形面中的一個來在内側上受到 支擇是有利的。 【實施方式】 在所有圖式中相同的參考符號表示亦具有相同作用之部 件.。圖1至3中說明的作用部具有由導電性材料（諸如銘）構 成且沿軸線z(圖1}相互分離的兩個連接配件1〇、該等 兩個連接配件10及20中的每一個均分別具有一垂直於軸線 配置且呈板之形態的電極，以及一整體形成於分別 的板⑴仙上的分別的電流端子12或22。將肩形物ΐ3、μ 及23' 24形成於在板之相對面上沿直線延伸的板邊緣之部

90999-98IOI9.DOC -10· 刀中。分別呈圓盤之形態的短小突出部i5或25分別自板i丄 之下部面或自板21之上部面突出。短小突出部15或25分別 钛轉對稱地圍繞著軸線z，且被用於使一個或多個盤形彈 簧16或26居於中心且引導其，其中每一個盤形彈簧均呈圓 錐狀環形盤之形態且由導電性材料構成。 將分別的短小突出部15或25、分別的盤形彈簧16或26及 一由非線性電阻材料（例如基於金屬氧化物，尤其例如 Zn〇(氧化鋅））構成之圓柱形可變電阻柱3〇同軸地配置於連 接配件10、20之間。如所見，自單個可變電阻元件形成可 變電阻柱’但其亦可包括一個堆疊於另一個之上的兩個或 兩個以上元件。可變電阻柱30之上部端面或下部端面與分 別的電流接觸元件17或2 7分別接觸。在分別的盤形彈簧j 6 或26與電流接觸元件丨7或27之間分別提供導電性壓力吸收 板18或28。 如圖2及圖3所見’作用部呈行之形態。藉由板21來形成 該行之底部，且藉由板11來形成頂部。如圖1所示，盤形 彈簣26、壓力吸收板丨8、電流接觸元件27、可變電阻柱 3 0、電流接觸元件17、壓力吸收板1 8及盤形彈簀16以此順 序配置於兩板之間》因此藉由兩個矩形介電迴路41及42來 將該行固持在一起。在作用部之製造過程中，對該行預先 施加逆於盤形彈簧16、26之力的應力。在加工中，使盤形 彈簧置中對正於兩個短小突出部15及25。使各別的短小突 出部15及25之直徑與各別的盤形彈簧16及26(其呈環形盤之 形態）之内徑相互匹配，以使得盤形彈簀免於被壓平，且因

90999-981019.DOC rI321325 此避免了與此相關聯的不能接受的過度擴張。當對該行預 加應力時，將各別的介電迴路41及42推至分別的肩形物 13、23上及14、24上，且接著自該行移除該應力。設計盤 t彈簧之彈簧運動以使得由其施加並由介電迴路吸收之力 足夠將該行固持在一起而成爲作用部。因爲作用部在某些 運行條件下必須暫時載運電流，所以同時所選擇的力要足 夠大以便使自連接配件1 〇經由可變電阻柱3〇至連接配件2〇 之電流路徑中的接觸電阻保持小。 如自圖3所見，肩形物π、23具有在板範圍之大部分上 基本平行於板表面的表面，且藉由在該等表面上的兩個彼 此相對的矩形面來在内側上支撐矩形介電迴路4丨。肩形物 及介電迴路之此組態允許使連接配件丨〇、2〇之尺寸保持較 小且允許將其減少至板11或21之厚度。除了保證作用部之 小的實體高度以外，此同時亦保證了其機械強度及其電流 載運能力。 爲減少材料之使用及生産成本’電流端子丨2、22爲扁平 的。實務上，可以任何所要角度將其整體形成於平板u、 22上。如圖1至3中所示之例示性實施例中所說明，若將其 沿軸線z之方向校直，將其整體形成於板之中心及使其呈 穿孔板之形態，則甚至可將一可施加高電壓之重電魔導線 (heavy cable conductor)擰緊至電流端子12，且可以一種節 省空間的方式將一相應的接地導體擰緊至電流端子22。或 者，如圖7所說明，電流端子12、22可沿板Π、21之方向 女排（route)且（例如）可呈插入式連接之形態。 90999.981019.DOC -12· 丄321325 如自圖4及圖5所見，可藉由絕緣材料(舉例而言聚人 物，例如基於矽酮或環氧樹脂之聚合物）來環繞可變電2 柱、連接配件之該等板及介電迴路。視環繞介電化合物之 設計而定，A導致-適於室内應用（圖4)或室外應用（圖5) 且具有穿出介電外殼50之電流端子12、22的避雷器。 不必將介電迴路支撐於兩個連接配件二者上。如自圖6 中例示性實施例所見，可將一金屬連接片31配置在可負載 高電壓之作用部中的可變電阻柱中。然後將介電迴路^、 42支撐在連接配件1〇之上部板"及連接片^上，且該等介 電迴路41、42在作用部之上部部分中產生固持力及接觸 力。將一介電迴路43及另一介電迴路（其無法被看見）支撐 在連接片31及下部連接配件20之板21上，且該等介電迴路 在作用部之下部部分中産生固持力及接觸力。 在如圖9所示之作用部之實施例中，僅將兩個肩形物2〇〇 及201作爲支撐構件提供，且將該等肩形物形成於板丨i、 21中並使其穿過可變電阻柱之軸線z。此保證同樣呈矩形 之形態的介電迴路40被居中地固持在軸線z之區域中，且 保證了在作用部中的均一的固持力及接觸力。此保證了當 過電壓（overvoltage)發生時載運於作用部中之耗散電流之 電流密度爲均一的。 如圖8所說明’可將肩形物131、132、231、232作爲支 樓構件形成於板11、21之邊緣，且該等肩形物比可變電阻 枉之直控窄。不必犧牲小的實體高度及節省材料之優點， 可藉由比較而言之大量的窄介電迴路4U、412來達成作用 90999-9810J9JXK： •13· ,1321325 部中的固持力及接觸力。 【圖式簡單說明】 在上文中參考例示性實施例來闡釋本發明。在諸圖式 中： 圖1展示根據本發明之作用部的第—實施例的分解圖示 圖2展示作用部之第一實施例之正視圖， 圊3展示作用部之第一實施例之側視圖， 圖4展示爲室内應用設計且包括 的避雷器的實施例， 如圖1至3所示之作用 部 圖5展示爲室外庫用气t 應用°又6十且包括如圖1至3所示之作用 的避雷器的實施例， 圖6展示根據本發明之作用卹从μ ^ ^ >入 作用的第二實施例之視圖，其 爲南介電負載而設計， 冉 部 圖7展示根據本發明之作 邗用邛的第三實施例之視 計该作用部以使得其可被插入， 圖8展示根據本發明之作 — 的第四貫施例之視圖 圖9展示根據本發明之作用 r ; 丨的第五實知例之視圖 【圖式代表符號說明】 ，設 及 10、20 11、21 12、22 13 、 Μ 、 23 、 24、 131 、 132 200 、 201231 、 232 15、25 連接配件 板 電流端子 肩形物 中心短小突出部

90999-981019.DOC -14- 1321325 16、26 盤形彈簧 17、27 電流接觸元件 18 ' 28 壓力吸收板 30 可變電阻柱 31 連接片 40、41、42、43、411、412 介電迴路 50 介電外殼 z 軸線 90999-981019.DOC -15 ·

Claims (1)

1. DLJ 第093103347號;專利申請案 令文申請專利範圍替▲本(98年12月） 拾、申請專利範圍： 1. 一種用於—避雷器之作 等連接配件沿—轴…σ 一兩個連接配件，該 H ，.目互間隔一段距離配置；具有至少 個圓柱形可轡雷 -n ^ J义电阻柱’該可變電阻柱 連接配件之間；且呈右5丨 ”於该專兩個 被支心個介電迴路，該介電迴路 又撐於该4兩個連接配 -個盥-Uh ^以個連接配件中的 件之間的ί Λ該連接片被配置於該等兩個連接配 柱 "了㈣阻柱中，且該介電迴路將該可變電阻 柱或該可變電阻柱之 复尾阻 之-邻八ηη^ σΡ刀固持在—起，該可變電阻柱 此形成^ 料接配件及該連接片所限定，因 : 冑力’其中料兩個連接配件巾的至少—個 一_ ’該電極垂直於該軸線配置且呈—板之形 :二Γ一電流端子’該電流端子係呈-穿孔板或-插 2接觸之形態且整體形成於該板電極上；及用於支樓 之-個末端的構件’將該等構件形成於該板 中及/或整體形成於該板電極之邊緣處。 2. =申請專利範圍項之作用部，其特徵在於―轴向對 ^ 幻大Α部自該板電極之一®向該可變電阻柱的 表面突出’且將該短小突出部用於引導呈_圓錐狀環形 盤之形態的至少一個盤形彈簧。 3. 如申請專利範圍第2項之作用部，其特徵在於該中心短 小突出部之直徑與該環形盤之内徑相互匹配以使該盤形 彈簧免於被壓平。 4. 如申請專利範圍第！項之❹部，其特徵在於該等支樓 90999-98l207.doc 丄以1:525

   且比該可變電阻 構件具有整體形成於該板電極之邊緣處 柱之直徑窄的至少一個肩形物。 5. 如申請專利範圍第！項之作用部，其特徵在於該等支撐 構件具有一形成於該板電極中且穿過該可變電阻柱之該 軸線（z)的肩形物。 6. 如申請專利範圍第1項之作用部，其特徵在於該等支撐 構件具有形成於該板中且被各自配置m線延伸的 »亥板電極邊緣之兩個部分中的—個部分中之兩個肩形 .=請專利範圍第5項之作用部，其特徵在於該肩形物 矣、纟錢電極範圍之大部分上基本平行於該板電極 :::表面，且特徵在於該迴路呈一矩形之形態且係藉 /又面上的s亥寻矩形面中的一 /田丫旳個而被支撐内側上。 如申4利範圍第！項所述 U %L _l» ^ 丹畀有一由絕緣 材科構成且環繞該可變電 該介曾、a& t 交冤阻柱、该等連接配件之部分及 "电迴路之外殼。 9·如申請專利範圍第8 件之命& # 、之避田态，其特徵在於使該等配 件之％流端子穿出 90999-981207.doc 1321325 柒、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第（1)圖。 (二） 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 10、20 連接配件 11、21 板 12 ' 22 電流端子 13 、 14 、 23 、 24 肩形物 15、25 中心短小突出部 16、26 盤形彈簣 17 ' 27 電流接觸元件 18、28 壓力吸收板 30 可變電阻柱 41、42 介電迴路 Z 轴線 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式： (無） 90999-981019.DOC