CN209561104U - 具有多腔室避雷器的绝缘子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多腔室避雷器的绝缘子，固定到绝缘子的一端的多腔室避雷器与固定在绝缘子的另一端的电极形成固定气隙。多腔室避雷器可以使用金属制造的支架固定在绝缘子上。在不必断开电力线中的电压的情况下，提供由于过电压(包括雷电)而在设备内产生的放电电弧的熄灭，同时使设备的横向尺寸最小化。另外，由于存在固定气隙，因此使多腔室避雷器表面上的蠕变电流的减小。

Description

具有多腔室避雷器的绝缘子

技术领域

本实用新型涉及电气工程，尤其涉及用于保护包括电力线的电气设备免受过电压(例如雷电)的装置。

背景技术

从专利CN200710042031.3中已知一种防雷电绝缘子，其具有包括两个夹紧元件的夹具。下夹紧元件配备有导电芯棒，其中，其下端与绝缘子的下端端子形成固定气隙。

该绝缘子的缺点是需要电力线中的电压断开来熄灭由雷电过电压在固定放电间隙内引起的放电电弧，因为这样的放电电弧具有高安培数并且在没有电压断开的情况下保持在自我维持状态。

另外，现有技术的绝缘子在布置了弧形形状导电芯棒的平面中具有大的横向尺寸。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种无需断开电力线中的电压而使装置内因过电压(包括雷电)产生的放电电弧的熄灭，同时使设备的横向尺寸最小化。

该目的通过一种配备有多腔室避雷器的绝缘子来实现，该多腔室避雷器固定在绝缘子的一端并与固定在绝缘子的另一端的电极形成固定气隙。该多腔室避雷器可以通过使用金属制造的支架固定到绝缘子上。该支架可以以板的形式制造。在特定实施例中，支架可附接到要被保护的物体，例如电力线塔。

绝缘子可以具有固定单元，该固定单元提供参与固定气隙的形成的绝缘子一端或多腔室避雷器固定到要被保护的物体的绝缘子一端的固定。在下文中，除非另有说明，否则被保护的物体应理解为电力线、电气设备或其他物体。

多腔室避雷器可以为曲线形，例如，具有圆形或椭圆形的一部分形状。在另一个实施例中，多腔室避雷器可以为直线形。

优选地，绝缘子可包括芯棒和使用聚合物制造的绝缘本体。在特定的实施例中，聚合物可以是硅橡胶，并且芯棒可以使用玻璃纤维制造。另外，绝缘子可以包括芯棒和使用陶瓷制造的绝缘本体，其中芯棒可以使用玻璃纤维制造。

绝缘子可以配备有用于电力线的夹具。夹具可以布置在形成气隙的绝缘子的端部上，或者布置在固定多腔室避雷器绝缘子的端部上。夹具可以通过铸造或冲压制造。在优选实施例中，夹具包括两个夹紧元件。

多腔室避雷器优选地包括细长的绝缘元件，其中通向具有到绝缘元件的外表面的出口的放电腔室的放电电极位于绝缘元件内。放电电极优选地以这样的方式布置在绝缘元件中：放电间隙形成于放电腔室中，其中放电间隙的尺寸小于用于制造绝缘元件并将放电间隙与绝缘元件的外表面分开的电介质层的厚度。在优选实施例中，放电腔室的出口远离绝缘体。例如，放电腔室的出口可以垂直于穿过绝缘体和多腔室避雷器的平面。

多腔室避雷器的细长的绝缘本体可以配备有沿着放电电极布置并与放电电极相隔一定距离的刚性芯棒。另外，在参与形成固定气隙的端部的多腔室避雷器可以具有直接或通过放电间隙与避雷器的一个或多个放电电极连接的端电极。

在一些实施例中，夹具可具有套管，该套管在侧面可接收多腔室避雷器的细长的绝缘元件或连接绝缘子与避雷器的连接电极，并且该套管将绝缘元件或连接电极机械地锁定在其中。在特定实施例中，绝缘子端部可设置有开口，该开口被制造成使得多腔室避雷器的细长的绝缘元件或将绝缘子与避雷器连接的连接电极可插入其中。

本实用新型的技术效果是，在不必断开电力线电压的情况下，熄灭设备内由于过电压(包括雷电)产生的放电电弧，同时使设备的横向尺寸最小化。此外，由于存在固定气隙(间隙)，多腔室避雷器表面上的泄漏电流减小。气隙 (间隙)的固定宽度提供了由于过电压引起的放电起始条件的稳定性，并因此在过电压超过设定值时发生放电。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的设备；

图2示出了根据本实用新型的设备在电力线上的安装方法之一。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本实用新型。附图示出了根据本实用新型的绝缘子的可能实施例，其不限制保护范围。本实用新型所描述的实施例也不是限制性的，而是用于解释本实用新型的精神。保护范围仅受本实用新型的权利要求的限制。

如图1和图2所示，根据本实用新型的装置包括与绝缘子2的端部端子3 和多腔室避雷器5的固定电极6固定的支架1。实质上，图1和图2中的具有直线形的避雷器5与绝缘子2平行安装，以使得在避雷器5的端电极7和绝缘子2的另一个端部端子4之间形成固定气隙(间隙)。在图1和2中，端部端子4与放电电极8连接，放电电极8提供所需尺寸的固定气隙的形成并在发生放电时保护端部端子4免于烧坏。

在图1和2中所示的实施例中，绝缘子2具有端部端子3和4，端子3和 4例如可以安装在绝缘子的绝缘芯棒上，该芯棒可由玻璃纤维制成。在绝缘子的这种实施例中，可以使用聚合物材料(例如，硅橡胶、陶瓷、玻璃或其他) 制造的绝缘本体布置于该芯棒上。绝缘本体由聚合物材料制成，其例如呈圆柱体，该圆柱体具有围绕绝缘本体的若干个伞裙，以增加绝缘子在其表面上的电长度。

同时，一些绝缘子可以配备有形状与图1和图2所示的形状不同的端部端子。另外，根据本实用新型，可以使用具有不同结构和/或形状的绝缘子，包括没有金属或导电端部端子的绝缘子。在这样的实施例中，固定气隙形成在多电极避雷器和电极之间，它们直接或通过中间元件(包括例如其中之一的支架11) 固定到绝缘子(其端部)。

支架优选地使用金属例如以板的形式制造以提供电位传输。该板可以如图 1和图2所示是弯曲的或可以是直线形的。在图1和2中，与绝缘子和避雷器固定的支架1利用附加的固定元件11和12将支架本身附接到被保护的物体(电力线塔)。同时，可以存在支架不用于附接到塔的实施例，该结构使用另一个绝缘子端部或以其他方式固定。

例如，可以存在这样的绝缘子的实施例：固定到被保护的物体的端部不是固定到多腔室避雷器的端部而是形成固定气隙的端部。为了实现这些实施例，绝缘子可以设置有提供适当固定的固定单元。

图1和2示出了具有直线形的多腔室避雷器。在其他实施例中，多腔室避雷器可以是曲线形，例如，圆形或椭圆形的一部分的形状。在直线形的情况下，具有多腔室避雷器和固定气隙的绝缘子的整个结构的横向尺寸在绝缘子-避雷器平面中减小，同时其长度增加，以及在曲线形的情况下，这种结构的长度减小而横向尺寸(在绝缘子-避雷器平面内)增加。

多腔室避雷器5优选地包括细长的绝缘元件。通向放电腔室的放电电极 (放电腔室通向绝缘元件的外表面)位于细长的绝缘元件的内部。在放电腔室的出口附近的绝缘元件的外表面上可以存在突起9，其中突起用作引导由放电引起的放电腔室的等离子体排出，并且还减少了来自放电腔室的排出合并的可能性。

放电电极以它们在放电腔室中形成放电间隙的方式位于绝缘元件中，其中放电间隙的尺寸小于用于制造绝缘元件的电介质层的厚度(即，小于放电腔室的深度)，该电介质层将放电间隙与绝缘元件的外表面分开。

放电腔室的出口可以远离绝缘子。例如，如图1和2所示，它们可以垂直于穿过绝缘子和多腔室避雷器的平面。这防止了放电腔室的排出(放电电弧) 落到绝缘子上。因此，防止了在通过放电间隙和电极提供的路径旁边的放电的潜在短路。

为了提供所需的刚性，细长的绝缘元件可以配备沿着放电电极并与放电电极相隔一定距离(并且优选地在绝缘本体内)布置的刚性芯棒。在避雷器是直线形的情况下，该芯棒也是直线形的，这有利于制造避雷器。避雷器的绝缘元件优选地使用聚合物材料制造，例如硅橡胶。

多腔室避雷器5可以具有端子电极7，该端子电极7在参与形成固定气隙的一端与避雷器的一个或多个放电电极连接。在下文中，电耦合或连接可以是径直的(直接的，电流的)或通过放电间隙。

在与绝缘子连接的多腔室避雷器的另一端，一个或几个放电电极可以直接或通过放电间隙或通过使用连接电极与夹具连接，反过来，连接电极可以直接或通过放电间隙与一个或多个放电电极和/或夹具连接。

多腔室避雷器可以以多种方式与绝缘子连接。在一个实施例中，夹具的下夹紧元件或绝缘子的端部端子可以具有突起，该突起插入到多腔室避雷器中并且与细长的绝缘元件具有机械连接，并且还直接或通过放电间隙与一个或多个放电电极连接。这种突起可以称为与绝缘子的夹具的下夹紧元件机械连接和电连接的连接电极。

在另一个实施例中，夹具可以具有与端部端子连接的套管，其中多腔室避雷器的细长的绝缘元件或连接电极可以从侧面插入并通过例如卷边的方式机械地固定。套管可以直接或通过放电间隙与夹具电连接，其也可以作为夹具的一部分。对于多电极避雷器，套管可以直接或通过使用一个或多个放电电极或通过使用连接电极(该连接电极可以与套管或一个或多个放电电极直接和/或通过放电间隙连接)通过放电间隙与其连接。

在另一个实施例中，多电极避雷器，例如作为避雷器的一部分的其细长的绝缘元件或连接电极在该情况下可以插入到绝缘子上端的开口中。在特定实施例中，当通过将多电极避雷器的绝缘元件固定在绝缘子中而将多电极避雷器固定到绝缘子上时，夹具可以通过放电间隙或通过连接电极与避雷器的一个或多个放电电极耦接，反过来，连接电极又可以直接和/或通过放电间隙与夹具或一个或几个放电电极耦接。

在其他特定实施例中，当多电极避雷器通过穿过绝缘子中的开口的连接电极固定到绝缘子上时，该连接电极可以直接或通过放电间隙与夹具连接。在可能的实施例中，连接电极可以同时穿过绝缘子中的开口和夹具或如端部端子的金属元件或电连接到夹具(直接或通过放电间隙)并覆盖绝缘子的板或管。

多腔室避雷器也可以插入到套管中，但是不能通过套管的卷边来固定，而是以其他方式固定。通过绝缘子中的开口的避雷器的连接电极或绝缘元件可以使用螺纹连接(螺母、翼形螺母等)或现有技术中已知的其他固定装置来固定。

多腔室避雷器可以固定到与电力线连接的绝缘子的端部或用于将绝缘子固定到电力线塔的绝缘子的端部。因此，所有所描述的附接变型例可以在将一个端部端子或夹具相应地替换到另一个端部端子的两种情况下实现。

图2示出了本实用新型的一个可能的实施例。根据该实施例，具有多腔室避雷器5和电极7和8之间的固定气隙的绝缘子2被固定到电力线塔的横臂20，横臂20用于安装用于固定电力线线路22的支承(支柱)绝缘子21。绝缘子2 通过支架1固定在横臂20上，支架1利用固定元件11和12固定在横臂20上。

为了提供参与形成固定气隙并固定到绝缘子2的端部端子4的电极8与线路22的电连接，使用钢丝绳23形式的导体，钢丝绳23通过使用固定元件24 连接到电力线线路22。在某情况下，如果电力线线路22具有绝缘性，则固定元件24可以配备有刺穿绝缘并与线路的金属部分接触的元件。

具有多腔室避雷器和固定气隙的绝缘子操作如下。在正常操作中，当没有过电压时，具有电力线线路的电位的夹具的电压被施加到夹具和固定在绝缘子端部之一的电极之间的放电间隙之一。特别地，如果夹具与这些放电电极之一直接电接触，则可以将电压施加到多腔室避雷器的放电电极之间的放电间隙之一。在另一个实施例中，如果提供这样的放电间隙，则可以将电压施加到夹具和放电电极(或连接电极)之间的放电间隙。

当没有过电压时，电力线的额定电压不能击穿放电间隙，因此，电流不会流过多腔室避雷器和固定气隙(大概除了漏电流之外，漏电流通过所提供的固定气隙而减少)。

当过电压出现在夹具上时(例如由于雷电击到电力线或其附近)，由于放电间隙的介电强度不足以防止在过电压的情况下发生击穿，因此放电间隙依次被击穿。当多腔室避雷器的最后一个放电电极或其端电极(如果提供)获得过电压电位时，固定气隙被击穿，并且电流通过多腔室避雷器和固定气隙流到电力线塔以确保降低电力线上的过电压。

在过电压脉冲终止并且当工业频率(50或60Hz)的电力线的电压过零时，多腔室避雷器的放电电极之间的放电电弧被熄灭，因为多腔室避雷器包括许多放电间隙，这限制了可能的放电电流。这是由于放电电弧在过电压脉冲终止后自动熄灭，而不必断开电力线的电压。

通过多腔室避雷器顺次安装的固定气隙减少了通过多腔室避雷器的漏电流。

图1和2示出了多腔室避雷器5配备有安装在多腔室避雷器5的固定电极 6上的保护电极10。由于以下原因可能需要它。在某些情况下，例如，如果存在高脉冲电流(特别是由于线路中的直接雷击和/或当避雷器安装在这样的位置时：从被保护的或接地的物体到用于固定避雷器的固定电极的电距离与到避雷器自由端的端子电极的距离略有不同甚至更小)，则放电可以在与避雷器没有连接的被保护的物体或接地物体与用于固定避雷器的固定电极之间进行，从而绕过放电电极并形成单个放电电弧。

在用于固定避雷器的固定电极和被保护的物体或接地物体之间的这种单一放电可以在放电电极之间产生放电之后开始，随后它们合并并转变为单一电弧。另外，由于过电压引起的放电间隙的击穿，这种直线放电可以在用于固定避雷器的固定电极和被保护的物体或接地物体之间同时开始。

除了这种直线放电更难以熄灭并且因此它会阻止电气设备正常运行更长的时间并且在某些情况下迫使其停止作用的事实之外，用于固定避雷器的固定电极和被保护的物体或接地物体之间的这种放电也破坏了包括通向放电腔室出口的放电电极的避雷器的多腔室系统，因为它沿着放电腔室的出口流动(至少沿着布置在所述固定电极附近的出口)并且在腔室的出口和内部烧坏介电材料，扭曲它们的几何形状，这样使得不能进一步产生后续放电的聚集。在某些情况下，这甚至可能导致放电电极氧化和/或掉落。另外，固定电极也会烧坏，这导致避雷器的电性能发生变化且机械强度降低，并且避雷器的其他机械特性也恶化。

为了防止用于固定避雷器的固定电极和接地物体之间的单一电弧的破坏性影响，根据本实用新型的避雷器配备有保护电极。在被保护的物体(例如，设备或电气设备元件，其可以是电力线，尤其是线路)被其附近的雷电或雷击中，并且被保护的物体和接地物体之间的、可以破坏他们之间的间隙的增加的过电压绕过具有多腔室系统的避雷器而产生的情况下，这样的放电是在除多腔室系统外的保护电极的参与下进行的，从而防止它受到这种增加功率的放电的损坏。

保护电极与多腔室避雷器的一个端电极连接，例如，与用于固定避雷器的端电极连接。在图1和2中所示的实施例中，保护电极10与支架1一体制造。在其他实施例中，保护电极可以与固定电极或端电极一起形成单件，或者作为可连接到固定电极或端电极的单独配件。作为单独配件制造的保护电极可以具有可连接到电气设备的部件，例如，可连接到绝缘子的导电部分(例如，到悬挂式绝缘子的端部端子，或者到针式绝缘体的针部)或者到电力线塔。这种保护电极的结构允许减小避雷器的固定电极的固定部分上的负载，因为保护电极直接固定在电气设备上，而避雷器固定在保护电极上。

为了使放电电弧进入多通道放电系统旁边的保护电极，保护电极(特别是其端部)应在避雷器的细长的绝缘元件旁。因此，保护电极应突出到绝缘元件之外。特别地，保护电极及其端部应在垂直于绝缘元件的纵向的方向上突出。即使在保护电极以小于90°的角度从绝缘元件分支的情况下，由于保护电极在该方向上具有非零分量，因此它仍然在垂直于绝缘元件的纵向的方向上突出。

在优选实施例中，如图1和2所示，保护电极10的突出部分也沿着避雷器5的绝缘元件布置。这是为了确保避开了多腔室系统的放电电弧终止于保护电极(其为固定电极的一部分或与固定电极连接)，而不是固定电极本身、支架或与固定电极连接或通过一个或几个放电间隙与固定电极分开的放电电极。

在优选实施例中，在绝缘本体纵向上的保护电极的端部(与避雷器的纵向方向一致)应比用于固定避雷器并与保护电极(若提供)连接的固定电极更靠近避雷器自由端上的端电极。在这种情况下，避开了多腔室系统的强力直线放电将走向保护电极而不是固定电极的概率将明显更高。

另外，在优选实施例中，保护电极在从用于固定避雷器并与保护电极连接 (若提供)的固定电极(朝向安装在避雷器的自由端)开始的放电腔室的第一出口之前沿绝缘元件的纵向延伸。出于几个原因，这是优选的。

首先，采用这种配置，绕过多腔室系统的强大直线放电将被引导到保护电极而不是与固定电极连接或通过一个或几个放电间隙与固定电极分离的放电电极的可能性明显更高。其次，这种配置提供了来自放电腔室的第一出口并通过保护电极旁边的放电电弧的自由输出。这防止了这种放电电弧对保护电极的冲击，这将使得工作的放电腔室的数量减少一个。

保护电极可以具有厚度在一个或几个方向上变化的体积。然而，在优选实施例中，保护电极被制造为由金属(例如，钢)片制成的平面电极。电极的这种结构便于其制造。

在一些情况下，放电可以绕过放电电极在避雷器的端电极(固定电极和端电极)之间通过。在这种情况下，端电极将烧坏，并且多腔室系统的放电腔室也将被破坏。避雷器的两个端电极可以配备有上述任何配置的保护电极，以防止这种损坏。在这种情况下，当每个端电极配备有一个或几个保护电极时，对于端电极和多腔室系统都提供了抵抗增强功率的放电电弧的破坏作用的保护。

在一些实施例中，安装在绝缘元件的自由端并被称为端子电极(其不用于固定避雷器)的端电极(图1和2中的电极7)可以设置有保护电极。取决于避雷器和用于保护的电气设备的配置，避雷器的每个端电极可以独立地设置有一个或几个保护电极。

给出所描述的实用新型实施例的示例，以提供其详细说明，而不是限制本实用新型的权利要求所确定的保护范围。所描述的本实用新型的实施例可以以不同的组合进行组合，从而同时实现与这些实施例相关的其他技术结果。

Claims (24)

1.一种具有多腔室避雷器的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器固定在所述绝缘子的一端并与固定在所述绝缘子的另一端的电极形成固定气隙。

2.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器通过由金属制成的支架固定到所述绝缘子上。

3.根据权利要求2所述的绝缘子，其特征在于，所述支架以板的形式制成。

4.根据权利要求2所述的绝缘子，其特征在于，所述支架能附接到要被保护的物体。

5.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子配备有固定单元，所述固定单元将所述绝缘子的参与形成固定气隙的一端固定到要被保护的物体。

6.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子配备有固定单元，所述固定单元将固定到所述多腔室避雷器的所述绝缘子的一端固定到要被保护的物体。

7.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器为曲线形。

8.根据权利要求7所述的绝缘子，其特征在于，细长的绝缘元件具有椭圆形或圆形的一部分形状。

9.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器为直线形。

10.根据权利要求9所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子包括芯棒和使用聚合物制造的绝缘本体。

11.根据权利要求10所述的绝缘子，其特征在于，所述聚合物是硅橡胶，并且所述芯棒使用玻璃纤维制造。

12.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子包括芯棒和使用陶瓷制造的绝缘本体。

13.根据权利要求12所述的绝缘子，其特征在于，使用玻璃纤维以板的形式制成所述芯棒。

14.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述绝缘子配备有用于电力线线路或用于能与电力线线路连接的导体的夹具。

15.根据权利要求14所述的绝缘子，其特征在于，所述夹具布置于所述绝缘子的参与所述固定气隙的形成的一端。

16.根据权利要求14所述的绝缘子，其特征在于，所述夹具布置于所述绝缘子的与所述多腔室避雷器固定的一端。

17.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器包括绝缘元件，其中放电电极位于所述绝缘元件内，其中所述放电电极通向放电腔室，所述放电腔室通向所述绝缘元件的外表面。

18.根据权利要求17所述的绝缘子，其特征在于，所述放电电极以它们在放电腔室中形成放电间隙的方式位于所述绝缘元件中，其中所述放电间隙的尺寸小于用于制造所述绝缘元件并将所述放电间隙与所述绝缘元件的外表面分开的电介质层的厚度。

19.根据权利要求17所述的绝缘子，其特征在于，所述放电腔室的出口远离所述绝缘子。

20.根据权利要求17所述的绝缘子，其特征在于，所述放电腔室的出口垂直于穿过所述绝缘子和所述多腔室避雷器的平面。

21.根据权利要求17所述的绝缘子，其特征在于，细长的绝缘本体配备有沿所述放电电极布置并与所述放电电极相隔一定距离的刚性芯棒。

22.根据权利要求17所述的绝缘子，其特征在于，所述多腔室避雷器在参与形成固定气隙的一端具有端电极，其中，所述端电极直接或通过放电间隙与所述避雷器的一个或多个放电电极连接。

23.根据权利要求16所述的绝缘子，其特征在于，所述夹具具有套管，所述套管从与所述绝缘子相关的侧面可接收所述多腔室的细长的绝缘元件或将所述绝缘子与所述避雷器连接的连接电极，并且所述套管将所述绝缘元件或所述连接电极机械地固定在内部。

24.根据权利要求1所述的绝缘子，其特征在于，绝缘子端部具有开口，所述开口被制造成使得所述多腔室避雷器的细长的绝缘元件或将所述绝缘子和所述避雷器连接的连接电极能插入到所述开口中。