專利名稱：電涌放電器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電涌放電器裝置，該裝置包括多個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電器單元，各單元包括一堆多個(gè)圓柱形電涌放電器元件，電涌放電器元件最好由金屬氧化物非線性電阻材料(例如ZnO片)制成，依次在兩個(gè)端電極之間沿電涌放電器元件的軸向排列，四周環(huán)繞著聚合材料制成的細(xì)長外殼。
在需要大量ZnO片并聯(lián)連接來保護(hù)例如高壓直流電(HVDC)站中的串聯(lián)電容器或中性母線的應(yīng)用場合，外殼在機(jī)械和電方面的要求很高，因而外殼構(gòu)成電涌放電器造價(jià)很重要的一部分。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供上述那種電涌放電器裝置，但其中電涌放雷器單元外殼的造價(jià)可以大大降低。按照本發(fā)明，達(dá)到這個(gè)目的的具體作法是將各電涌放電器單元彼此毗鄰并聯(lián)配置成一行或多行，再將一行中的各電涌放電器單元在兩個(gè)平行的金屬支撐桿之間的軸向上擠壓，兩平行的金屬支撐桿則借助于延伸在兩桿之間的連接元件固定連接起來。本發(fā)明中的特殊支架設(shè)計(jì)能經(jīng)濟(jì)有效地以機(jī)械的方式夾持大量并聯(lián)的ZnO片堆，并為各ZnO片提供所需要的接觸壓力。這樣就無需對各片堆的外殼提出特殊機(jī)械要求，只需給各堆提供在電氣上承受室外環(huán)境的表面保護(hù)層(最好是收縮性聚合物)即可。
本發(fā)明經(jīng)過特別適當(dāng)?shù)倪M(jìn)一步研究，將一個(gè)或多個(gè)ZnO堆可能失靈所造成的后果減小到最小程度。這是通過下列措施達(dá)到的首先將支架設(shè)計(jì)得使在電氣上并聯(lián)連接的各排ZnO堆只在一個(gè)點(diǎn)上并聯(lián)連接，從而避免電流從多于一個(gè)方向輸送;其次將支架的電氣接頭安置得使其中一個(gè)片堆過載時(shí)，即發(fā)生短路時(shí)，有逆并行電流通路存在，同時(shí)電流所產(chǎn)生的力將所形成的電弧沿支架吹到端接頭配備有電阻材料(例如鋼)制成的角形避雷器的另一側(cè)，從而使電弧在受控狀態(tài)下燃燒，而不致給環(huán)境帶來不必要的風(fēng)險(xiǎn)。
吹弧的好處還在于，無需將各片堆接頭的尺寸按預(yù)期的短路電流的整個(gè)持續(xù)時(shí)間設(shè)計(jì)。同時(shí)聚合物材料不致在整個(gè)短路期間直接受電弧的影響，從而限制了事故所造成的后果。
由于支架起了所要求的機(jī)械支撐作用，因此可以將各片堆上的聚合物層減少到最少程度，并可選取例如在高溫(120-150℃)下機(jī)械性能變壞的那一種。這大大改善了ZnO片的冷卻過程，而且減少了重復(fù)的能量應(yīng)力(energystresses)之間所需要的時(shí)間，從而大大提高了處理高的臨時(shí)過電壓的能力。
按照本發(fā)明的進(jìn)一步研究，為避免各片堆與支撐桿連接的間斷點(diǎn)從而給吹弧沿支架進(jìn)行創(chuàng)造條件，可以在各片堆的端電極之間設(shè)專用的金屬桿。
現(xiàn)在參看


一些實(shí)施例，由此更詳細(xì)地說明本發(fā)明的內(nèi)容。
附圖中圖1示出了按本發(fā)明設(shè)計(jì)的電涌放電器裝置第一實(shí)施例的側(cè)視圖;
圖2、3和4分別示出了圖1裝置的頂視圖(圖2)、左視圖(圖3)和右視圖(圖4);
圖5示出了用以將電涌放電器單元連接到裝在圖1裝置中的夾持支架的連接件;
圖6、7和8示出了裝置支架中的各連接部件;
圖9、10和11分別示出了按本發(fā)明設(shè)計(jì)的電涌放電器裝置第二實(shí)施例的側(cè)視圖(圖9)、頂視圖(圖10)和左視圖(圖11);
圖12、13和14按與圖9-11相同的方式示出了該電涌放電器裝置的第三實(shí)施例;
圖15、16和17按與圖9-11相同的方式示出了本發(fā)明電涌放電器裝置的第四實(shí)施例。
圖1-4中所示的電涌放電器裝置包括本發(fā)明十個(gè)電氣上并聯(lián)連接的電涌放電器單元1。各電涌放電器單元包括一堆電涌放電器元件，這些元件最好取圓柱形ZnO片的形式。片堆配備有金屬制成的端電極2，片堆周圍圍繞著收縮性聚合材料制成的絕緣外殼3。這個(gè)外殼是通過收縮直接加到片堆上的，因而使外殼與電涌放電器元件之間緊密接觸。
十個(gè)電涌放電器單元裝在一個(gè)支架中，彼此毗鄰并聯(lián)排成平行兩排，每排五個(gè)電涌放電器元件。一排中的各電涌放電器單元在兩個(gè)平行的金屬支撐桿4a、4b之間受擠壓，兩平行金屬支撐桿4a、4b還在電氣上起并聯(lián)連接各電涌放電器單元的作用。在所示的實(shí)施例中，這些桿由方形截面的鋁桿構(gòu)成。支撐桿4a、4b由陶瓷或聚合物材料制成的支撐絕緣子6支撐著。
電涌放電器單元的端電極2和兩個(gè)支撐桿4a、4b是借助于專用的壓件7在電氣上連接起來的，壓件7同時(shí)確保充分的夾持力。圖5示出了這種壓件是如何設(shè)計(jì)的。壓件7由一個(gè)用螺母9固定到電涌放電器單元的端電極2上的銷釘8所組成。銷釘?shù)淖杂啥嘶腴_設(shè)在支撐桿46上的一個(gè)孔并支撐著螺母10，螺母10有一個(gè)環(huán)形凹口，凹口中配置著兩個(gè)對置著的盤簧11。在裝配的過程中，將螺母10上緊，直到與盤簧接觸為止，從而無論支撐桿如何老化和溫度如何變化都能在片堆上保持足夠的壓力。
兩排電涌放電器元件中的下支撐桿4a、5a固定裝設(shè)在兩個(gè)橫腳桿12a、12b上，橫腳桿12a、12b則由配置在安裝底座上的支撐絕緣子13支撐著。
各腳桿用其一端處的絕緣連接件14和其另一端處的不絕緣連接件18固定到下支撐桿4a、5a上。圖6示出了絕緣連接件的設(shè)計(jì)。絕緣連接件包括銷釘15，銷釘15擰入支撐絕緣子6的下端附件中，并貫穿開設(shè)在支撐桿4a和腳桿12b上的孔。桿4a和12b之間是借助于絕緣套管16實(shí)現(xiàn)絕緣的，絕緣套管16套在銷釘上，絕緣套管16本身又套有兩個(gè)空心圓柱形絕緣元件17，絕緣元件17則各配置在腳桿的各側(cè)上。圖7所示的不絕緣的連接件18中，絕緣元件17用鋁墊圈19代替。腳桿12a和12b要不然也可以用絕緣材料制成，在這種情況下可以省去絕緣元件16、17和墊圈19。
兩排電涌放電器單元的一端分別配置著一條下連接桿21和一條上連接桿22。上連接桿22在電氣上和在機(jī)械上將兩個(gè)上支架桿4b和5b連接起來，下連接桿21也以同樣的方式將兩個(gè)下支架桿4a和5a連接起來，連接桿21、22的中心配置著連接件23、24，用以將電涌放電器裝置連接到要保護(hù)的物體上。
在兩排電涌放電器單元的另一端，上支架桿4b和5b在機(jī)械上用連接桿30彼此連接起來，如圖8中所示。連接桿30的一端用固定螺釘31和金屬墊圈32與其中一個(gè)支架桿5b連接起來。連接桿30的另一端用螺釘33以絕緣的方式固定到另一支撐桿4b上，螺釘33套有絕緣管34和兩個(gè)筒形絕緣元件35。連接桿30要不然也可以用絕緣材料制成，在這種情況下，可以省去絕緣元件34、35和墊圈32。
如果電涌放電器單元內(nèi)發(fā)生故障，接著有短路電弧產(chǎn)生，則電涌放電器單元的聚合物外殼會爆裂，于是電弧轉(zhuǎn)向電涌放電器單元外。由于腳桿12a、12b和連接桿30只與平行兩排中的一排電涌放電器單元的支撐桿電接觸，加到短路電弧上的電流只從一個(gè)方向流過。由于發(fā)生故障的那排中支撐桿上的電流因此變成逆并行，因而電弧會受到電磁力的影響，電磁力快速將其沿支撐桿移到位于支撐桿兩端的角形避雷器38。
為橋接起弧通路的間斷點(diǎn)從而使電弧便于通過，可以在電涌放電器單元的端電極之間設(shè)專用的金屬桿。圖1示出了兩個(gè)這種金屬桿37的例子，圖中用虛線表示。
圖9-11所示的本發(fā)明電涌放電器裝置的第二實(shí)施例包括20個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電器單元1，電涌放電器單元1是成對分組配置的，其中各組中的兩個(gè)單元裝設(shè)在彼此的頂部，且一起擠壓在兩個(gè)由支撐絕緣子6固定在一起的支撐桿4a和4b之間。該裝置由兩排平行的電涌放電器組組成，每一排有五組電涌放電器。在各排的一端(以下稱連接端)，所有四個(gè)支撐桿4a、4b、5a、5b由外部接線40連接在一起，且一起形成并聯(lián)連接中的其中一個(gè)連接桿。另一個(gè)連接桿由單獨(dú)的導(dǎo)體41所組成，它將不同組的兩個(gè)電涌放電器單元之間的連接點(diǎn)連接起來，。各腳桿12b和連接桿30分別獨(dú)立地與兩個(gè)下支撐桿4a、5b和兩個(gè)上支撐桿4b、5b在兩組電涌放電器單元離連接最遠(yuǎn)的一端機(jī)械連接，在電氣上只和其中一排電涌放電器單元連接。這樣就避免了從兩個(gè)方向?qū)赡苡械亩搪冯娀」╇?。在各排的同一端，所有支架桿4a、4b、5a、5b和分立導(dǎo)體41都配備有角形避雷器38。
圖12-14中所示的電涌放電器裝置包括28個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電器單元1，和圖9-11的裝置一樣地成對分組配置。在圖12-14的實(shí)施例中，不需要支撐絕緣子來固定結(jié)構(gòu)，而支架桿4a、4b、5a、5b則借助于金屬架42a、42b夾持在支架的兩端。為防止從兩個(gè)方向輸送電流，金屬架42b和支架離連接端最遠(yuǎn)的一端的腳桿12b只與其中一排中的其中一個(gè)支撐桿電接觸。
圖15-17所示的電涌放電器裝置包括16個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電器單元1，這些電涌放電器單元按與圖9和10裝置同樣的方式成對分組配置。在圖15-17的實(shí)施例中，支撐桿4a、4b、5a、5b的各端借助于金屬垂直連接桿43a、43b而被夾持?；谏鲜鐾瑯拥睦碛桑_桿12b、連接桿30和連接桿43b只與其中一排中的一個(gè)支撐桿電連接。
與圖1-4和圖9-11的實(shí)施例相反，圖12-14和圖15-17所示的實(shí)施例不需要任何支撐絕緣子來夾持各結(jié)構(gòu)?？墒菫槭怪Ъ芨鞫颂幍慕饘偌芘c連接導(dǎo)體41和角形避雷器的接線之間保持足夠的絕緣距離，在上述后兩個(gè)實(shí)施方案中，必須增加整個(gè)結(jié)構(gòu)的寬度或長度。
權(quán)利要求
1.一種電涌放電器裝置，包括多個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電器單元(1)，各電涌放電器單元包括一堆多個(gè)圓柱形電涌放電器元件，該電涌放電器元件最好由金屬氧化物非線性電阻材料制成，依次在兩個(gè)端電極(2)之間沿電涌放電器元件的軸向排列，四周環(huán)繞著聚合材料制成的細(xì)長外殼(3)，其特征在于，電涌放電器單元(1)彼此毗鄰并聯(lián)配置成一排或數(shù)排，從而將這排中的各電涌放電器單元在兩個(gè)平行的金屬支撐桿(4a，4b)之間的軸向上擠壓，兩平行的金屬支撐桿(4a、4b)則借助于延伸在兩桿之間的連接元件(6)而彼此固定起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，用以將電涌放電器裝置連接到電網(wǎng)的連接件(23，24)連接到在該排的一端的支撐桿(4a，4b)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，支撐桿(4a，4b)在所述排的另一端處配備有角形避雷器(38)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，包括兩排或兩排以上的電涌放電器單元(1)，各電涌放電器單元(1)彼此毗鄰配置，其特征在于，不同排的支撐桿(4a，4b，5，5b)用電絕緣和不絕緣的連接件(14，18，30)彼此機(jī)械連接起來，使得加到可能有的橫貫電涌放電器單元(1)的短路電弧的電流只從一個(gè)方向輸送，電磁力的作用迫使電弧向著有故障的所述排的角形避雷器(38)上。
5.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，電涌放電器單元(1)分組配置，每組包括兩個(gè)共軸線配置的單元，這些組組成的各排中的兩個(gè)支撐桿(4a，4b)彼此電氣和機(jī)械連接起來，形成并聯(lián)連接中的一個(gè)連接桿，不同組中的兩個(gè)電涌放電器單元(1)之間的連接點(diǎn)通過一個(gè)形成并聯(lián)連接的另一個(gè)連接桿的獨(dú)立導(dǎo)體(41)互連起來。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述獨(dú)立導(dǎo)體(41)和各支撐桿(4a，4b)各自離連接件(23，24)最遠(yuǎn)的一端配備有角形避雷器(38)。
7.根據(jù)以上任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，所述連接件(6)由支撐絕緣子組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述連接件(6)由金屬材料組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有多個(gè)并聯(lián)連接的電涌放電單元的電涌放電器裝置，在其支架上裝有一個(gè)聚合物外殼。支架的上下部分由例如桿組成，這些桿都包括在電路中。這些桿例如由陶瓷或聚合物材料制成的支撐絕緣夾持著。支架結(jié)構(gòu)確保了電涌放電器單元各ZnO片堆的機(jī)械固定和各片之間的必要接觸壓力。支架的電氣接頭系安排得使其中一個(gè)片堆中發(fā)生引起短路的故障時(shí)，電流所產(chǎn)生的力將所形成的電弧沿桿吹到設(shè)有例如鋼電阻材料制成的角形避雷器的另一端。
文檔編號H01T4/14GK1073034SQ9211066
公開日1993年6月9日 申請日期1992年9月11日 優(yōu)先權(quán)日1991年9月16日
發(fā)明者J·隆德奎斯特, L·施騰斯特倫, S·阿克法爾 申請人:瑞典通用電器勃朗勃威力公司