电晕环避雷器的制造方法_3

文档序号:9650781阅读:来源:国知局
2或附接构件7的端部。在一些实施方案中,可以通过电线而在第一主电极4与围绕物体中的一些物体之间提供连接,在该情况下,可以不存在放电5。一个或多个电极可以具有凸起,该凸起旨在减小电极之间和/或电极与物体之间的火花放电电击的距离,从而减小放电电压,并且增加精确地通过放电间隙(该间隙通过凸起形成)来提供放电的可能性。
[0040]如果在安装了电晕环的电子设备或输电线的元件处出现了雷电放电导致的过电压,则由于具有不同电势的第一主电极4与接收连接至绝缘层2的电子设备或输电线的元件的电势的导体1分开,所述电极4维持不同于雷电电势的电势,并且因为电极4与导体1之间的电势差足以形成表面放电,所以沿着绝缘层2的表面扩展了反极性的表面放电6。
[0041]为了使得根据本发明的电晕环作为避雷器工作,沿着在第一主电极与伸长导体之间的绝缘层的表面的表面放电的放电电压小于穿过在第一主电极与伸长导体之间的空气间隙的放电的放电电压。通过空气间隙的放电电压可以用下述公式确定:
[0042]UB^ 500H,
[0043]其中,Η-以米计的放电空间(间隙)的长度,
[0044]UB_以kV计的放电电压。
[0045]沿着覆盖金属导体的介电层(绝缘层)的表面放电的放电电压可以通过例如下述公式确定:
[0046]UCK=c.S0.2.(b/“ ε0))0.4
[0047]其中,c-考虑绝缘层和金属导体的形状的因数,S-表面放电的长度,b_绝缘层的厚度,ε -相对介电常数,ε ο-绝对介电常数(其等于8.85*10 12F/m)。
[0048]显然,通过改变绝缘层的厚度以及其相对介电常数,可以选择表面放电的放电电压将小于穿过空气间隙的放电电压的组合,因为空气间隙的放电电压近似线性地取决于其长度,而表面放电的放电电压具有弱得多的对于表面放电的长度的依赖性,具体而言,弱至
0.2的幂。基于此,能够提供这样的条件:沿着电晕环,放电将发生在绝缘层的表面上,而不直接发生至伸长导体或安装了电晕环的电子设备或输电线的元件。
[0049]根据图3所示的另一实施方案,电晕环进一步包括多个中间电极9,其设置在绝缘层2上。沿着在最接近第一主电极的中间电极与第一主电极之间的绝缘层的表面的放电间隙的长度小于沿着在第一主电极与伸长导体之间的绝缘层的表面的放电间隙的长度。在该情况下,沿着在第一主电极与中间电极之间的绝缘层的表面的表面放电的放电电压应当小于在第一主电极与伸长导体之间的空气放电的放电电压,从而使得雷电放电过电压导致的放电可以沿着绝缘层表面伸展而不直接穿过空气间隙伸展。
[0050]从一个中间电极(包括最接近第一主电极的中间电极和距离第一主电极最远的中间电极)到伸长导体或任何连接至伸长导体的元件的放电也可以经过空气间隙而发生,然而,对于本发明的目的而言,表面放电被视为是优选的。应当注意,在中间电极之间的放电、中间电极与主电极之间的放电以及中间电极与伸长导体之间的放电并不一定仅是表面类型的放电;此外,其可以在距离绝缘层表面一定距离处(即,在空气中)伸展。图3显示了放电类型的组合是可能的,即,放电10发生在距离中间电极与第一主电极4之间以及中间电极9本身之间的表面一定距离处,而在最接近附接构件7的中间电极与伸长导体1之间可以观察到沿着绝缘层2的表面伸展的放电11。
[0051]参考图4,中间电极12可以设置在绝缘层2之上,并与层2稍稍分离。例如通过将电极12的端部引入至由介电材料制造的端帽14中,而在电极12之间设置放电室,所述端帽具有限定了放电室的底壁和侧壁。放电室的出口优选地设置为与底部相对。因为介电端帽14通过其底部部分附接至绝缘层2,所以发生在介电端帽14内的放电室中的、在凸起到放电室中的中间电极12的端部之间的放电13,优选地在与连接至导体1的元件相对的方向上,从伸长导体1离开放电室。然而,一个或多个放电室的出口可以指向导体或连接至导体的元件。
[0052]例如仍使用介电端帽,则放电室也可以设置在中间电极12与第一主电极4之间以及中间电极12与第二主电极8之间。主电极可以自身凸起至介电端帽的放电室中,或者主电极可以具有接头,所述接头旨在设置在距主电极一定距离处的放电室中创建放电间隙(如同一个电极)。图4显示了第二主电极8与导体1直接连接,但是在一些实施方案中,可以不提供这样的连接,并且从电极8到导体1或连接至导体1的元件的过电压放电可以沿着绝缘层2的表面伸展,或者直接穿过空气间隙伸展。
[0053]在其它实施方案中,至少一个中间电极可以设置为至少部分在绝缘层中,并且如果第一主电极也设置为至少部分在绝缘层中,则暴露在绝缘层表面的放电室可以设置在中间电极与第一主电极之间。如果电晕环包括设置为至少部分在绝缘层中的第二主电极,并且与伸长导体电接触,则暴露在绝缘层表面的放电室也可以设置在中间电极与第二主电极之间。当至少两个中间电极设置为至少部分在电晕环的绝缘层中时,暴露在绝缘层表面的放电室也可以设置在相邻的中间电极之间。在这样的情况下,放电室自身形成在绝缘层中,同时电极凸起至放电室中以便在彼此之间提供放电间隙。这样的放电室的出口通常是将放电室联接至绝缘层表面的孔洞。
[0054]图5显示了电力输电线,其包括电线杆18 (该电线杆具有绝缘体15);至少一个火线19,其通过紧固件连接至绝缘体15 ;以及两个电晕环20,其用于将绝缘体15附近的电场强度发散,所述绝缘体作为输电线的元件(也可以在另一电子设备中利用)。电晕环20根据上述实施方案中的任一个配置,因此,其也为输电线提供针对雷电放电过电压的保护。在一些实施方案中,对于一个绝缘体或对于另一输电线的元件,可以安装一个电晕环或多于两个电晕环。
[0055]当针对电线19发生雷电放电时,过电压穿过紧固件而传向绝缘体15的下尖端17。电晕环20使用紧固件组件7安装在尖端17上,所述电晕环具有被绝缘层覆盖的伸长导体,在绝缘层的顶部设置有第一主电极4。因为电晕环的伸长导体和第一主电极被绝缘层分开,并且伸长导体具有与安装了伸长导体的绝缘体尖端的电势相等的电势,所以在导体与第一主电极之间存在雷电放电过电压,这样如果该电压超过击穿电压,则沿着绝缘层表面引起表面放电6。由于表面放电,下电晕环的主电极4的电势变得接近尖端17的电势,从而接近电线19的电势。
[0056]因为分别安装在绝缘体15的尖端16和17上的上和下电晕环20的第一主电极4之间的电势差现在接近于雷电放电过电压,所以在电极4之间发生电性空气放电5。在一些实施方案中,电极4可以通过电线或额外的电极而彼此连接。
[0057]此外,由于上电晕环的第一主电极4与导体之间的电势差建立为接近过电压,表面放电6也沿着上电晕环20的绝缘层表面扩展,进入紧固件组件7以及绝缘体15的上尖端16(其与输电线的接地的电线杆连接)。因为放电的扩展和雷电放电过电压的传输发生得足够快,所以全部的所述放电可能同时存在,由此从雷电接收的电荷传向地面。当工频电压穿过零时,电弧熄灭,并且输电线恢复其工作能力,同时电晕环保持准备好将下一次雷电放电过电压转向地面。
[0058]电晕环通过紧固构件(其可以是电晕环的一部分,或者可以是设置在尖端上的元件)安装在绝缘体上。为确保所述设备的可用性,希望创建下述条件:沿着第一主电极与伸长导体和/或紧固构件之间的绝缘层的表面的表面放电的放电电压小于穿过第一主电极与伸长导体和/或紧固构件和/或绝缘体之间的空气间隙的放电的放电电压。
[0059]允许限定的电晕环(尤其是,伸长导体和/或绝缘层)的必要机械属性的特性之一是抗弯刚度。例如,其可以根据图6和图7所示的方法来确定。根据该方法,电晕环20的一部分处于不弯曲的直线状态下(例如,具有绝缘的伸长导体),或者用于将电晕环产生为直线形的工件被放置在两个支撑件21上,两个支撑件21设置为彼此距离L,L等于例如电晕环的厚度d(例如,具有绝缘的伸长导体的厚度)的10至20倍,即,例如在图6和图7所示的优选变化形式中,L = 20d(因为电晕环在多数情况
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