CN1675810A - 用于配电网络的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于保护配电网络不受由雷击产生的过电压影响的保护装置(101)。该保护装置包括：第一电极，电连接到待保护的网络；第二电极，连接到接地导体；以及汇聚装置，用于将在两个电极之间产生的电弧导向分散装置。所述保护装置还包括设有置于其中的两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳(102)。该外壳通过排放通道(107)与外部相连通，该排放通道被设计成能够降低由电弧产生的气体的温度，并设有至少一个截面变化。

Description

用于配电网络的保护装置

技术领域

本发明涉及用于保护诸如电器(electrical appliance)、电路或配电网络的电力设备或装备(installation)不受供电失调影响的装置的通用技术领域。

更具体来说，本发明涉及用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的诸如过电压的电压失调影响的装置。

本发明涉及用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置，该保护装置包括：第一电极，电连接到待保护的网络；第二电极，连接到接地导体；以及汇聚装置，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置(fractionation device)，所述保护装置包括用于容纳所述两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳(casing)，该外壳通过至少一个排放通道与外部相连通，设计该排放通道以充分地降低由于形成电弧而产生的气体的温度。

背景技术

已设想出各种类型的装置用以保护配电网络不受过电压的影响。具体来说，当希望保护装备不受其近邻处的雷击效应的影响时，已知的是在该装备的顶部放置气隙型避雷器。

这种装置具有两个电极，一个电极电连接到待保护的相，而另一个电极电连接到接地导体。这两个电极由空气层或含有介电材料的间隙分离开来。在操作过程中，当雷电流经由待保护的相导体到达并产生达到预定值的过电压时，在空气层中或沿着介电材料将出现击穿，并在所述两个电极之间产生电弧。这样形成的短路使得雷电流可以流到大地。

这种类型的避雷器的优点是，它可以排走几十千安培量级的极大雷电流。然而，这种装置也存在两个主要的缺点。

第一个缺点在于：通过电弧来排走所述电流会导致热气、或者甚至是火焰的显著释放，这可能损坏装置的近邻环境。

第二个缺点在于：所产生的电弧导致相与大地之间的短路，并且该电弧在雷电流已过去之后并不自发地熄灭。然后称为持续电流(followcurrent)的电流继续流向大地并可能导致装备变得无法工作。

为克服第一个缺点，尤其是在文献DE-196 04 947中，已经提出将所述两个电极封装在密封的外壳中，以防止排出任何危险材料。然而，这种装置不能有效地切断持续电流，这是因为它们的容量通常是一千安培的量级，而不超过几千安培。

为克服第二个缺点，尤其是在文献DE-44 35 968和DE-44 39 730中，已经提出把按一组平行金属板的形式制成的分散装置放置在电极的邻近处。同时还设置汇聚装置以将电弧导向这组板，在这组板中将电弧分散和冷却，这将使得电弧熄灭，从而切断持续电流。然而，这种保护装置未被封装，并且在它们的操作过程中伴随有火焰的显著释放。

从文献EP-869 118中还了解到一种装置，其设有用于冷却由电弧所产生的气体的膛部(chamber)，该膛部配备有旨在延长气体在膛部中的滞留时间的内隔部。然而，该文献中所提出的方案存在特别庞大的缺点，尤其就避雷器的厚度而言，由于存在膛部，该避雷器的厚度与常规装置的相比尺寸过大。因而该过大的厚度有可能削弱避雷器到常规的标准化电熔丝盘的连接。

发明内容

因此，本发明的目的是提供克服以上所列的各种缺点的方法，并提供一种用于保护配电网络不受过电压影响的新装置，其使得可以对在操作过程中所产生的热气进行极好的冷却，同时被按特别简单和可靠的方式来设计。

本发明的目的还在于，提供一种用于保护配电网络不受过电压影响的新装置，其是特别紧凑型的装置，并可连接到标准装备。

本发明的目的还在于，提供一种用于保护配电网络不受过电压影响的装置，其安全级提高了。

本发明的目的还在于，提供一种用于保护配电网络不受过电压影响的装置，其特别简单并可廉价地构造。

本发明的目的是借助于一种用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置来实现的，该保护装置包括：第一电极，电连接到待保护的网络；第二电极，连接到接地导体；以及汇聚装置，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置，该保护装置包括用于容纳所述两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳，该外壳通过至少一个排放通道与外界相连通，设计该至少一个排放通道以充分降低由于形成电弧而产生的气体的温度，其特征在于所述至少一个排放通道具有至少一个截面变化。

附图说明

根据以下描述和附图，可以更清楚地理解本发明的其他特征和优点，这些附图仅仅是作为例示而给出的，而不意味着任何限制，附图中：

图1是根据本发明的保护装置的横截面图。

图2是沿图1中所表示的保护装置的线II-II所截取的截面图。

图3是根据本发明的另一保护装置的横截面图。

具体实施方式

本发明涉及用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置1、101，该保护装置包括：第一电极3，电连接到待保护的网络；第二电极4，连接到接地导体；以及汇聚装置5，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置6。所述保护装置包括用于容纳所述两个电极3和4、汇聚装置5以及分散装置6的外壳2、102，该外壳2、102通过至少一个排放通道7、107与外界相连通，该排放通道7、107被设计成，提供针对由于在所述两个电极之间形成电弧而产生的流体和残留物的释放的内障部。

这些排放通道7、107中的每一个都这样地形成管路(conduit)，即，这种管路一方面使得可以将任何炽热材料颗粒保持在外壳2内，另一方面使得可以降低由于形成电弧而产生的气体的压力，从而降低其温度。由于这种保护装置包括分散装置6，所以还可保护装备不受持续电流的影响。

排放通道7、107中的每一个都具有的内障部，由至少一个折部(chicane)20、120和/或由至少一个截面变化来有利地形成，所述至少一个折部20、120可形成介于45°到180°之间的角度。

术语“折部”在此意指一种改变气体路线的方向以保证气体弛豫的装置。因此，形成90°角的折部对应于基本上等于直角的弯折，而形成180°角的折部将使得气体按U形折回。

在本发明的范围内，可以通过使通道7、107遵循盘绕路径而由这些通道本身的布置来有利地形成折部。

术语“截面变化”在此意指通道本身的横截面的变化，该变化是通过改变形成通道的管路的尺寸来获得的。

有利的是，所述至少一个通道7、107与分散装置6基本上在同一平面中延伸。

换句话说，分散装置6的对称轴和所述至少一个排放通道7、107的对称轴是基本上共面的。

这种布置使得可以获得这样一种保护装置，即，其厚度E基本上不受排气部件7、107控制，而仅受诸如电极、汇聚装置以及分散装置的“有效”部件控制。

优选地，将分散装置6布置在汇聚装置5与每个排放通道7、107的入口之间。

另外优选地，利用一组平行金属板14来形成分散装置6。然后可以利用两块托板(blade)15来将这些金属板14保持得相隔一段距离，托板15具有接合到位于每块金属板14上的侧凸部16的孔。

汇聚装置5有利地在电极3、4与分散装置6之间限定一倒金字塔空间10。

换句话说，汇聚装置5限定了一导弧空间，该导弧空间大体上具有沿分散装置的方向发散的总体形状。该发散的V形使得可以导引电弧并将它传送到分散装置5。

优选地，外壳2由介电材料(如热固性或热塑性材料，例如聚碳酸酯)制成。

下面对与图1和2对应的另选实施例进行更详细的描述。

如图1和2中所表示的根据本发明的保护装置1包括由介电材料(如热固性或热塑性材料，例如聚碳酸酯)制成的外壳2。具体来说，该外壳2容纳有：两个电极3、4，汇聚装置5，分散装置6，以及两个排放通道7。

更准确地说，在电极3、4之间设有介电部9，而电极3、4被容纳在由汇聚装置5所限定的倒金字塔空间10内。汇聚装置5是一方面借助两个导电部11、另一方面借助两块竖直导电板12来形成的，两个导电部11倾斜成“V”形并在其下端朝向介电部件9会聚，两块竖直导电板12在介电部9的两侧上相互面对。在导电部11与导电板12之间有利地插有绝缘板13。

导电部11由多个平行部17来延伸；分散装置6在多个平行部17之间固定在外壳2中，同时悬于导电部11的上端上。该分散装置6是利用一组平行的竖直金属板14来形成的，这些金属板14由两块托板15保持得相隔一段距离，而这两块托板15位于金属板14的两侧并具有接合到位于每块金属板14上的侧凸部16的孔。这些板14基本上平行于平行部17；端板14与对应的平行部17之间的距离基本上等于把这些板14分开的间隙。电极3、4中的一个电极连接到待保护的配电网络，而另一个电极连接到接地电极。

两个排放通道7与设置在外壳2内的凹部相对应，并关于经过介电部9的竖直平面对称。它们中的每一个都具有一小截面的水平的第一部分18，其在分散装置6的出口处悬于板14的上端之上。该第一部分18在经过形成约90°角的折部20之后汇合到具有加宽截面的竖直的第二部分19。第二部分19通入截面更大的竖直的第三部分21，该第三部分21具有与第二部分19的相比偏向外壳2的边沿的回转轴。最后，该第三部分21通入小截面的竖直的第四部分22，第四部分22一方面自由地与外壳2的外界相连通，另一方面具有与第三部分21的回转轴相比偏向外壳2的边沿的回转轴。

在操作过程中，例如，当雷电流经由待保护的网络的导体到达并产生达到预定值的过电压时，在两个电极3、4之间形成电弧。然后利用汇聚装置5将该电弧导向分散装置6，以切断持续电流。借助于折部20和构成针对排放通道7的内障部的各部分18、19、21、22之间的截面变化，进而将由于形成电弧而产生的流体和残留物的可能释放保持在外壳2中。最终，该保护装置1既不会向其邻近环境释放炽热材料，也不会向其邻近环境释放燃烧气体。因此可将其安装于大部分应用中。

图3表示根据本发明的保护装置101的另一变型例，其与保护装置1原理上的不同在于，其配备的外壳102具有形状更复杂的两个排放通道107。每个排放通道107相对于分散装置横向延伸，并由水平的第一部分118形成，第一部分118在分散装置的出口处开始，并如上所述地在经过形成约90°角的第一折部120之后汇合到下行的竖直第二部分119。第二部分119沿分散装置延伸并止于形成约45°角的第二折部122处，并通入朝向外壳102的中央的下腔部中。该腔部121还连接到与第一部分119相平行地延伸的上行的竖直第三部分123，所述第二部分具有基本上等于或近似于所述第一部分119的长度。在经过形成约90°角的第三折部124之后，所述第二部分123通入截面减小的水平的第四部分125，第四部分125与外壳102的外侧自由相通。

可在每个折部120、124处设置倒角，以通过减小通道107的截面来改变其截面。

保护装置101的总体操作类似于上述操作。

本发明还独立涉及用于保护配电网络不受尤其由于雷击而导致的过电压影响的装置1、101，该保护装置包括：第一电极3，电连接到待保护的网络；第二电极4，连接到接地导体；以及汇聚装置5，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置6，所述保护装置包括用于容纳所述两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳2、102，其特征在于，所述外壳经由两个排放通道与外侧相通，这两个排放通道被相对于分散装置基本上对称地布置在分散装置的两侧，所述两个通道与分散装置基本上在同一平面中延伸。该装置的这种完全对称的结构提供了改进，尤其是就紧凑性而言。

尽管已根据具体示例性实施例对本发明进行了描述，但是，本发明显然无论如何都不限于这些实施例，而是将覆盖落入本发明范围的所述装置及其组合的技术等同物。

工业应用体现

本发明的工业应用在于，设计、制造和使用用于进行保护以不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置。

Claims (11)

1、一种用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置(1、101)，该保护装置包括：第一电极(3)，电连接到待保护的网络；第二电极(4)，连接到接地导体；以及汇聚装置(5)，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置(6)，所述保护装置包括用于容纳所述两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳(2、102)，该外壳通过至少一个排放通道(7、107)与外部相通，该至少一个排放通道(7、107)被设计以充分降低由于形成电弧而产生的气体的温度，其特征在于所述至少一个排放通道(7)具有至少一个截面变化。

2、如权利要求1所述的保护装置，其特征在于所述至少一个通道(7、107)与分散装置(6)基本上在同一平面中延伸。

3、如权利要求1或2所述的保护装置(1、101)，其特征在于所述至少一个排放通道(7)具有至少一个折部(20、120)。

4、如权利要求3所述的保护装置(1、101)，其特征在于所述至少一个折部(20、120)形成45°到180°之间的角度。

5、如权利要求1到4中的任何一项所述的保护装置(1、101)，其特征在于所述分散装置(6)布置在汇聚装置(5)与排放通道(7)的入口之间。

6、如权利要求1到5中的任何一项所述的保护装置(1、101)，其特征在于所述分散装置(6)是利用一组平行金属板(14)来形成的。

7、如权利要求5所述的保护装置(1)，其特征在于所述金属块(14)被利用两块托板(15)保持得相隔一段距离，该托板(15)具有接合到位于每块所述金属板上的侧凸部(16)的孔。

8、如权利要求1到7中的任何一项所述的保护装置(1)，其特征在于所述汇聚装置(5)限定一导弧空间，该导弧空间大体上具有沿所述分散装置的方向发散的总体形状。

9、如任一前述权利要求所述的保护装置，其特征在于所述排放通道(107)至少包括第一和第二部分(119、123)，该第一和第二部分(119、123)基本上平行并具有基本上相等或至少相似的长度，所述部分通过腔部(121)相连通。

10、如权利要求9所述的保护装置(1、101)，其特征在于所述排放通道(107)相对于所述分散装置横向延伸。

11、一种用于保护配电网络不受尤其是由于雷击而导致的过电压影响的装置(1、101)，所述保护装置包括：第一电极(3)，电连接到待保护的网络；第二电极(4)，连接到接地导体；以及汇聚装置(5)，其能够将在所述两个电极之间产生的电弧导向分散装置(6)，所述保护装置包括用于容纳所述两个电极、汇聚装置以及分散装置的外壳(2、102)，其特征在于，所述外壳经由两个排放通道与外部相连通，该两个排放通道被相对于所述分散装置基本上对称地布置在所述分散装置的两侧，所述通道与所述分散装置基本上在同一平面中延伸。