CN104350553B - 具有中心套管的封装式过电压防护放电器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种过电压防护放电器，其具有在封装壳体中夹在端部附件(5)之间的放电元件(2)并且具有穿过壳体的电套管(10)。按照本发明推荐，所述套管(10)与放电元件(2)的纵轴线同轴地布置并且从放电元件(2)至套管(10)的电连接装置导引穿过接地侧的端部附件(5)的贯穿开口(23)。这实现了特别节省空间的布局。

Description

具有中心套管的封装式过电压防护放电器

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前述部分所述的封装式过电压防护放电器。

背景技术

过电压防护放电器是例如用于开关设备的防护系统，其在由于电击或其他部分系统的功能失效出现过电压时将这种过电压传导至大地并因此保护开关设备的其他构件。

这种过电压防护放电器包括一个或多个圆柱形放电元件，它们具有由单独的、同样圆柱形的压敏变阻器元件构成的压敏变阻器柱。压敏变阻器元件具有与电压有关的电阻。在较低电压时，此压敏变阻器元件用作绝缘体。从特定的阈值电压(取决于材料)起，其表现出很好的导电能力。压敏变阻器元件通常由金属氧化物如氧化锌制成。放电元件被限定在端部附件的两端上，该端部附件构成与开关设备和大地的电连接。为了在机械负载下也能保证电连接，压敏变阻器柱必须在压力下被保持在一起。这可以这样进行，拉力元件、例如绳索或杆(优选由玻璃纤维加强的塑料构成)在拉力下被夹紧在端部附件中。该拉力元件在此包围压敏变阻器柱并且因此构成围绕它的笼子。

为了在气体绝缘的开关设备中的使用，过电压防护放电器具有流体密封的壳体，该壳体包围一个或多个放电元件。壳体在此为了提高抗击穿性以流体、大多是六氟化硫填充。该壳体大多由金属构成并且是电接地的。放电元件的端部附件借助导引通过壳体的触点而接地。另一个端部附件通过高压套管与位于壳体的外侧上的触点电连接，该触点用于与开关设备相连。尤其更大的过电压防护放电器常常在其高压侧的端部上具有控制罩，其作为一侧封闭的圆柱体扣装在压敏变阻器的端部上。在最简单的情况中，压敏变阻器柱与端部附件电连接并且接地侧的端部附件与壳盖电连接，因此压敏变阻器柱与壳体形成电连接。然后，通过壳体的接地形成压敏变阻器柱与地的连接。若记录到所出现的放电过程，则变阻器柱必须与设置在流体密封的壳体外部的监测装置相连。为此需要压敏变阻器柱的与壳体分离的接地路径。为了提供该接地路径，则电连接必须与壳体电绝缘地从压敏变阻器柱导引至位于壳体之外的触点。

由本申请人的很早的德国申请(文献号10 2011 077 394.0)已知一种这样设计的过电压防护放电器，其在接地侧壳盖中在放电元件和壳壁之间具有套管。在压敏变阻器柱和套管之间的电连接通过电线形成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种过电压防护放电器，其可以实现更简单的装配和更紧凑的结构形式。

所述技术问题借助本发明的按照权利要求1所述的技术方案解决。

在此，过电压防护放电器具有设置在接地的金属壳体中的放电柱。此放电柱包括放电元件、拉力元件以及接地侧的和高压侧的端部附件。放电元件在端部附件之间借助拉力元件夹紧。此外，过电压防护放电器具有电套管，其具有相对壳体绝缘的从壳体内部至壳体外部的电流路径。按照本发明，套管的纵轴线与放电元件的纵轴线同轴地布置并且放电元件通过连接器件与套管电连接。此连接器件在此构成放电元件和套管之间的电连接，该套管相对接地侧的端部附件电绝缘并且导引穿过接地侧的端部附件中的贯穿口。

通过此套管导引穿过接地侧的端部附件中的贯穿开口，在具有相应的绝缘间距的端部附件旁边不需要用于套管的附加的结构空间，由此过电压防护放电器可以更紧凑地构造。该解决方案在轴向上也导致了更小的尺寸，因为在端部附件内部的结构空间可以用于套管。此外可以简化由放电元件、端部附件和拉力元件以及套管构成的模块的预装配，并且组装由于同轴的布置能够通过简单的插套进行，从而简化了装配。

特别有利的是，壳体设计为流体密封的并且被填充以绝缘气体。尤其当六氟化硫用作绝缘气体时，通过相对空气的更小的绝缘间距可以将过电压防护放电器设计得更紧凑。

在一种有利的结构设计中，此壳体具有壳盖，其上设置接地侧的端部附件。此套管在此导引穿过壳盖。由此，可以将套管和放电柱简单地装配和组装在壳体外。

壳盖优选具有用于补偿壳体内过压力的压力补偿装置。

此外优选的是，壳盖具有可封闭的检查开口。检查开口允许为了维护目的而容易地打开壳体。

还优选的是，壳盖具有用于绝缘气体的充排气装置。借助该充排气装置，该壳体无需打开就能被填充以绝缘气体或为了维护目的将绝缘气体从壳体排出。因此保证了没有绝缘气体泄漏到大气环境中。

通过在壳盖中安装压力补偿装置和/或检查开口和/或充排气装置，可以将壳体设计得更简单。

特别有利地，连接器件具有接地触点和在套管的纵轴线方向上弹性的元件。在此，接地触点具有平坦的支承面(放电元件支承在该支承面上)和用于弹性元件的容纳部。这种构造保证特别可靠的电连接。

在另一种优选的构造中，放电元件通过电绝缘的间隔元件与接地侧的端部附件相间隔。该放电元件由此与端部附件电绝缘。这种间隔元件有利地阻止了在放电元件和端部附件之间的电击穿。

间隔元件特别有利地设计为管形的并且弹性元件至少部分地设置在间隔元件内部。由此可以实现特别紧凑的设计。为了绝缘气体可以进入间隔元件的管内，间隔元件在管壁内具有开口。

接地触点的容纳部优选设计为用于导引间隔元件和/或弹性元件的环形凸缘。通过导引间隔元件和/或弹性元件使装配简化。

在本发明另一种优选的结构设计中规定，接地侧的附件通过壳盖构成。此放电柱的拉力元件在此在接地侧直接锚固在壳盖内，进而放电元件固定在壳盖上。因此，壳盖构成接地侧的端部附件，这特别节省材料。

附图说明

以下结合附图进一步阐述本发明。在附图中：

图1是按照本发明的过电压防护放电器的立体截面图，

图2是具有电套管的壳体盖的立体截面图，

图3是按照本发明的过电压防护放电器的主动零件的接地侧的端部的立体截面图，

图4是按照本发明的过电压防护放电器的备选实施形式。

相互对应的零件在所有附图中标以相同的附图标记。

具体实施方式

在图1中示出按照本发明的过电压防护放电器1(无壳体)的完成安装的接地侧的端部。放电元件2由多个柱状的组装的压敏变阻器元件构成，并且在两个端部附件5(接地侧的和高压侧的端部附件，在此仅示出接地侧的端部附件)之间借助多个拉力元件7(在此仅示出其中一个)被夹紧。拉力元件7平行于放电元件2的纵轴线30布置，并且沿径向围绕纵轴线。通过放电元件2的纵轴线30定义轴向方向。拉力元件7常常由纤维加强的塑料构成并且通过压接、压紧或粘接到拉力元件7上的固定套筒8锚固在端部附件5内。在此处没有示出的放电元件2的高压侧的端部上拉力元件7以相似方式固定在端部附件5上。在放电元件2的接地侧的端侧面上设置盘形的地触点3。在地触点3和端部附件5之间的管状间隔元件17沿轴向将放电元件2与端部附件5隔开，并且因此在地触点3和固定套筒8之间或地触点3和端部附件5之间确保足够的绝缘间距。在此间隔元件17沿轴向伸入端部附件5的圆形的开口23中并且支承在该开口23中的径向凸缘24上。间隔元件17由形状稳定和温度耐受的电绝缘材料制成并且尤其具有高抗弯性能。在此常常使用加强的、尤其是玻璃纤维加强的塑料。通过间隔元件17由电绝缘材料制成，放电元件2相对接地侧的端部附件5电绝缘。地触点3在其背向放电元件2的端侧面上具有环形的凸缘21。其具有相当于间隔元件17的内径的外径，因此凸缘21的位于径向外部的侧面用作间隔元件的导引结构。因此，也被称为有源部件18的、由放电元件2、端部附件5、配备固定套筒8的拉力元件7以及间隔元件17构成的组件可以容易地预装配。图3示出这种有源部件18的接地侧的端部，但是仅示出多个拉力元件7中的一个。

图1还示出壳体的接地侧的壳壁，其由壳盖4构成。套管10导引穿过壳盖4内的开口。套管10在此具有绝缘管13、外部绝缘套筒12、内部绝缘套筒14和套筒导体11。为了装配这种套筒10首先将绝缘管13引入壳盖4的开口中。绝缘管13在此两侧都从开口突出。此时在壳盖4的内侧上将内部绝缘套筒14套装在绝缘管13的突出部分上。绝缘套筒14同样是管状的并且具有相当于绝缘管13的外径的内径。绝缘套筒14在此沿轴向突出超过绝缘管13的壳体内的端部。绝缘管13和内部绝缘套筒14因此与纵轴线30同轴地布置。在壳体的外侧上，外部绝缘套筒12被套装在绝缘杆13的壳体外侧的端部上。外部的绝缘套筒12在此具有环形的凹槽29，该凹槽29容纳绝缘杆13的壳体外侧的端部。外部的绝缘套筒12的环形凸缘28在绝缘管13的径向内侧上沿轴向伸入其中。在此表示为金属销的套管导体11然后从壳体外侧穿过外部绝缘套筒12、穿过绝缘管13至壳体内侧。套管导体11的壳体内侧的端部在此突出超过内部绝缘套筒14，并且伸入壳体中。止挡、例如螺母在套管导体11的壳体外侧端部上限定其进入深度。在套管导体11的壳体内部的端部上放置垫片15，其放置在内部绝缘套筒14上并且由螺母16固定。外部绝缘套筒12在其端面上具有密封装置22，例如是O形环，其将外部绝缘套筒12相对壳体，在此是相对壳盖4并且相对套管导体11密封。因此套管10是从壳体内侧到壳体外侧的气密的电连接装置，该电连接装置相对壳体是电绝缘的。图2示出具有这种已完成安装的套管10的壳盖4。

此外，图1示出具有套管10的壳盖4与有源部件18的组装状态。端部附件5借助螺栓6固定在壳盖4上。内部绝缘套筒14与套管导体11的壳体内部的端部一起在此至少部分地伸入间隔元件17中。通过设置在间隔元件17内部的在地触点3和垫片15之间的弹性元件9(在此是螺旋弹簧)形成在地触点3和套管10之间的电连接装置。因此，地触点3和弹性元件9是连接器件，该连接器件将米饭元件2与套管10电连接。地触点3的凸缘21的径向内侧提供了用于弹性元件9的容纳部，该弹性元件9导引通过这种容纳部并且对中。为了绝缘气体可以进入间隔元件17的内部，在间隔元件17的壁中设置开口20。电流路径此时从放电元件2经过地触点3、弹性元件9、垫片15、螺母16和套管导体11导引至壳体外侧。这种电流路径相对端部附件5和壳体是绝缘的，并且导引穿过端部附件5和壳壁(在此是壳盖4)。

虽然在图1和3中仅分别示出有源部件18和套管10，但按照本发明的过电压防护放电器1还可以在壳体中具有多个有源部件18。然后每个有源部件18配有自身的套管10，其分别与各有源部件18的放电元件2同轴地布置。

图4示出本发明的另外的结构设计。在此，接地侧的端部附件通过壳盖4构成。拉力元件7借助固定套筒8直接固定在壳盖4上，该壳盖4因此构成接地侧的端部附件。壳盖4将壳体19在端侧上封闭。密封装置32在此保证了气体密封性。在壳体19中安置多个有源部件18。每个有源部件18配有自身的套管10。两个有源部件18具有共同的接地侧的端部附件，该接地侧的端部附件在此由壳盖4提供。

壳盖4还具有压力补偿装置25。在压力补偿装置25处，安全膜板26覆盖壳盖4中的环形开口。安全膜板26借助环形法兰31固定在壳体内侧上。密封装置33气体密封地将安全膜板26相对壳盖4密封。若在壳体19内产生过压力，则安全膜板26破裂并且将过压力释放到外部，因此可避免壳体19的损坏。在开口的外侧上的排气底板27将留出的气体偏转至期望的方向。作为压力补偿装置25的替代或补充，壳盖4具有用于绝缘气体的充排气装置和/或检查开口。此用于绝缘气体的充排气装置用于将绝缘气体、例如六氟化硫填充入壳体19中或从壳体排出。此充排气装置在设计成，使得不会有绝缘气体失控地泄漏。检查开口用于、例如出于装配目的、维护目的或控制目的到达壳体19的内部中的元件上，而不必拆开该元件。

Claims (9)

1.一种过电压防护放电器(1)，其具有设置在接地的金属壳体(19)中的、在接地侧和高压侧的端部附件(5)之间借助拉力元件(7)夹紧的放电元件(2)和电套管(10)，该电套管(10)具有相对所述金属壳体(19)绝缘的、从所述壳体(19)内部至所述金属壳体(19)外部的电流路径，其特征在于，所述电套管(10)的纵轴线(30)与所述放电元件(2)的纵轴线(30)同轴地布置，并且所述放电元件(2)通过连接器件(3)与所述电套管(10)电连接，该连接器件(3)设计为配备平坦的支承面的接地触点，所述放电元件(2)支承在所述平坦的支承面上，其中，所述电套管(10)从壳体(19)外部通过接地侧的端部附件(5)的贯穿开口(23)伸入壳体(19)内部并且相对接地侧的端部附件(5)电绝缘，并且其中，间隔元件(17)设计为管形的并且是电绝缘的，所述间隔元件(17)与纵轴线(30)同轴地布置在放电元件(2)的连接器件(3)和端部附件(5)之间，从而通过所述间隔元件(17)使放电元件(2)的连接器件(3)与端部附件(5)相隔开，并且所述电套管(10)的至少伸入到壳体(19)内部的部分和所述连接器件(3)被间隔元件(17)围绕。

2.按照权利要求1所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述壳体(19)设计为流体密封的并且以绝缘气体填充。

3.按照权利要求1所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述壳体(19)具有壳盖(4)，在所述壳盖(4)上设置所述接地侧的端部附件(5)。

4.按照权利要求3所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述壳盖(4)具有用于补偿所述壳体内的过压力的压力补偿装置(25)。

5.按照权利要求3所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述壳盖(4)具有可封闭的检查开口。

6.按照权利要求3所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述壳盖(4)具有用于绝缘气体的充排气装置。

7.按照权利要求1至6之一所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，除了作为接地触点的连接器件(3)，还包括另外的连接器件(9)，该另外的连接器件(9)设计为在所述电套管(10)的纵轴线(30)的方向上的弹性元件，其中，作为接地触点的连接器件(3)具有用于作为弹性元件的另外的连接器件(9)的容纳部(21)，并且作为接地触点的连接器件(3)通过所述弹性元件与所述电套管(10)电连接。

8.按照权利要求7所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，作为接地触点的连接器件(3)的容纳部(21)设计为用于导引所述间隔元件(17)和/或作为弹性元件的另外的连接器件(9)的环形凸缘。

9.按照权利要求3所述的过电压防护放电器(1)，其特征在于，所述接地侧的端部附件(5)通过所述壳盖(4)构成。