專利名稱：具有一電容器的放電器切斷器總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于放電器的切斷器總成。一旦放電器出現(xiàn)故障，所述放電器即被隔離。更特定而言，本發(fā)明涉及一對由一電容器總成耦合的電端子、一火花隙和一炸藥筒。所述電容器總成包括一電容器，并且與所述火花隙電并聯(lián)。
背景技術(shù)：
通常將避雷器或電涌放電器連接到電線，以便將電涌電流傳送到接地，以防對與放電器相連的線路和設(shè)備造成損害。放電器會對電線上的普通電壓提供高阻抗，但對(例如)雷擊、開關(guān)浪涌電流或暫時過壓引起的突發(fā)高壓情況所造成的浪涌電流提供的阻抗則非常低。浪涌之后，電壓降落，放電器一般會返回高阻抗?fàn)顟B(tài)。但是，一旦放電器出現(xiàn)故障或失效，所述高阻抗?fàn)顟B(tài)便無法恢復(fù)，且放電器會繼續(xù)提供從電線到接地的電通道。最終，線路會因短路情況或配電變壓器故障而損壞，且需要更換放電器。
為了避免線路鎖定，通常將切斷器總成與放電器一起使用，以便將出現(xiàn)故障的放電器與電路分離，并且提供放電器損壞的可見指示。常規(guī)切斷器總成中帶有炸藥，用以破壞電路通道并將電端子物理性隔開。授予Krause的第5,952,910號美國專利、授予Raudabaugh的第5,057,810號及第5,113,167號美國專利，以及授予Putt的第5,434,550號美國專利、授予Cunningham的第4,471,402號美國專利和授予Lenk的第4,609,902號美國專利中揭示了這種切斷器總成的實(shí)例，每個上述專利的主題都以引用的形式并入本文。
遮蓋有聚合物的分布類放電器通常與一個接地端絕緣架組裝，所述絕緣架物理性地支撐所述放電器，并且在放電器操作出現(xiàn)故障的情況下將放電器的接地端與系統(tǒng)接地絕緣。一個接地引線連接器或絕緣器將所述絕緣器的接地端連接到系統(tǒng)中性點(diǎn)或接地線。
在正常操作情況下，放電器分級電流(grading current)會流經(jīng)所述接地引線絕緣器。如果放電器損壞，放電器60Hz故障電流會流經(jīng)已損壞的放電器并流經(jīng)接地引線切斷器，這會使得接地引線切斷器運(yùn)行。所述切斷器與接地分離，從而將已損壞的放電器有效地與接地絕緣。將放電器與接地隔離，這使得所述實(shí)用物可以為用戶提供不間斷的服務(wù)。這也有助于識別已損壞的放電器，以便可以用新的放電器來更換它。
現(xiàn)有的切斷器通常具有一個與火花隙并聯(lián)的分級組件(gradingcomponent)。所述分級組件和火花隙的位置靠近一個起爆裝置，比如一個未起爆的藥筒。分級組件在正常操作情況下傳導(dǎo)放電器分級電流。如果放電器發(fā)生故障，視放電器位置上的所述實(shí)用物系統(tǒng)接地而定，放電器分級電流會從數(shù)毫安上升到數(shù)安培或成千安培。這種高電流會使得電壓在切斷器分級組件上升高。當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定電平時，并聯(lián)的火花隙進(jìn)行火花放電，從而導(dǎo)致藥筒上出現(xiàn)熱量堆積。然后，藥筒起爆并將接地引線連接分離。
所述分級組件通常為低電壓精密電阻器、大功率電阻器或半導(dǎo)體聚合材料。然而，這些分級組件在延長的暫時過壓情況下容易出現(xiàn)故障。分級組件的故障可使得切斷器無法正確起爆。需要一種能提供更可靠的藥筒起爆的切斷器。此外，現(xiàn)有的分級組件往往會在耐受性測試時嚴(yán)重受損，這將導(dǎo)致切斷器的電路完整性惡化。分級組件惡化可能導(dǎo)致降級的時間-電流(time-current)惡化特性。需要一種不會被耐受性測試嚴(yán)重?fù)p壞的分級組件。
需要一種經(jīng)過改善的用于放電器的切斷器總成。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的首要目標(biāo)是提供一種經(jīng)過改善的切斷器總成。
本發(fā)明的另一個目標(biāo)是提供一種用于放電器的切斷器總成，其提供更可靠的藥筒起爆。
本發(fā)明的又一個目標(biāo)是提供一種用于放電器的切斷器總成，其具有不會被耐受性測試嚴(yán)重?fù)p壞的分級組件。
基本上可通過提供一種用于放電器的切斷器總成來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。一個不導(dǎo)電外殼具有被一個內(nèi)腔隔開的第一和第二相對末端。第一電端子連接到第一末端。第二電端子連接到第二末端。一個電容器總成在所述內(nèi)腔中的第一和第二端子之間嚙合并延伸。一個火花隙與第一和第二端子之間的電容器總成電并聯(lián)。一個帶有炸藥的藥筒位于所述內(nèi)腔中，所述藥筒與電容器電并聯(lián)且與火花隙電串聯(lián)。
在另一實(shí)施例中，基本上通過提供一種用于放電器的切斷器總成來實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)。一個不導(dǎo)電外殼具有被一個內(nèi)腔隔開的第一和第二相對末端。第一電端子連接到第一末端。第二電端子連接到第二末端。一個電容器總成在所述內(nèi)腔中的第一和第二端子之間嚙合并延伸。電容器總成包括一個電容器和一個電阻器，二者電串聯(lián)。一個火花隙與第一和第二端子之間的電容器總成電并聯(lián)。一個帶有炸藥的藥筒位于所述內(nèi)腔中，所述藥筒與電容器總成電并聯(lián)且與火花隙電串聯(lián)。所述電容器的電容特性使得電容器可經(jīng)受會損壞線性電阻器的延長的暫時過壓情況，借此提供一種更為可靠的切斷器總成。
本發(fā)明的其他目標(biāo)、優(yōu)點(diǎn)和特征將通過以下詳細(xì)說明而變得顯而易見，所述詳細(xì)說明應(yīng)結(jié)合附屬圖式來理解，其揭示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。


請參閱作為原始揭示案一部分的圖式圖1是一個根據(jù)本發(fā)明的切斷器總成的部分橫截面的側(cè)面正視圖；圖2是沿圖1中線2-2截取的橫截面的仰視平面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電路示意圖，其展示了與火花隙電并聯(lián)的電容器總成；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電路示意圖，其展示了與火花隙電并聯(lián)的電容器；圖5是電容器總成沿一個經(jīng)過本發(fā)明的電容器總成縱軸的平面以橫截面截取的正視圖；且圖6是圖5中的電容器總成的仰視平面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-4所示，本發(fā)明涉及一種用于放電器13的切斷器總成10。不導(dǎo)電外殼21具有第一和第二相對末端91和93，內(nèi)腔27將二者隔開。第一電端子12連接到第一末端91。第二電端子41連接到第二末端93。電容器總成95在內(nèi)腔27中的第一和第二端子12和41之間嚙合并延伸。所述電容器總成包括電串聯(lián)的電容器31和電阻器81。帶有炸藥的藥筒51位于內(nèi)腔27中，所述藥筒與電容器總成95電并聯(lián)。彈簧墊片53接收藥筒51。彈簧墊片53與第一端子12相鄰，且與第二端子41隔開。
首先，請參閱圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明的切斷器總成11包括電連接到放電器13的第一上電端子12、電連接到接地17的第二下電端子或螺栓41。放電器13電連接到電線15，后者代表電力系統(tǒng)。端子12和41相互機(jī)械性耦合且電耦合。
放電器13是常規(guī)放電器，因此不予贅述。所述放電器可根據(jù)授予Raudabaugh的第4,656,555號美國專利來形成，所述專利的主題以引用的形式并入本文。
端子12和41通過支架21相互機(jī)械性連接。支架21可由任何強(qiáng)度適當(dāng)?shù)慕^緣材料制成，比如不導(dǎo)電塑料。所述支架最好由填有玻璃的聚酯材料制成。如上所述，支架21具有底座23和大致從底座23處垂直延伸的墻壁25，墻壁25界定在底座23的表面22與墻壁25的表面28之間延伸的內(nèi)腔27。圓柱形上孔30將腔室27的上端連接到支架表面26。階梯狀下腔室32將腔室27的下端連接到墻壁25的表面28。下腔室32的橫徑大于內(nèi)腔27的橫徑。
在腔室27與下腔室32之間，所述支架具有一個徑向延伸的下環(huán)形凸肩34。上凸肩36在腔室27與上孔30的界面處徑向延伸。
上電端子12具有常規(guī)構(gòu)造，并且具有一個位于腔室27內(nèi)部并與上凸肩36鄰接的頭部38。端子12的帶有外部螺紋的柄部40從所述頭部延伸穿過上孔30，從而使得所述柄部至少部分地從支架21處暴露出來，以便耦合到放電器13。通過這種方式，頭部表面42嚙合上凸肩36，而頭部表面44則暴露在腔室27中。
絕緣體總成11安置在腔室27中。所述絕緣體總成可包括一電容器31、一藥筒51和一彈簧墊片53。彈簧墊片53與端子頭部38的表面44鄰接。彈簧墊片53提供一偏壓力，用以保持腔室27內(nèi)部的絕緣體總成組件的電或物理接觸，并且便于將上端子12電連接到下端子(螺栓)41。接頭55從彈簧墊片53向下延伸進(jìn)入腔室27并接收藥筒51。
電容器31安裝在腔室27中，并且在彈簧墊片53與蓋46的上表面47之間延伸，從而通過導(dǎo)電蓋46在上端子12與下端子41之間提供電連接。圖4展示絕緣體總成11的電路圖，所述絕緣體總成具有一個位于放電器13與接地17之間的電容器31。所述電容器最好由高壓材料制成，比如陶瓷。電容器31最好嵌入絕緣套或陶瓷圈71中，以防止電容器在導(dǎo)致藥筒51放電的火花隙火花放電期間受到碳污染，如圖5所示。電容器總成95包括電容器31和在絕緣套71內(nèi)分別位于所述電容器上方及下方的端子99及97。端子99和97分別具有導(dǎo)電表面82和98(圖6)，以提供從上端子12穿過電容器總成95到下端子41的電連接。絕緣套71可具有一定位在所述套管與端子99、97和電容器31之間界面內(nèi)的RTV型材料，以提高所述界面的介電完整性。
高壓電容器31的電容可消除延長的過壓情況期間的故障，電阻器則無法做到這一點(diǎn)。電阻器故障會使得藥筒在放電器經(jīng)受延長的暫時過壓情況后無法正常起爆。由于高壓電容器31不會在放電器過壓的情況下發(fā)生故障，所以它提供的藥筒起爆更加可靠，借此消除了系統(tǒng)鎖定給實(shí)用物及其用戶帶來的麻煩。與在絕緣器中僅使用的電阻器相比，高壓電容器31在系統(tǒng)過壓情況下為放電器提供了改進(jìn)的暫時過壓能力，借此消除了電容器發(fā)生故障和藥筒不起爆的情況。因此，高壓電容器31改善了放電器13在系統(tǒng)過壓情況下的暫時過壓能力。
高壓電容器31的電和機(jī)械完整性，連同陶瓷圈或絕緣套71良好的介電完整性，會在串聯(lián)的放電器接受耐受性測試時防止嚴(yán)重?fù)p壞。耐受性測試(比如100kA的雷電沖擊負(fù)載)不會嚴(yán)重?fù)p壞具有高壓電容器31的絕緣體總成11的電路完整性。僅使用電阻器的絕緣器可能會被這種負(fù)載嚴(yán)重?fù)p壞，從而導(dǎo)致切斷器總成的電路完整性受損。這種損壞包括降級的時間-電流起爆特性，而這將導(dǎo)致不可靠的藥筒起爆。
與現(xiàn)有的使用電阻器的絕緣體總成相比，具有高壓電容器31的絕緣體總成11起爆的電流電平更低(通常約為數(shù)百毫安)，因?yàn)楦邏弘娙萜骶哂懈咦杩埂．?dāng)放電器13在高阻抗接地或三角形系統(tǒng)構(gòu)型中損壞或者僅部分損壞時，所述高阻抗使得火花隙可火花放電，借此提供更加可靠的藥筒51起爆和更加可靠的絕緣體總成11。
在另一優(yōu)選實(shí)施例中，如圖3所示，電容器總成95具有與電阻器81電串聯(lián)的電容器31，用以提供放電器13與接地17之間的電通道。電阻器81改善電容器對火花隙75火花放電所引起的高頻振蕩的經(jīng)受能力，從而將損壞電容器的可能性最小化。最好電容器31和電阻器81都收納進(jìn)絕緣套71中，以防電容器在放電器操作期間產(chǎn)生的火花隙火花放電期間受到碳污染。
帶有炸藥的藥筒51安裝在腔室27中，與電容器31相鄰。藥筒51沿一根與端子12、41和支架腔室27的縱軸大致垂直的藥筒軸延伸。藥筒51接收位于其頭部61和主體62之間的彈簧墊片接頭55，如圖1所示，以便將腔室27中的藥筒固定在彈簧墊片53近側(cè)。
第二端子或下端子41是一個常規(guī)螺栓。第二端子41具有頭部或蓋46和有螺紋的柄部64。頭部46具有上表面47，其面朝腔室27且與外殼下凸肩34鄰接。端子41通過將其頭部46與外殼下凸肩34嚙合，并通過合適的膠粘劑(比如環(huán)氧化物)56固定在外殼21中。
位于頭部46的凸肩48與墻壁25之間的膠粘劑56將第二端子固定在外殼22內(nèi)部。可以使用任何合適的膠粘劑，但所述膠粘劑最好是一種能在空氣中快速固化的稠密的環(huán)氧化物，以免在制造過程中污染切斷器總成。
墊圈57位于頭部47的凸肩48的上表面與腔室27的下凸肩34之間。所述墊圈進(jìn)一步確保膠粘劑56不會進(jìn)入腔室27而可能損壞切斷器總成的任何組件。
如圖1中所示，在藥筒61的頭部61與下端子41的上表面27之間提供圖3、圖4中示意性顯示的火花隙75?；鸹ㄏ?5在第一端子12與第二端子41之間與電容器31電并聯(lián)，如圖4中所示。在圖3中所示的另一實(shí)施例中，火花隙75與電容器總成95電并聯(lián)。如圖3和圖4所示，藥筒51與火花隙75電串聯(lián)，以使得當(dāng)火花隙在放電器故障期間火花放電時藥筒可以起爆，借此將放電器13與接地17絕緣。
組裝與拆卸圖1和圖2中展示了一個已完全組裝的切斷器總成11。上電端子12插入孔30，以便將支架21連接到放電器13。接著，僅將絕緣體總成11落進(jìn)腔室27內(nèi)的端子12上。使用膠粘劑56墊圈57和下端子螺栓41將固定到支架21的墻壁25而使腔室27密封。接著，讓膠粘劑56固化，從而將切斷器總成11密封進(jìn)腔室27中，借此完成切斷器總成11。
在放電器13正常無故障操作期間，由于放電器的高電阻，所以很少或沒有電流穿過絕緣體總成11。當(dāng)放電器經(jīng)受雷擊或浪涌電流時，放電器會釋放高脈沖電流，所述電流會穿過放電器13和絕緣體總成11。在絕緣體總成內(nèi)部，電流將在藥筒51的彈簧墊片55與下端子41的上表面47之間電弧放電，并放電到接地17。
當(dāng)放電器正常運(yùn)轉(zhuǎn)時，火花隙會為高電流、短期脈沖火花放電，在雷電情況下所述短期脈沖會持續(xù)不到100毫秒，而在開關(guān)電流情況下所述短期脈沖會持續(xù)不到數(shù)毫秒。對于這種短期火花放電而言，所產(chǎn)生的能量不足以激活或起爆藥筒。但是，如果避雷器無法經(jīng)受高壓，則會在足夠長的時間上產(chǎn)生電弧以激活未起爆的藥筒，從而引發(fā)爆炸，將端子12與端子41彼此機(jī)械性分離。爆炸炸藥的力量迫使其中至少一個端子(通常為下端子41)離開外殼21。此舉將放電器13與系統(tǒng)電切斷，并提供需要更換放電器的視覺指示。
雖然選擇了優(yōu)選實(shí)施例來說明本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)了解，可在不脫離隨附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的范疇的情況下，在其中進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于一放電器的切斷器總成，其包括一具有被一內(nèi)腔隔開的第一和第二相對末端的不導(dǎo)電外殼；一連接到所述第一末端的第一電端子；一連接到所述第二末端的第二電端子；一在所述內(nèi)腔中的所述第一和第二端子之間嚙合并延伸的電容器；一與所述電容器電并聯(lián)的火花隙；和一位于所述內(nèi)腔中的帶有一炸藥的藥筒，所述藥筒與所述電容器電并聯(lián)，并且與所述火花隙電串聯(lián)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一彈簧墊片安置在所述電容器與所述第一電端子之間。
3.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一接頭從所述彈簧墊片延伸，用于接收所述藥筒。
4.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述火花隙在所述藥筒的一頭部與所述第二電端子之間形成。
5.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述電容器是一高壓電容器。
6.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述電容器由陶瓷制成。
7.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一膠粘劑將所述第二電端子固定到所述外殼。
8.如權(quán)利要求7所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一墊圈定位在所述第二端子與所述外殼之間，以防止所述膠粘劑進(jìn)入所述內(nèi)腔。
9.如權(quán)利要求8所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼的一內(nèi)表面呈階梯狀，以便接收所述墊圈。
10.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼由一不導(dǎo)電塑料制成。
11.如權(quán)利要求1所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一套管在所述內(nèi)腔中的所述第一與第二端子之間嚙合并延伸，以便接收所述電容器。
12.一種用于一放電器的切斷器總成，包括一具有被一內(nèi)腔隔開的第一和第二相對末端的不導(dǎo)電外殼；一連接到所述第一末端的第一電端子；一連接到所述第二末端的第二電端子；一在所述內(nèi)腔中的所述第一和第二端子之間嚙合并延伸的電容器；和一位于所述內(nèi)腔中的帶有一炸藥的藥筒，所述藥筒與所述電容器電并聯(lián)。
13.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述電容器是一高壓電容器。
14.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述電容器由陶瓷制成。
15.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一彈簧墊片具有一用于接收所述藥筒的接頭，所述彈簧墊片與所述第一端子相鄰并且與所述第二端子間隔開。
16.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一膠粘劑將所述第二端子連接到所述外殼。
17.如權(quán)利要求16所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一墊圈定位在所述第二端子與所述外殼之間，以防止所述膠粘劑進(jìn)入所述內(nèi)腔。
18.如權(quán)利要求17所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼的一內(nèi)表面呈階梯狀，以便接收所述墊圈。
19.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼由一不導(dǎo)電塑料制成。
20.如權(quán)利要求12所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一套管在所述內(nèi)腔中的所述第一與第二端子之間嚙合并延伸，以便接收所述電容器。
21.一種放電器總成，其包括一放電器；一具有被一內(nèi)腔隔開的第一和第二相對末端的不導(dǎo)電外殼；一連接到所述第一末端的第一電端子；一鄰近所述第一電端子安置并具有一由此向下延伸的接頭的彈簧墊片；一在所述外殼的所述第二末端處接地的第二電端子；一在所述內(nèi)腔中的所述彈簧墊片與所述第二端子之間嚙合并延伸的套管；一安置在所述套管中的高壓電容器；一與所述電容器電并聯(lián)的火花隙；和一位于所述內(nèi)腔中并由所述接頭接收的帶有一炸藥的藥筒，所述藥筒與所述電容器電并聯(lián)并且與所述火花隙電串聯(lián)。
22.如權(quán)利要求21所述的放電器總成，其中所述電容器由陶瓷制成。
23.如權(quán)利要求21所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一膠粘劑將所述第二端子連接到所述外殼。
24.如權(quán)利要求21所述的用于一放電器的切斷器總成，其中一墊圈定位在所述第二端子與所述外殼之間，以防止所述膠粘劑進(jìn)入所述內(nèi)腔。
25.如權(quán)利要求24所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼的一內(nèi)表面呈階梯狀，以便接收所述墊圈。
26.如權(quán)利要求21所述的用于一放電器的切斷器總成，其中所述外殼由一不導(dǎo)電塑料制成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于一放電器(13)的切斷器總成(10)。一不導(dǎo)電外殼(21)具有第一和第二相對末端(91)和(93)，一內(nèi)腔(27)將二者隔開。一第一電端子(12)連接到第一末端(91)。一第二電端子(41)連接到第二末端(93)。一電容器總成(95)在內(nèi)腔(27)中的所述第一和第二端子(12)和(41)之間嚙合并延伸。所述電容器總成(95)包括電串聯(lián)的一電容器(31)和一電阻器(81)。一火花隙(75)與所述第一和第二端子(12)和(41)之間的所述電容器總成(95)電并聯(lián)。一帶有炸藥的藥筒(51)位于所述內(nèi)腔(27)中，并且所述藥筒(51)與所述電容器總成(95)電并聯(lián)且與所述火花隙(75)電串聯(lián)。
文檔編號H01T4/02GK1826676SQ200480014871
公開日2006年8月30日 申請日期2004年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月29日
發(fā)明者丹尼斯·倫克, 霍興牛, 約翰·克勞斯, 克雷格·亨西克爾 申請人:豪倍公司