基于电晕稳定触发型过电压保护间隙的智能组合式避雷器，由一个电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌避雷器的串联而成，电晕稳定触发型过电压保护间隙包括上、下绝缘壳体、上、下端法兰构成气体腔体，在腔体内设置有上、下圆台电极构成的主放电间隙，在上、下绝缘壳体之间安装有环状第三电极，环状第三电极具有“斜Z”字型端面，环状第三电极具有与上圆台电极侧平面、下圆台电极分别对应的两个端面。本发明省去一般触发型保护间隙的雷电过电压能量耦合复杂触发电路，能够使得带外串触发型过电压保护间隙的组合式避雷器具有比现有间隙避雷器更优良的过电压保护水平，降低外串间隙避雷器的冲击击穿电压，显著提高外串间隙避雷器的电压保护水平。
1.具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：
由电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌避雷器单元串联而成；
所述的电晕稳定触发型过电压保护间隙包括上、下绝缘外壳(1、2)及设置在上、下绝缘
外壳(1、2)两端的上、下端法兰(7、8)构成的气压为10 ～10或10～10Pa量级的密闭壳体、‑1 ‑5或真空度为10 ～10 Pa量级的密闭壳体，在上、下绝缘外壳(1、2)内的上、下端法兰(7、8)上分别设置有上、下导流杆(5、6)，上、下导流杆(5、6)上分别安装有端面为圆台型的上、下电极(3、4)，上、下电极(3、4)之间构成主放电间隙，在上、下绝缘壳体(1、2)之间安装有环状第三电极(9)，环状第三电极(9)一端伸出绝缘外壳、位于绝缘外壳内的一端设置有“斜Z”字型的端面，环状第三电极(9)的“斜Z”字型端面具有与上电极(3)的圆台型侧平面平行的上金属端面(10)，以及与下电极(4)的圆台型侧平面相对的下金属尖端面(11)，同时在上、下端法兰(7、8)上位于上、下导流杆(5、6)周围靠近上、下绝缘外壳(1、2)内壁分别安装有上、下屏蔽罩(12、13)；
所述的氧化锌避雷器单元由多个氧化锌非线性电阻片(17)串联而成，通过绝缘填充胶(18)固定安装在绝缘伞裙外套中，在串联的电阻片(17)上、下端分别设置有通过避雷器上、下法兰(14、20)与串联的电阻片(17)电连接的避雷器上、下电极(15、19)，串联的电阻片外侧安装有绝缘伞裙外套(16)；
电晕稳定触发型过电压保护间隙的下电极与氧化锌避雷器的上电极相连，电晕稳定触发型过电压保护间隙的上电极与被保护电力设备的上端相连，氧化锌避雷器的下电极与被保护电力设备的下端相连。
2.根据权利要求1所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的密闭壳体内的介质为空气、氮气或氩气，或者密闭壳体内为真空介质环境。
3.根据权利要求1所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的上、下电极(3、4)的圆台与水平面的夹角θ1、θ2为15°～60°。
4.根据权利要求1、2或3所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的环状第三电极(9)“斜Z”字型端面的下金属端面为尖端面(11)，使得触发型保护间隙处于电晕放电状态，同时，环状第三电极(9)“斜Z”字型端面的上金属端面(10)与上电极(3)圆台型侧平面相对应的面积大于环状第三电极(9)“斜Z”字型端面的下金属尖端面(11)与下电极(4)圆台型侧面相对应的面积。
5.根据权利要求4所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的环状第三电极9“斜Z”字型端面的上金属端面(10)与上电极(3)圆台型侧面之间的距离不小于环状第三电极(9)“斜Z”字型端面的下金属尖端面(11)与下电极(4)圆台型侧面之间的距离。
6.根据权利要求4所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的环状第三电极(9)的上金属端面(10)为圆环状结构，环宽与上电极(3)的圆台型侧面宽度相等。
7.根据权利要求6所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的上金属端面(10)圆环状结构的环宽为5‑10mm。
8.根据权利要求4所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的环状第三电极(9)的下金属尖端面(11)为圆环状结构。
9.根据权利要求8所述的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器，其特征在于：所述的下金属尖端面(11)圆环状结构的环宽为1‑3mm。
电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电力、电子与通信、高速信息化铁路输电等领域的高性能过电压保护间隙避雷器，特别涉及一种具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器。
背景技术
[0002] 高性能外串间隙的避雷器是交直流输电、高速信息化铁路系统重要的、新型过电压防护器件，国内外外串间隙避雷器的放电间隙大多采用工作在大气环境中，由于大气环境的放电间隙的缺点是脉冲击穿电压高、分散性大，且易受环境影响，尤其是在空气湿度较大或雨水天气时，例如10kV输电系统，外串间隙避雷器的过电压保护间隙的间隙距离约在30‑50mm，脉冲放电电压达高达100kV，这就对10kV系统电力设备的耐压提出了比较高的要求；110kV输电系统，外串间隙避雷器的过电压保护间隙的间隙距离约在500mm，其脉冲放电电压高达500kV以上。因而在实际运行过程中，经常出现雷击时外串间隙避雷器不动作的状况，致使电力设备(诸如，绝缘子)发生击穿(或沿面闪络)而引发电力事故。
[0003] 随着电力、高速信息化铁路等的发展需求，对带外串间隙的避雷器提出了更高的要求，主要包括要求：(1)外串间隙的交流/直流耐受电压高、而冲击击穿/闪络电压低。(2)外串间隙避雷器有足够强的后续工频或直流电弧抑制能力；(3)外串间隙避雷器有较高的雷电冲击保护水平，与保护对象具有良好的绝缘配合特性。目前，外串间隙避雷器还不能满足上述性能要求，其性能指标还有待提升。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种可以省去雷电能量的主动耦合触发回路，且还能够提高过电压保护间隙的电压保护水平，同时又在工程中便于应用的具有极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙的组合式避雷器。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：由电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌避雷器单元串联而成；
[0006] 所述的电晕稳定触发型过电压保护间隙包括上、下绝缘外壳及设置在上、下绝缘1 3 4 5
外壳两端的上、下端法兰构成的气压为10～10或10 ～10Pa量级的密闭壳体、或真空度为‑1 ‑5
10 ～10 Pa量级的密闭壳体，在上、下绝缘外壳内的上、下端法兰上设置有上、下导流杆，上、下导流杆上安装有端面为圆台型的上、下电极，上、下电极之间构成主放电间隙，在上、下绝缘壳体之间安装有环状第三电极，环状第三电极一端伸出绝缘外壳、位于绝缘外壳内的一端设置有“斜Z”字型的端面，环状第三电极的“斜Z”字型端面具有两个与上电极的圆台型侧平面平行的上金属端面，以及与下电极的圆台型侧平面相对的下金属尖端面，同时在上、下端法兰上位于上、下导流杆周围靠近上、下绝缘外壳内壁上安装有上、下屏蔽罩；
[0007] 所述的氧化锌避雷器单元由多个氧化锌非线性电阻片串联而成，通过绝缘填充胶固定安装在绝缘伞裙外套中，在串联的电阻片上、下端均设置有通过避雷器上、下法兰与串联的电阻片电连接的避雷器上、下电极，串联的电阻片外侧安装有绝缘伞裙外套；
[0008] 电晕稳定触发型过电压保护间隙的下电极与氧化锌避雷器的上电极相连，电晕稳定触发型过电压保护间隙的上电极与被保护电力设备的上端相连，氧化锌避雷器的下电极与被保护电力设备的下端相连。
[0009] 所述的密闭壳体内的介质为空气、氮气、氩气或其混合气体。
[0010] 所述的上、下电极的圆台型角度θ1、θ2为15°～60°。
[0011] 所述的环状第三电极“斜Z”字型端面的上金属端面与上电极圆台型侧平面相对应的面积大于环状第三电极“斜Z”字型端面的下金属尖端面与下电极圆台型侧面相对应的面积。
[0012] 所述的环状第三电极“斜Z”字型端面的上金属端平面与上电极圆台型侧面之间的距离不小于环状第三电极“斜Z”字型端面的下金属尖端面与下电极圆台型侧面之间的距离。
[0013] 所述的环状第三电极的上金属端平面为圆环状结构，环宽与上电极的圆台型侧面宽度相等。
[0014] 所述的上金属端平面圆环状结构的环宽为5‑10mm。
[0015] 所述的环状第三电极的下金属尖端面为圆环状结构。
[0016] 所述的下金属尖端面圆环状结构的环宽为1‑3mm。
[0017] 本发明将极简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌非线性电阻单元串联组成带外串触发型间隙的避雷器，极简易的电晕稳定触发型过电压保护间隙的上、下电极以及环状触发电极密闭在气体或真空环境下，环状触发电极和上、下电极之间的触发电极为一“Z”字体电极，环状第三电极“斜Z”字型的上金属端平面与上电极的圆台型侧面平行，而环状第三电极“斜Z”字型的下金属尖端面与下电极的圆台型侧面平行，在雷电过电压作用时，环状第三电极的下金属尖端面与下电极之间分得的脉冲电压远大于第三电极的上金属端平面与上电极之间的脉冲电压，环状第三电极的尖端面与下电极之间率先放电，产生的带电等离子体进入上电极与下电极之间的间隙中，致使过电压保护间隙的上电极和下电极发生击穿放电，这种结构一方面提高了过电压保护间隙的保护水平，另一方面由于结构简单，省去了主动触发型过电压保护间隙的过电压能量耦合触发电路，非常便于工程化应用，同时又解决了现有间隙避雷器电压保护水平差的难点问题。
附图说明
[0018] 图1是本发明外串间隙避雷器实施例的结构示意图。
[0019] 图2是极简易结构的电晕稳定触发型过电压防护间隙的结构示意图。
[0020] 图3是本发明环状第三电极的结构示意图。
[0021] 图4为本发明氧化锌避雷器单元的结构示意图。
[0022] 1、上绝缘外壳，2、下绝缘外壳，3、上电极，4、下电极，5、上导流杆5，6、下导流杆6，7、上端法兰7，8、下端法兰，9、环状第三电极，10、上金属端面，11、下金属端面，12、上屏蔽罩，13、下屏蔽罩，14、避雷器上法兰，15、避雷器上电极，16、绝缘伞裙外套，17、电阻片，18、填充胶，19、避雷器下电极，20避雷器下法兰。
具体实施方式
[0023] 下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
[0024] 参见图1，2，本发明是由电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌避雷器单元串联而成的组合式避雷器；
[0025] 所述的电晕稳定触发型过电压保护间隙包括上、下绝缘外壳1、2及设置在上、下绝1 3 4 5
缘外壳1、2两端的上、下端法兰、7、8构成的气压为10 ～10或10～10Pa量级的密闭壳体或‑1 ‑5
者是真空度为10 ～10 Pa量级的密闭壳体，密闭壳体内的气体介质为空气、氮气、氩气或其混合气体。在上、下绝缘外壳1、2内的上、下端法兰7、8上设置有上、下导流杆5、6，上、下导流杆5、6上安装有端面为圆台型的上、下电极3、4，上、下电极3、4之间构成主放电间隙，在上、下绝缘壳体1、2之间安装有环状第三电极9，环状第三电极9一端伸出绝缘外壳、位于绝缘外壳内的一端设置有“斜Z”字型的端面，环状第三电极9的“斜Z”字型端面具有两个与上电极3的圆台型侧平面平行的上金属端面10，以及与下电极4的圆台型侧平面相对的下金属尖端面11。由于环状第三电极(9)“斜Z”字型端面的下金属端面为尖端面(11)，可以使触发型保护间隙处于电晕放电状态，因而使得触发型过电压保护间隙具有优良的过电压保护特性。另外，在上、下端法兰7、8上位于上、下导流杆5、6周围靠近上、下绝缘外壳1、2内壁上安装有上、下屏蔽罩12、13；
[0026] 参见图4，所述的氧化锌避雷器单元由多个氧化锌非线性电阻片17串联而成，通过绝缘填充胶18固定安装在绝缘伞裙外套16中，在串联的电阻片17上、下端均设置有通过避雷器上、下法兰14、20与串联的电阻片17电连接的避雷器上、下电极15、19，串联的电阻片外侧安装有绝缘伞裙外套16；
[0027] 电晕稳定触发型过电压保护间隙的下电极与氧化锌避雷器的上电极相连，电晕稳定触发型过电压保护间隙的上电极与被保护电力设备的上端相连，氧化锌避雷器的下电极与被保护电力设备的下端相连。
[0028] 参见图2，3，本发明的电晕稳定触发型过电压保护间隙的上、下电极3、4的结构形式为圆台型，其电极材料为钨铜、铜铬等合金，上、下电极3、4的圆台型角度θ1、θ2为15°～60°；本发明的环状第三电极9的上金属端平面10为圆环状结构，环宽与上电极3的圆台型侧面宽度相等，圆环状结构的环宽为5‑10mm，且圆环状结构与上电极3的圆台型侧面相互平行；环状第三电极9的下金属尖端面11也为圆环状结构，环宽为1‑3mm，尖端面圆环结构与下电极4的圆台型侧面相对，环状第三电极9的下金属尖端面的面积远小于环状第二电极9的上金属端平面圆环的面积。
[0029] 本发明可用于电力、电子与通信等技术领域。
[0030] 本发明不同于现有带外串间隙的组合式避雷器的最显著特点是：(1)采用基于气体或真空环境的具有简易结构的电晕稳定触发型过电压保护间隙与氧化锌避雷器，具有自动耦合过电压能量的机构，且电晕稳定触发型过电压保护间隙的触发电极为一特殊设计的“Z”字型圆环状电极，利用特殊结构设计的环状触发电极与上、下电极之间的电场畸变或分布电容等效应，使得过电压保护间隙具有在不降低现有间隙避雷器交流/直流耐受电压情况下，可以显著降低外串电晕稳定触发型保护间隙的组合式避雷器的冲击击穿电压、缩短响应时间的显著特点。(2)将上、下电极以及具有“斜Z”字型端面的环状第三电极密闭在气体或真空环境下，环状第三电极的上金属端平面与上电极的圆台型侧面平行，而环状第三电极的下金属尖端面与下电极的圆台型侧面平行，且环状第三电极的上金属端平面与上电极的圆台型侧面相对应的面积远大于环状第三电极的下金属尖端面与下电极圆台型侧面相对应的面积。在雷电过电压作用时，环状第三电极的下金属尖端面与下电极圆台型侧平面之间分得的脉冲电压远大于第三电极的上端平面与下电极的圆台型侧面之间的脉冲电压，环状第三电极的下金属尖端面与下电极圆台侧面之间率先放电，产生的带电等离子体进入上电极与下电极之间的间隙中，致使过电压保护间隙的上电极和下电极发生击穿放电，这种结构一方面提高了过电压保护间隙的保护水平，另一方面由于结构简单，省去了主动触发型过电压保护间隙的过电压能量耦合触发电路，非常便于工程化应用，同时又解决了现有间隙避雷器电压保护水平差、响应时间长的难点问题。
