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高压绝缘体和使用所述绝缘体的高压电力线
    技术领域 本发明涉及一种高压绝缘体， 其可用于保护电厂或高空电力线和电力网络中的高 压导体。本发明还涉及一种使用这种绝缘体的高压电力线 (HEPL)。
     背景技术 已知的高压支撑绝缘体包括绝缘肋式芯 ( 特别是由陶瓷制成的 )， 该绝缘肋式芯 具有脊部以及在其端部具有用于将绝缘体固定到高压导体和支撑结构上的金属凸缘 ( 参 考 High voltage techniques.Ed.D.V.Razevig， Moscow， ″ Energiya″ Publishing House， 1976， p.78)。
     现有技术的绝缘体的缺点包括在雷电过电压的情况下， 金属凸缘之间的空气间隙 会出现闪络， 然后在施加到高压导体上的操作频率电压的影响下， 闪络会转换为操作频率 的电弧， 从而可能破坏绝缘体。
     还 已 知 一 种 用 于 保 护 上 述 绝 缘 体 不 出 现 这 样 的 电 弧 的 技 术 方 案。 该 方 案 包 括 利 用 所 谓 的 保 护 间 隙(见 “High voltage techniques” .Ed.D.V.Razevig， Moscow，″ Energiya″ Publishing House， 1976， p.287)， 所述保护间隙利用金属棒形成， 金属棒与绝缘体以并联方式电连接， 且在棒之间形成火花放电空气间隙。每个火花放电间 隙的长度小于沿绝缘体表面的泄露路径， 且小于空气间的闪络的长度。 因此， 在过电压的情 况下， 不是跨越绝缘体形成闪络， 而是跨越棒之间的空气间隙形成闪络， 从而操作频率的电 弧在棒之间燃烧， 而不跨越绝缘体表面。利用这种保护间隙的绝缘体的缺点包括跨越间隙 的闪络导致连接电网的短路的事实， 因此必须紧急关闭包含特定绝缘体的高压电厂。
     还已知一种包括两个绝缘体的绝缘体串， 其中两个绝缘体在其金属连接端上固定 有作为防止电弧形成的保护装置的棒。与上述绝缘体相反， 这种绝缘体串在绝缘体之间额 外地包括固定到链条形式的金属链上的第三中间棒电极 ( 例如见美国专利 No.4,665,460， H01T004/02， 1987)。因此， 在这种绝缘串中， 代替单一的火花放电空气间隙， 形成两个这样 的间隙。这一特征能够在某种程度上增强配备有电弧保护棒的绝缘体串的灭弧能力， 并在 单相对地短路的情况下， 保证适度的持续电流 ( 几十安培的数量级 ) 的灭弧。但是该设备 不能对超过 100A 的电流灭弧， 在雷电过电压情况下， 对于两相对地短路或三相对地短路通 常会出现这种电流。
     从技术观点看， 与本发明最接近的现有技术是具有圆柱绝缘芯和螺旋脊部的绝缘 体。在绝缘芯的端部， 固定第一金属电极和第二金属电极， 而在绝缘芯的内部设置引导电 极。电极具有位于圆柱体的中心部分中的金属凸起， 该凸起露出到绝缘芯的表面并作为中 间电极 ( 参考俄国专利 No.2107963， H01B17/14， 1998)。在这样的绝缘体中出现雷电过电 压的情况下， 跨越圆柱绝缘芯、 沿着从所述第一金属电极通过中间电极至所述第二金属电 极的螺旋路径形成放电。 由于闪络路径的长度增大， 因此操作频率电压不形成电弧， 因此包 含该绝缘体的电厂继续工作而不会关闭。从而除了其主要功能之外， 这样的绝缘体还提供 避雷功能， 即作为避雷器。
     但是， 由于在严重的大气污染和 / 或潮气聚集的情况下， 以及在高过电压 ( 超过 200kV) 的情况下， 放电不是沿着长螺旋路径而是沿着最短轨迹形成， 从而在脊部之间形成 空气间隙击穿， 因此现有技术的绝缘体作为避雷器的效果有限。 在这种情况下， 绝缘体失去 其作为避雷器的功能， 因为与传统的绝缘体相同， 该绝缘体中的闪络转换为电弧。此外， 位 于绝缘芯的中心部分中的金属凸起缩短了泄露路径， 因此减小了该绝缘体的允许电压。因 此， 其作为绝缘体的效果也有限。
     还已知利用高压绝缘体 ( 用于将导体固定到例如塔或杆的支撑物上 ) 和用于保 护这样的绝缘体的避雷器 ( 例如参考已转让给本发明的申请人的俄国专利 No.2248079， H02H9/06， 2005) 的 组 合 的 各 种 HEPL。 特 别 地， 已 知 包 括 避 雷 器 的 HEPL， 其被配置为 不 同 的 冲 击 避 雷 器 并 且 并 联 到 绝 缘 体 ( 例 如 见 US 5,283,709， H02H001/00， 1994， 和 RU2002126810， H02H9/06， 2004)。
     对于与所提出的技术方案最接近的现有技术， 可以说明的 HEPL 公开在俄国专利 No.2096882， H02G7/00， 1997 中 ( 已转让给本发明的申请人 )。现有技术的 HEPL 包括支撑 物、 通过金属固定设备固定到支撑物的绝缘体、 操作在高压下的至少一个导体， 其中导体通 过耦合装置连接到绝缘体， 用于保护绝缘体免受雷电过电压的装置， 所述装置被配置为冲 击避雷器。
     如果适当地选择和连接冲击避雷器， 则现有技术的 HEPL 能够保证高可靠性的避 雷功能。但是， 需要使用大量冲击避雷器实质上增加了 HEPL 的复杂性， 同时相应地增大了 制造和装配成本。 发明内容 本发明实现的第一个目的是开发一种制造和操作成本适中的高压绝缘体， 其能够 可靠且有效地执行绝缘体和避雷器的功能。通过这样的配置， 本发明的绝缘体将用于保护 操作在高压下的电力线元件， 例如高压 HEPL 导体， 以及变电站或其他电气设备中的电线或 电缆。
     相应地， 本发明的另一个目的是开发一种具有改进的技术和经济特征的高压电力 线 (HEPL)， 即与现有技术的 HEPL 相比， 当操作在雷电过电压时其具有高工作可靠性和简化 设计 ( 以及相应的较低成本 )。本发明的另一个技术成果是增强了电力传输的可靠性。
     本发明的上述第一个目的可以通过开发一种用于保护电气设备或电力线中的高 压导体的高压绝缘体来实现， 所述绝缘体是单一绝缘体或者是绝缘体堆叠或串的部件。所 述绝缘体包括绝缘芯和包括第一和第二紧固元件的固定设备， 所述紧固元件位于绝缘芯的 相对端部。第一紧固元件被配置为直接或通过耦合装置连接到高压导体或所述绝缘体堆 叠或串的前一高压绝缘体的第二紧固元件上。第二紧固元件被配置为连接到电力线的支 撑物或所述绝缘体堆叠或串的后一高压绝缘体的第一紧固元件上。 本发明的绝缘体的特征 在于， 其额外包括包含 m(m ≥ 5) 个电极的多电极系统 (MES)， 所述电极机械连接到绝缘芯。 MES 电极位于绝缘芯的端部之间， MES 电极被配置为在雷电过电压的作用下， 在第一紧固元 件和与其相邻的一个或多个电极之间、 在相邻的电极之间、 以及在第二紧固元件和与其相 邻的一个或多个电极之间形成放电。
     相邻的 MES 电极之间的距离， 即火花放电间隙的长度 g， 是基于这些间隙所需的击
     穿电压来选择的。 更具体而言， 根据绝缘体的电压级别及其预期应用， 以及当使用绝缘体时 将处理的过电压的类型 ( 即感应过电压或者来自于直接雷击的过电压 )， 选择的长度可以 在 0.5mm 至 20mm 的范围内。对于本发明的大范围的实际应用， g 的优选值对应几毫米。
     考虑几个因素来确定 MES 电极的数量 m， 这些因素包括绝缘体的电压级别和这种 绝缘体的预期应用， 将处理的绝缘体的过电压的类型、 流过过电压的电弧中的电流范围， 以 及用于灭弧的条件 ( 例如在 RU2299508， H02H3/22， 2007 中描述了这些条件 )。如下所述， 使电极的最小数量等于 5 是有利的， 但是， 在电弧中存在高电流的情况下， 本发明的绝缘体 中的电极总数可以增加到 200 或以上。 但是 ( 对于本领域技术人员应当是显然的 )， 在绝缘 体中引入大量电极将导致显著减小绝缘体的爬电距离， 从而导致显著削弱其绝缘特性， 包 括减小绝缘体可以采用的允许最大电压。
     为了避免引入包含大量电极的 MES 的不理想的后果， 提出对绝缘体配备额外的能 够补偿由 MES 引起的绝缘体爬电距离缩短的装置。该补偿装置优选地配置有至少在一部分 电极 ( 形成 k 对相邻电极， 其中 3 ≤ k ≤ m-1) 之间沿绝缘表面的泄露路径， 所述泄露路径 的长度超过所述相邻电极之间的空气放电空隙的长度以及一个所述电极的长度。 本发明的 范围包括多个补偿装置的实施例。应当根据采用的高压绝缘体及其特定的工作条件选择 k 的特定值和所述装置的特定实施例。 根据本发明的一个示例性实施例， MES 电极具有 T 形轮廓。换言之， 每个电极配备 有窄腿， 电极通过窄腿固定到绝缘芯上， 每个电极还配备有朝相邻电极定向的宽梁。 该实施 例中的补偿装置由包围在电极的腿之间的绝缘芯部件和电极之间的空气间隙构成。
     在可选实施例中， 电极嵌入绝缘体中， 同时补偿装置由分离电极与绝缘体表面的 绝缘体材料层和形成在相邻电极之间并到达绝缘体表面的切口 ( 即槽形或圆孔形 ) 形成。 为了增大相邻电极之间沿绝缘表面的爬电距离， 每个切口的深度优选地超过电极嵌入的深 度。为了同样的目的， 深于电极的切口段的相对侧之间的距离应优选地超过靠近绝缘体表 面的切口的宽度， 即使切口的宽度在径向方向中变化。
     可选地， 补偿装置可以配置有至少一个位于绝缘体表面上 ( 例如绝缘芯的表面 上 ) 的绝缘元件。该单一绝缘元件或每个绝缘元件的位置在空间上分离电极与绝缘体表 面。根据一个实施例， 每个绝缘元件带有单一电极， 从而在该实施例中， 有 m 个从绝缘体表 面凸起的绝缘元件。
     在其他实施例中， 一个或多个， 在一般情况下是 n 个绝缘元件 (n ≥ 1) 可以被造型 为从绝缘芯的表面凸出的一个或多个螺旋绝缘脊部。 电极可以设置在一个或多个绝缘脊部 上和 / 或剩余 ( 分离的 ) 绝缘元件上 ( 即每个剩余绝缘元件带有单一电极 )。在后一种情 况下， 绝缘元件的最大总数是 m+n。
     如果使用至少一个螺旋绝缘脊部来承载一个或多个电极， 则电极设置在所述至少 一个单独的或多个螺旋绝缘脊部的端 ( 或前 ) 表面上。在这种情况下， 在每个电极对之间 优选地形成位于绝缘脊部中的切口。
     还可以利用各种绝缘体来实现本发明， 包括具有基本上为圆柱形、 截锥形或平盘 形的绝缘芯的绝缘体。如果本发明的绝缘体具有带有至少一个绝缘脊部的盘形绝缘芯， 那 么所述脊部优选地从下 ( 底 ) 盘表面凸出。
     还可以通过所提出的用于保护电气设备或电力线中的高压导体的高压绝缘体的
     第二基本实施例来实现第一目的， 其中所述绝缘体是单一绝缘体或者是绝缘体堆叠或绝缘 体串的部件。所述绝缘体包括绝缘芯和包括第一紧固元件和第二紧固元件的固定设备， 所 述紧固元件位于绝缘芯的相对端部。 第一紧固元件被配置为直接或通过耦合装置连接到高 压导体或所述绝缘体堆叠或串的前一高压绝缘体的第二紧固元件上。 第二紧固元件被配置 为连接到电力线的支撑物或所述绝缘体堆叠或串的后一高压绝缘体的第一紧固元件上。 本 发明的绝缘体的特征在于， 其额外包括包含 m(m ≥ 5) 个电极的多电极系统 (MES)， 所述电 极机械连接到绝缘芯， MES 电极被配置为在相邻的 MES 电极之间形成放电。MES 与绝缘体泄 露路径成直角， 并沿着环绕绝缘体的操作频率电场的一条或多条等势线。所述绝缘体还包 括第一和第二耦合电极。 第一和第二耦合电极中的每一个与绝缘芯在空间上被空气间隙分 离， 并且第一和第二耦合电极中的每一个通过其第一端部以流电方式或通过空气间隙而分 别与第一紧固元件和第二紧固元件电连接， 以及通过其第二端部通过空气间隙分别与 MES 的第一端部和第二端部电连接。
     在过电压的情况下， 通过第一耦合电极在 MES 的一端 ( 即其端电极之一 ) 施加高 压电势， 同时通过第二耦合电极对 MES 的另一端施加低电势。
     MES 的位置垂直于操作频率电场， 即垂直于绝缘体的泄露路径轨迹， 基本上不减小 爬电距离。因此， 在该基本实施例中， MES 的安装不需要任何用于补偿爬电距离的缩短的装 置， 从而可以提供低成本的绝缘体， 同时保证其作为绝缘体和避雷器的高可靠性。 如果绝缘体具有圆锥绝缘芯， 则 MES 应设置在所述本体 ( 绝缘芯 ) 的下 ( 平 ) 表 面上。如果盘式绝缘体 ( 也称作盖销式绝缘体 ) 由位于盘形绝缘芯的下侧上的同心脊部形 成， 则可以沿着绝缘芯的周边设置 MES。但是， MES 优选地位于所述芯的脊部的下 ( 平 ) 表 面上。
     在可选的绝缘体实施例中， MES 包括沿着至少两条等势线设置的至少两个部分， 等 势线彼此间隔并且处在与绝缘体泄露路径成直角的方向中。这些 MES 部分通过位于所述部 分的端部并且不与固定设备的紧固元件连接的接口电极相接口。 接口电极对通过流电方式 或者通过空气间隙互连。为了实现这一实施例， 也可以采用具有圆锥绝缘芯的绝缘体。但 是， 在这种情况下， 有利的使用在盘形绝缘芯的下侧上具有同心脊部的盘式绝缘体。然后 MES 的每个部分可以设置在同心脊部之一的端面上。
     为了实现本发明的第二个目的， 提出一种高压电力线 (HEPL)， 包括支撑物， 单一绝 缘体和 / 或组装在绝缘体堆叠或串中的多个绝缘体， 以及至少一个高压导体， 所述高压导 体直接或通过耦合装置连接到所述单一绝缘体和 / 或绝缘体堆叠或串的第一绝缘体所包 含的固定设备的紧固元件上。 每个单一绝缘体或每个绝缘体堆叠或串通过与所述支撑物相 邻的其固定设备的紧固元件固定到支撑物之一上。 HEPL 中采用的绝缘体的至少其中之一是 对应于上述任一实施例的根据本发明的绝缘体。因此， 由于至少一个绝缘体 ( 优选地， HEPL 的每个支撑物有至少一个绝缘体 ) 除了执行其基本功能之外， 还具有避雷功能， 因此获得 了上述的当工作在雷电过电压下时增强工作可靠性的目的， 同时简化了 HEPL 的设计， 从而 不再需要采用独立的避雷器。
     附图说明
     以下将参考附图， 其中 ：图 1 在轴向剖面中显示绝缘体的第一实施例， 该绝缘体具有螺旋脊部和 T 形金属 板形式的电极 ；
     图 2 是图 1 所示的绝缘体的剖面图 ；
     图 3 在轴向剖面中显示绝缘体的第二实施例， 该绝缘体具有螺旋脊部和嵌入脊部 中的短金属圆柱体形状的电极 ；
     图 4 是图 3 所示的绝缘体的剖面图 ；
     图 5 是图 3 和 4 所示的绝缘体的螺旋脊部的一个实施例的局部放大剖面图 ；
     图 6 是图 3 和 4 所示的绝缘体的螺旋脊部的另一个实施例的局部放大剖面图 ；
     图 7 是在其绝缘芯的表面上设置有绝缘元件的棒式绝缘体的主视图 ；
     图 8 是沿着图 7 所示的绝缘体的电极的线的局部放大剖面图 ；
     图 9 是盘式绝缘体的局部剖面主视图， 其中盘式绝缘体的盘形绝缘芯的下侧上具 有螺旋脊部 ；
     图 10 是图 9 所示的绝缘体的仰视图 ；
     图 11 是图 9 和图 10 所示的绝缘体的局部放大剖面主视图 ；
     图 12 在前剖面图中显示与图 11 中相同的绝缘体部件 ； 图 13 是圆锥形绝缘体的主视图 ( 为清楚起见显示为具有透明部件 )， 该圆锥形绝 缘体具有沿着绝缘芯的下边缘设置的中间电极 ；
     图 14 是图 13 所示的绝缘体的仰视图 ；
     图 15 是构成 HEPL 的绝缘体串的一部分的本发明的绝缘体的透视图 ( 为清楚起见 显示为具有透明部件 ) ；
     图 16 是盘式绝缘体的局部剖面主视图， 其中盘式绝缘体的盘形绝缘芯的下侧上 具有同心脊部 ；
     图 17 是图 16 所示的绝缘体的仰视图 ；
     图 18 是本发明的 HEPL 的实施例的简化局部视图 ； 以及
     图 19 是本发明的 HEPL 的另一个实施例的简化局部视图。
     具体实施方式
     图 1 和 2 显示了由硬介电材料 ( 例如陶瓷 ) 制成的单圆柱支撑绝缘体 100， 其具有 包含螺旋绝缘脊部 3 的圆柱绝缘芯 2。该绝缘体用于在例如图 18 所示类型的 HEPL 中保护 高压导体 ( 受到高压的导体 )1。借助于包括第一 ( 上 ) 紧固元件 ( 未显示 ) 和第二 ( 下 ) 紧固元件 15 的金属固定设备， 绝缘体被分别连接到高压导体 1 和接地的导电支撑物 16( 见 图 18)。
     根据本发明的第一主要实施例， 绝缘体还包括具有 m 个电极 5 的多电极系统 (MES)。可以根据为额定 10kV 的环型长闪络避雷器 (LFAL-10) 制定的原理适当地确定 m 的 最小值。根据俄国专利 No.2299508， H02H3/22， 2007 的教导， 这种被广泛应用于高压电力线 的避雷器设置有 MES。 使用 LFAL-10 避雷器所获得的操作经验证实， 该避雷器在其 MES 包括 不少于 15 个中间电极的条件下能够保证可靠的避雷功能， 其中灭弧出现在持续电流通过 零值的第一转换的时刻。考虑到本发明的绝缘体将用于设计电压为 3kV 或更高的电力线， 因此绝缘体的 m 值不应小于 5。根据所示的第一实施例的具备创造性的绝缘体， 电极 5 固定到螺旋脊部 3 的外 ( 周边 ) 表面。如上所述， 可以在 0.5mm 至 20mm 的范围内选择相邻电极 5 之间的距离 ( 即 火花放电间隙的长度 g)， 其中优选的间隙值对应于几毫米。 在雷电过电压的情况下， 绝缘体 上可能出现高冲击放电电压 (100kV 及以上的数量级 )， 在这种高冲击放电电压的情况下， 或者当需要在雷电冲击经过之后立即对放电通道进行灭弧时 ( 实际上不存在操作频率的 持续电流 )， 所需要的电极 5 的 m 数可能对应于一百或更大。优选地以如下方式选择 MES 端 电极 5( 第一电极和末端电极 ) 的位置， 即每个端电极与相邻的第一或第二紧固元件之间的 火花放电间隙的长度等于或基本等于 g。
     当在导体 1 上施加足够大的雷电过电压时， 在连接到导体 1( 或其耦合装置， 未显 示 ) 的第一紧固元件 ( 未显示 ) 和最接近导体 1 的第一电极 5 之间出现空气间隙的击穿 ； 然后以级联放电的方式形成放电， 在相邻的电极 5 之间顺序出现火花放电间隙的击穿， 直 到放电到达连接到地面支撑物 16 的第二紧固元件 15。 通过这种方式， 导体 1 通过通道变为 与地面支撑物 16 连接， 其中所述通道由形成在与高压导体 1 连接的第一紧固元件和第一电 极 5 之间的通道部分、 加上形成在电极 5 之间的多个短通道段、 以及形成在末端电极 5 和连 接到支撑物 16 的第二紧固元件 15 之间的通道部分所构成。
     在阴极充电电极表面附近形成 50-100V 的所谓阴极电压降。在包括两个电极 ( 阴 极和阳极 ) 的传统放电系统中， 由于总放电电压是千伏的数量级， 因此阴极电压降的影响 可忽略不计。 但是由于本发明的绝缘体包含大量电极 ( 例如， 对于 10kV 的电压级别， 当进行 放电灭弧以消除操作频率的持续电流时， 电极的数量大约为 100)， 阴极电压降起到重要的 作用。在这种情况下， 跨越电极之间的小间隙的放电中的总电压降的主要部分出现在阴极 区域中， 从而在电极之间的放电过程中从放电通道释放的公共能量的大部分仅在该区域中 被释放。因此， 电极被加热， 并且电极通过这种方式冷却放电通道。在通过电极的雷电过电 压的电流下降到零水平之后， 通道快速冷却， 从而其电阻增大。同时， 操作频率的电压仍然 施加在绝缘体上。但是， 由于通道 6 的总电阻较大， 放电不能自支持且因此而结束。因此， 利用本发明的绝缘体的 HEPL 继续操作， 而不会紧急切断。从而本发明的高压绝缘体有效地 执行避雷功能， 而为了达到这样的目的， 现有技术的 HEPL 需要连接到每个绝缘体的特殊避 雷器。
     在操作频率电压持续施加到绝缘体上时甚至在绝缘体表面上具有污染和 / 或潮 气时， 为了保证根据本发明的绝缘体能够可靠地执行其主要的绝缘功能， 俄国的电气设备 规则 (EIR) 建立了特别有效的爬电距离 ( 对应于绝缘体或绝缘体串的足以保证其可靠工作 的有效爬电距离， 由最大允许持续电压降 Uperm 分开 )。根据 EIR， 对于 6-750kV 的 HEPL 中 采用的支撑绝缘体串和在金属支撑物上采用的针式绝缘体， 特别有效的爬电距离 (lsp) 是 必须的， 其取决于电力线的类型和电压级别 ( 以及污染程度 )， 并且在 1.4cm/kV 到 4.2cm/ kV 的范围内 ( 见 KuchinskyG.S.et al.Insulation of high-voltage installations， Mos cow， ″ Energoatomizdat″ Publishing House， 1987， p.145)。而且导体 1 与绝缘体的接地 ( 即连接到接地支撑物 ) 紧固元件 15 之间的泄露路径的总长 L ∑不应小于根据以下表达式 确定的值 ：
     L ∑＝ Uperm×lsp. (1)
     总的爬电距离是以下各项之和 ： 与导体 1( 或其耦合装置 17) 连接的绝缘体的第一紧固元件与最接近导体 1 的电极 5 之间的泄露路径的长度 (lleak1) ； m 个电极 5 之间的泄露 路径的长度 ( 该长度等于 (m-1)×lleak0， 其中 lleak0 是相邻电极 5 之间的泄露路径的长度， 见 图 1 和 2) ； 最后第 m 个电极 5 与第二 ( 接地 ) 紧固元件 15 之间的泄露路径的长度 (lleakm)。
     如果 lleak1 ＝ lleak0 ＝ lleakm， 则 (1) 可写作 ：
     (m+1)lleak0 ＝ Uperm×lsp. (2)
     如上所述， 选择 m 个电极的数量以便保证熄灭持续电流。当 m 已知时， 两个相邻的 中间电极之间的泄露路径的最小允许长度 lleak0 可以根据公式 (2) 通过以下表达式确定 ：
     从公式 (3) 可以看出， lleak0 由电力线中的最大允许电压 Uperm、 特别有效的爬电距离 lsp 以及电极数 m 确定。
     在传统的绝缘体中， 沿着绝缘脊部 3 的下 ( 平坦 ) 表面位于螺旋轨迹上的绝缘体 泄露路径的长度超过沿着形成在圆柱绝缘芯 2 上的螺旋从导体 1 到第二紧固元件 15 的最 短泄露路径的长度。但是， 将 MES 电极 5 设置在绝缘体 100 的绝缘脊部 3 的外周表面上导 致沿着形成在该表面上的螺旋的泄露路径变短。如果电极 5 的总数很大， 该泄露路径的长 度可能变得小于上述最短泄露路径的长度。从表达式 (3) 可以看出， 这种情况将导致允许 电压 Uperm 减小， 这对绝缘体 100 的绝缘能力有一定损害。 为了避免这种不理想的结果， 从脊 部 3 凸出的电极 5 的部件优选地具有如图 2 所示的 T 形轮廓， 即每个电极具有窄腿 4 和宽 梁 8， 电极通过窄腿 4 固定到脊部 3 上。从而在本发明的绝缘体的实施例中， 通过螺旋脊部 3 的段和电极 5 的腿 4 之间形成的空气间隙构成用于补偿由 MES 引起的绝缘体泄露路径的 缩短的装置。此外， 由于电极的腿 4 是窄的， 因此它们的出现导致螺旋脊部 3 的总绝缘长度 仅略微减小。
     通过具有上述形状的 MES 电极 5， 相邻电极 5 之间的爬电距离 lleak0 超过火花放电 间隙长度 g( 见图 2)。因此， 沿着圆柱绝缘芯 ( 而不是沿着螺旋脊部 3) 的螺旋路径保持为 从导体 1 到第二紧固元件 15 的最短泄露路径。换言之， 绝缘体 100 获得避雷器的特性， 同 时完全保持其绝缘特性。此外， 在对绝缘体 100 的绝缘特性的要求适中的情况下， 所述 T 形 ( 使电极 5 的设计复杂化 ) 可以不应用到所有的相邻电极对， 而仅应用到一定数量 (k) 的相 邻电极对， 其中 k 值取决于沿绝缘芯和沿螺旋脊部的爬电距离之间的关系。在实际条件下， k 的最优值在 3 ＜ k ＜ m-1 的范围内。剩余的电极 5 可以具有更简单和易于制造的板形、 棒 形或圆柱形。
     上述绝缘体实施例的优点在于， 其可用在具有明显大气污染的区域中， 因为灰尘 不能在电极之间的间隙中聚集。
     图 3 和 4 显示了根据本发明的绝缘体的第二示例性实施例， 绝缘体 100 仍是圆柱 形， 具有包含两个紧固元件 ( 在图 3 中仅显示第二紧固元件 15) 的固定设备， 螺旋脊部 3 和 与脊部相连的 MES 电极 5。 但是， 在该实施例中， 电极 5 形成为通常为圆柱形的短金属部件。 与之前的实施例相反， MES 位于绝缘体 100 内部 ( 更具体而言， 位于其螺旋脊部 3 内部 ) 而 不是外部。此外， 在螺旋脊部 3 中形成切口 7， 例如深度为 b( 超过电极 5 的位置的深度 ) 以 及宽度 a ＞ g(g 是电极之间的间隙的宽度 ) 的槽形， 从而电极 5 被小的火花放电间隙 g 彼 此隔开 ( 其中 g 优选地对应于几毫米 )。
     如图 5 中清楚地显示 ( 放大图 )， 在该实施例中， 补偿装置 ( 其增大了电极之间的 爬电距离 lleak0) 由绝缘脊部 3 的材料层、 将电极 5 与绝缘脊部 3 的表面隔离的层以及切口 7 的组合构成。该实施例的优点是易于制造。此外， 能够简单地通过改变切口 7 的深度 c 和 / 或通过改变将电极与脊部的表面分开的材料的厚度获得所需的爬电距离 lleak0， 其中深度 c 是总切口深度 b 的位于更接近绝缘体轴线的径向方向中的部分的深度。此外， 如图 5 所示， 增大 lleak0 的另一种可行方式是使切口 7 的宽度 a 大于 g。
     如图 6 所示 ( 放大图 )， 还可以通过对切口 7 适当造型来增大爬电距离 lleak0。例 如， 切口 7 的深于电极 5 的部分可以具有圆柱形或者一些其他的适当形状， 对于所述形状， 电极 5 以下的切口 7 的相对侧之间的距离超过脊部 3 的表面附近的切口宽度 g。显然， 这种 形状也产生增大的 lleak0， 从而增强用于补偿由使用电极 5 导致的绝缘体 100 的爬电距离减 小的装置的有效性。
     还应注意， 根据绝缘体 100 的特殊要求及其其他参数 ( 例如绝缘芯直径、 螺旋脊部 总长等 ) 之间的关系， 只有切口 7 的一部分可以具有上述特殊形状 ( 更难以制造的形状 )。 类似地， 只有切口 7 的一部分可以具有增大的深度 b。
     图 7 和 8 显示了根据本发明的绝缘体的第三示例性实施例。在该实施例中， 绝缘 体是通过形成在棒上的其第二紧固元件 15 固定在支撑物 16 上的棒式绝缘体 101。在钟形 绝缘芯 2 的表面上， 沿着螺旋线设置 m 个绝缘元件 9。在该实施例中， 绝缘元件 9 作为增大 电极 5 之间的泄露路径的补偿装置， 其中电极 5 固定在绝缘元件 9 内并从绝缘元件 9 凸出。 绝缘元件 9 例如是板形、 杆形或圆柱形， 可以由例如硅橡胶制成并粘结到绝缘芯 2 上。 根据该实施例， 电极 5 形成为圆柱体 ( 即电线长度 )， 并通过小火花放电间隙 g( 选 自一至几毫米的范围内 ) 被彼此绝缘。由于使用由绝缘元件 9 表示的补偿装置， 相邻电极 5 之间的路径的爬电距离 lleak0 由沿着相邻绝缘元件 9 的泄露路径与相邻元件 9 之间沿着绝 缘芯表面的泄露路径之和确定 ( 如图 8 所示 )， 即 lleak0 ＝ 2c+a。在这样的设计中， lleak0 基 本上大于空气间隙的长度 g 并大于任意电极 5 的长度。考虑到被施加操作频率电压的空气 间隙的击穿强度基本上超过沿着污染和 / 或潮湿绝缘表面的放电电压， 在绝缘元件上安装 电极能够有效地补偿沿着电极 5 的位置线的总爬电距离的减小， 并且通过这种方式防止绝 缘体的绝缘特性的减弱同时增强其作为避雷器的特征。 上述绝缘体实施例特别具有实际意 义， 因为标准的大批量棒式陶瓷绝缘体可用于其制造。
     但是， 必须在绝缘芯 2 的表面上固定大量绝缘元件在某种程度上使根据本发明的 高压绝缘体的制造复杂化。因此， 有利的是将这些元件组合为从绝缘芯 2 的表面凸出的单 一延长绝缘元件或多个延长绝缘元件。例如， 该单一延长元件 ( 或多个元件 ) 的形状可以 是螺旋绝缘脊部 ( 或 n 个这样的脊部 )。
     图 9 至 12 中显示的根据本发明的绝缘体的第四实施例对应于悬挂盘式绝缘体的 修改， 且将用作包含类似绝缘体的悬挂绝缘体串的部件。在盘式绝缘体 12 的盘式绝缘芯 2 的下 ( 底 ) 表面上， 形成两个绝缘螺旋脊部。脊部之一 ( 脊部 10) 仅执行绝缘功能， 即在存 在 MES 的条件下其用于保证最小爬电距离的所需值。在第二绝缘脊部 ( 脊部 3) 的体内嵌 入多个电极 5。电极被切口 7 分开， 这些切口的形状可以如图 5 和 6 所示， 或者可选地为圆 孔 ( 见图 10 和 12)。为了增强该实施例作为避雷器的效果， 在电极之间形成气体放电腔。
     当出现冲击过电压时， 从绝缘体盖 11( 即从其第一紧固元件 ) 沿着绝缘芯 2 的上
     表面到 MES 的第一电极 5 将形成放电 ( 见图 9)， 其中绝缘体盖 11 与线导体 ( 未显示 ) 或 其耦合装置接触， 或者与绝缘体串的先前绝缘体的销 ( 第二紧固元件 ) 接触。然后 ( 如图 10 所示 )， 放电将在电极 5 之间的间隙产生顺序击穿， 直到其到达销 12。在图 9 和 10 中以 箭头表示了形成放电的方向。在产生火花放电通道之后， 该通道以超声波速度变宽。电极 5 之间形成的火花放电腔的体积很小， 在腔内产生高压。在该压力下， 电极 5 之间形成的火 花放电通道被推向绝缘芯表面， 然后被推出到周围空气中。与图 1-8 中显示的实施例相比， 推力显著增大了抑弧效果。另一方面， 气体放电腔形式的切口易于被污染。为此， 当用于图 9 和 10 的绝缘体实施例中时， 这种切口将更优选地用在以低大气污染为特征的区域中。
     已通过对比测试证实了根据本发明的第一基本实施例的绝缘体的有效性， 所述 绝缘体组合了绝缘功能和避雷器功能。测试了用于 3kV 直流电压级别的两个绝缘体， 即 (1) 由 Czech company ElektroporcelanLouпy 制造的带有螺旋脊部的陶瓷悬挂绝缘体 L 3036-12， 以及 (2) 根据本发明的绝缘体。 绝缘体 (2) 是根据绝缘体 L 3036-12， 通过对其额 外设置沿螺旋脊部的绝缘元件和 MES 来制造的。绝缘元件和形成 MES 的电极分别类似于参 考图 8 描述的元件 9 和电极 5。更具体而言， 用切割为 10mm 长的 2mm 不锈钢线的段作为电 极。它们被插入切割为 7mm 长的绝缘元件内， 所述绝缘元件切割自宽度为 10mm、 高度为 8mm 的硅橡胶棒。 绝缘元件具有半圆形上部并通过特殊的硅树脂粘合剂被粘结到螺旋脊部的边 缘表面。
     两种绝缘体的主要参数显示在表 1 中。 表 1 测试绝缘体的主要参数备注 ：
     (1) 粘结到绝缘螺旋脊部的绝缘元件的高度是 8mm。
     (2) 在雷电冲击引起绝缘体的闪络之后施加到绝缘体上的最小电压。
     螺旋脊部的边缘表面的长度大约是 2500mm。电极总数是 240。电极之间的空气 间隙的长度 g 是 0.5mm。因此， 空气间隙的总长对应于 G ＝ (m+1)×g ＝ (240+1)×0.5 ＝ 120mm。 根据上面提到的 EIR， 可以根据大气污染程度在 1.4 至 4.2cm/kV 的范围内选择特定 爬电距离 lsp， 从而对于直流电压级别 U ＝ 3kV， 爬电距离可以计算如下 ：
     通过上面的计算可以总结出引入 MES 可以将爬电距离缩短到不可接受的值。但 是如上所述， 根据本发明， 通过采用绝缘元件作为用于补偿泄露路径减小的装置， 相邻电极 之间的爬电距离将可以根据以下表达式来确定 ： lleak0 ＝ 2c+a。在测试实施例中， a＝c＝ 2.5mm， 从而 lleak0 ＝ 7.5mm， 沿着对应于螺旋脊部的路径的电极之间的总爬电距离是 L ＝ (m+1)×1ym0 ＝ (240+1)×7.5 ＝ 1807.5mm ～ 181cm。因此， 无论其污染程度如何， 基本上对 于所有区域， 本发明的绝缘体均满足 L ∑＞ Lleak。
     对两种绝缘体的测试都是通过对其施加操作频率电压和雷电冲击来实施的。 测试 的主要结果还显示在表 1 中。当仅施加操作频率电压时， 两种绝缘体的放电特征基本相同。 这意味着电极的安装没有损害用于操作频率电压的绝缘体的绝缘特性。
     在雷电冲击的作用下， 在现有技术的绝缘体中跨越空气沿着最短路径形成闪络，
     其中示波器记录证明电压基本上降到零水平， 这表示放电通道的电阻很低。在安装在电力 线中的这种绝缘体中形成雷电闪络之后， 持续电流将流过闪络通道， 这表示已出现线路的 短路， 必须紧急关闭相应的网络。
     而对于本发明的绝缘体， 其闪络沿着通过多个电极的螺旋线形成， 从而电压不下 降到零水平。 相反， 剩余大约 4kV 的高电压 (substantialvoltage)， 该电压超过 3kV 的操作 电压。这表示可以不存在持续电流 ； 换言之， 绝缘体有效地执行避雷器的功能 ： 其以不产生 持续电流的方式避免雷电过电压， 并因此防止网络关闭。
     仅为了阐明本发明的设计和操作原理而描述了上述实施例和 HEPL 的修改以及本 发明的绝缘体。对于本领域技术人员显而易见的是可以对上述示例进行多种改变。
     例如， 图 1 和 2 中显示的中间电极可以不是 T 形， 而是更容易制造的 L 形。为了增 大爬电距离， 电极的侧面可以被绝缘层覆盖。在图 9 和 10 所示的实施例中， 可以在绝缘脊 部 3 和 10 上 ( 而不是如图 9 和 10 所示的仅在脊部 3 上 ) 安装 MES。在这种情况下， 在雷 电过电压的作用下， 两个 MES 分支都将起作用， 从而持续电流将在二者之间分流， 这将更容 易抑制电流。代替单一的绝缘体， 即图 1 至 6 以及 18 中显示的绝缘体之一， 可以使用由两 个或更多个这样的绝缘体组装而成的绝缘体堆叠。此外， 作为单一绝缘体或者绝缘体堆叠 ( 或串 ) 的部件的本发明的绝缘体不仅可以用在 HEPL 中， 还可以用在各种高压设备中， 其不 仅可以用于保护各种导体， 还可以用于保护母线。
     在图 13 和 14 中显示了本发明的绝缘体的第二基本实施例， 绝缘体 150 具有锥形 绝缘芯 21 和包括形成为金属棒 12 的第一紧固元件和盖 11 形式的第二紧固元件的固定设 备。这种绝缘体具有良好的空气动力学特性， 并且因此其污染率低。因此， 他们可以用于具 有高大气污染水平的区域。沿着绝缘芯的下边缘， 设置有被长度为 g 的间隙 26 隔开的中 间电极 22， 多个电极形成 MES 25。MES 25 覆盖绝缘体周边的大部分。该周边的剩余的较 小部分没有中间电极， 从而在 MES 的端部之间存在长度为 G 的间隙 29。第一 ( 下 ) 耦合电 极 24 与 MES 的一端相连 ( 在图 14 中， 该端位于垂直的绝缘体轴的左侧 )。与绝缘体棒 12 电连接的第一耦合电极 24 与第一中间电极 22 形成长度为 S2 的空气火花放电间隙 28。第 二 ( 上 ) 耦合电极 23 与 MES 25 的另一端相连 ( 在图 14 中， 该端位于垂直的绝缘体轴的右 侧 )。与绝缘体盖 11 电连接的第二耦合电极 24 与末端中间电极 22 形成长度为 S1 的空气 火花放电间隙 27。
     图 15 显示了串 300 的一部分， 该部分包括通过连接第一 ( 下 ) 绝缘体的第二紧固 元件 ( 盖 )11 与第二 ( 上 ) 绝缘体的第一紧固元件 ( 棒 )12 组装而成的两个绝缘体 150。 上绝缘体的盖可以与 HEPL 支撑物 ( 见图 19) 或下一 ( 邻接 ) 绝缘体的棒相连 ( 在串包括 至少一个类似绝缘体的情况下 )， 同时下绝缘体的棒与高压 HEPL 导体相连。 为清楚起见， 两 个绝缘体的绝缘本体均显示为透明的。
     施加到绝缘体 150 上的过电压使空气间隙 27 和 28 被击穿 ( 见图 13)， 从而过电 压变为施加到 MES 25 上， 在 MES 25， 过电压开始顺序击穿中间电极 22 之间的火花放电间 隙 26。结果， 绝缘体 150 的盖 11 和棒 12 通过包括多个小段的放电通道电连接， 一旦过电压 电流降到零， 这种放电结构就有效地辅助其灭弧。需要注意的是本发明中增加的 MES， 由于 其位置在绝缘体的下边缘上， 而且 MES 沿着环绕绝缘体的电场的同心等势线设置， 该线垂 直于最短泄露路径， 因此其基本上不改变原始绝缘体的绝缘特性。爬电距离 ( 沿着绝缘体的上下表面从盖 11 到棒 12 的距离 ) 仅被中间电极的宽度缩短。例如， PSK-70 绝缘体的爬 电距离是 310mm， 而中间电极的宽度仅为 5mm， 因此泄露路径仅被缩短 5/310 ＝ 1.6％。即 使在高污染和高湿度的情况下在中间电极 22 被导电灰尘互联时也是如此。耦合电极 23 和 24 与绝缘体的上下表面的距离分别为几厘米， 从而它们不缩短穿过绝缘体的泄露路径。在 图 13 至 15 中通过箭头显示了穿过绝缘体 150 的放电轨迹。当采用绝缘体串 300 时， 过电 压的作用先导致连接到 HEPL 的高压导体的第一 ( 本实施例中的下绝缘体 ) 绝缘体 150 的 火花放电间隙的击穿 ； 在该过电压被施加到第二绝缘体之后， 其火花放电间隙也被击穿。 在 串包括多于两个绝缘体的情况下， 在每个后续的绝缘体上重复上述击穿过程。
     如上所述， 构成 MES 的中间电极 22 的总数不应小于 5。应当特别地选择中间电极 数 m、 中间电极之间的火花放电间隙 26 的长度值 g、 MES 25 的端部之间的间隙 29 的长度值 G、 耦合电极 23、 24 与最外侧的中间电极 22 之间的间隙 27 和 28 的长度值 S1 和 S2， 以便使 得在过电压的作用下， 绝缘体 150 的闪络根据上述的构思而形成， 而在间隙 29 没有闪络。 因 此， 间隙 29 的放电电压超过 m 个火花放电间隙 g 的放电电压， 这表示间隙 29 的长度 G 实际 上超过 m 个间隙 g 的总长 (G ＞ m×g)。间隙 27 和 28 的长度值 S1 和 S2 分别通过试验选 定。 例 如， 已 进 行 的 研 究 和 测 试 显 示， 当 被 施 加 最 大 电 压 为 300kV 的 雷 电 冲 击 1.2/50μs 时， 当本发明的绝缘体 ( 基于 PSK 70 系列制造的绝缘体， 绝缘芯的直径为 D ＝ 330mm) 具有以下参数时， 能够保证所需的保护功能 ： G ＝ 90mm ； S1 ＝ S2 ＝ 20mm ； g ＝ 0.5mm 和 m ＝ 140。
     图 16 和 17 显示了根据本发明的绝缘体的实施例， 其基于最广泛采用的盘式绝缘 体， 在盘形绝缘芯 21 的下 ( 底 ) 侧上具有同心脊部 10。与图 13 和 14 中显示的上述绝缘体 实施例类似， 图 16 和 17 所示的绝缘体 200 包括构成 MES 25 的多个中间电极。在该实施例 中， MES 被分为三个部分 25-1， 25-2， 25-3， 每个部分位于三个同心脊部 10 之一的端 ( 下 ) 表面上。 但是， 根据绝缘体所适用的特殊条件， 其中这些条件包括预定的过电压值和相应的 中间电极 22 的总数， MES 实施例例如仅设置在单一的 ( 即外 ) 同心绝缘脊部上， 或者也可以 使用被分为两部分的 MES 实施例， 其中所述两部分设置在任意一对同心绝缘脊部 10 上。在 任何情况下， 绝缘体 200 中的 MES 25 的所有中间电极 22 也都沿着环绕绝缘体 200 的交流 电场的电势线设置， 即沿着垂直于绝缘体泄露路径来定向的线。安装在绝缘体 200 的外同 心脊部 10 上的 MES 25 的第一部分 25-1 的左端 ( 在此处以及下文中， 相对于图 17 所示的 绝缘体的部件使用术语 “左” 和 “右” ) 与连接到绝缘体盖 11 的上 ( 第二 ) 耦合电极 23 相 关联。在 MES 的该部分 25-1 的右端 ( 不直接连接到任何紧固元件 ) 固定接口电极 30。在 MES 25 的右端， 第二部分 25-2( 与第一 MES 部分 25-1 的所述右端相邻 ) 设置在中间的同心 绝缘脊部 10 上， 类似地固定接口电极 31， 其中在两个接口电极 30 和 31 之间形成长度为 Sp 的第一火花放电间隙 32。在 MES 部分 25-2 的左端再固定一个接口电极 33。
     以类似的方式， 在第三 MES 部分 25-3( 与第二 MES 部分 25-2 的所述左端相邻 ) 的 左端固定另一个接口电极 34， 其中第三 MES 部分 25-3 设置在内同心脊部 10 上， 第一耦合电 极 24 与第三 MES 部分 25-3 的右端相关联。在接口电极 33 和 34 之间形成长度为 Sp 的第 二火花放电间隙 35， 类似地， 在耦合电极 24 和绝缘体 200 的棒 12 之间形成长度为 Sp 的第 三火花放电间隙 35。
     过电压的作用首先导致上耦合电极 23 与第一 MES 部分 25-1 的最外侧的左侧中间 电极 22 之间的间隙 27 的击穿 ( 见图 17)。在该击穿之后， 第一 MES 部分的所有放电间隙顺 序击穿。然后， 第一 MES 部分 25-1 和第二 MES 部分 25-2 的接口电极 30 和 31 之间的间隙 32 击穿， 之后是如下击穿 ： 第二 MES 部分 25-2 的所有放电间隙 ； 第二 MES 部分 25-2 和第三 MES 部分 25-3 的接口电极 33 和 34 之间的火花放电间隙 35 ； 第三 MES 部分 25-3 的所有放 电间隙 ； 最后， 第一耦合电极 24 与棒 12 之间的火花放电间隙 35。在图 16 和 17 中用箭头表 示了闪络路径。绝缘体 200 的盖 11 和棒 12 变为通过被分为多个小段的放电通道电连接， 如上所述， 在过电压电流降到零水平之后， 这样的结构有利于有效地抑制放电。
     根据本发明的绝缘体的上述实施例具有位于两个或更多个同心绝缘脊部上的中 间电极， 其优选地提供最大可能数量的中间电极， 以便增大过电压放电通道的灭弧效果。 由 于绝缘体 200 中的 MES 25 的所有中间电极 22 均沿着环绕绝缘体 200 的操作频率电场的等 势线设置， 即与绝缘体中的最短泄露路径成直角， 因此 MES 的引入导致绝缘体爬电距离仅 缩短中间电极的宽度乘以 MES 部分的数量 ( 在本实施例中该数量等于 3)。
     显然， 在仅使用两个 MES 部分 ( 例如部分 25-1 和 25-2) 的情况下， 两个接口电极 33 和 34 变得不必要， 同时第一耦合电极 24 将连接到 MES 25 的不与第二耦合电极 23 相连 接的一端。类似地， 如果 MES25 仅设置在单一的同心绝缘脊部 10( 例如外侧的脊部 ) 上， 则 不需要使用任何接口电极。在这种实施例中， 绝缘体爬电距离的缩短将分别对应于中间电 极的两个宽度和一个宽度。 通过对比测试也已证实了根据本发明的第二基本实施例的组合了绝缘功能和避 雷功能的绝缘体的有效性。为测试准备了两个用于直流电压级别为 10kV 的绝缘体 ： 具有 平滑的锥形绝缘芯的悬挂玻璃绝缘体 PSK-70， 以及根据本发明的绝缘体。后一绝缘体是基 于 PSK-70 绝缘体制造的， 但是额外地设置中间电极 22， 其中中间电极 22 通过类似于参考图 13 至 15 所描述的方式设置在锥形绝缘芯的下边缘上。采用 M2.5 螺母作为中间电极。螺母 通过特殊的环氧粘合剂粘结到绝缘体芯的表面上。电极之间的空气间隙 26 的长度 g( 即螺 母的平行侧面之间的距离 ) 等于 0.5mm。MES 的端部之间的距离 ( 即间隙 29 的长度 G) 是 90mm ； 间隙 27 和 28 的长度 S1 和 S2 等于 20mm。
     其他必要的绝缘体参数显示在表 2 中。
     表 2 测试绝缘体的主要参数及测试结果
     备注 ：
     (1) 粘结到绝缘体表面的螺母的厚度是 2mm。
     (2) 在雷电冲击引起绝缘体的闪络之后施加到绝缘体上的最小电压。
     对两种绝缘体的测试都是通过对其施加操作频率电压和雷电冲击来实施的。 测试 的主要结果还显示在表 2 中。
     当仅施加操作频率电压时， 两种绝缘体的放电特征基本相同。这意味着电极的安 装没有损害用于操作频率电压的绝缘体的绝缘特性。
     本发明的绝缘体具有 70kV 的冲击放电电压， 这低于基本绝缘体的冲击放电电压 (90kV)， 因为本发明的绝缘体中的闪络是沿着 MES 形成的， 而不是像现有技术的绝缘体一 样是沿着芯表面形成的。因此， 当与传统的绝缘体并联时， 本发明的绝缘体可用作避雷器。
     在雷电冲击的作用下， 在现有技术的绝缘体中通过空气沿着最短路径形成闪络， 其中示波器记录证明电压基本上降到零水平， 这表示放电通道的电阻很低。在安装在电力 线中的这种绝缘体中形成雷电闪络之后， 持续电流将流过闪络通道， 这表示已出现线路的 短路， 必须紧急关闭相应的网络。
     而对于本发明的绝缘体， 其闪络沿着通过多个电极的 MES 形成， 从而电压不下降 到零水平。相反， 剩余大约 6kV 的高电压。对于设计的额定电压为 10kV 的 HEPL， 使用两个 悬挂绝缘体的串。在这些绝缘体是基于 PSK-70 绝缘体的根据本发明的绝缘体的情况下， 总的剩余电压将是 6kV+6kV ＝ 12kV。该值显著超过最大相位电压 Upl ＝ Unom×1.2/1.73 ＝ 10×1.2/1.73 ＝ 7kV。 这表示可以不存在持续电流 ； 换言之， 绝缘体有效地执行避雷器的功 能： 其以不产生持续电流的方式避免雷电过电压， 并因此防止网络关闭。
     仅为了阐明本发明的设计和操作原理而描述了根据本发明的绝缘体的上述基本 实施例及其修改。 对于本领域技术人员显而易见的是可以对上述示例进行多种改变。 例如， 可以用绝缘层覆盖耦合电极。在图 13 和 14 所示的实施 为了避免电弧沿耦合电极的位移， 例中， 可以沿多个同心圆设置 MES， 这将增加中间电极的数量， 并因此将增加持续电流灭弧
     的有效性 ( 但是这样的修改将在某种程度上提高绝缘体的成本 )。中间电极的位置略微偏 离等势线 ( 如果需要简化本发明的绝缘体的制造 ) 也是允许的。
     图 18 显示了采用如图 1 和 2 所示的绝缘体实施例的 10kV 的 HEPL( 由 110 表示 ) 的实施例。10kV 级别的 HEPL 的切断的主要部分是由于感应过电压。如上所述， 在俄国使 用 LFAL-10 避雷器来保护 HEPL 免于关闭。通常在每根杆上安装一个这样的避雷器， 并使邻 接的避雷器以不同的相位相连。 例如， 安装在第一、 第二和第三根杆上的每个避雷器分别以 相位 A、 B 和 C 之一相连。如图 18 所示， 本发明的绝缘体， 例如图 1 至 6 所示的带有螺旋脊 部的绝缘体 100 或者图 7 和 8 所示的棒式绝缘体 101 可以通过与以下方式类似的方式来安 装， 即每根杆上一个绝缘体， 且将邻接的绝缘体连接到不同相位。剩余的绝缘体 18 可以是 传统设计。可选地， 一相位可以被本发明的盘式绝缘体 102 的串支撑 ( 如图 9 至 12 所示 )。
     图 19 显示了根据本发明的 35kV 的 HEPL 的一部分。HEPL 包括发射对应于三个不 同相位的高压的导体 1。每个导体 1 机械连接到圆锥绝缘体的串。绝缘体串固定到 HEPL 的 支架 ( 在图 19 中仅示出了一个支架 16 的一部分 )。在图 19 的 HEPL 实施例中， 保护上 HEPL 导体的绝缘体串 300 由本发明的绝缘体 ( 对应于图 13 至 15 所示的实施例 ) 形成。通常使 用避雷线组件来保证 35kV 的 HEPL 的避雷。当使用本发明的绝缘体来形成用于高相位导体 的绝缘体串时， 不需要这样的组件。在本发明的绝缘体串 300 出现雷击闪络时， 雷电电流流 过绝缘体 MES， 并且由于大量的中间电极， 闪络不转变为操作频率的持续电流的电弧， 从而 HEPL 继续操作而不关闭。值得注意的是高相位的导体 1 作为低相位的避雷线， 即导体 1 防 止雷电直接击中这些低相位。
     如果 HEPL 穿过的区域具有电阻特别高的土壤， 使用避雷线无效， 因为由于支撑接 地电路的高电阻， 当雷电击中避雷线或支撑物 10 时， 会出现从支撑物到导体的反向闪络。 在这种情况下， 对所有三个绝缘体串使用本发明的绝缘体是有利的。 通过这种方式， 将能够 可靠地保护 HEPL 免受雷电过电压。
     本发明的所有上述以及其他实施例和修改均在所附的权利要求的范围内。