具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图2至图3，其示出了本发明实施例提供的交流可控避雷器的优选结构。如图所示，该交流可控避雷器包括：避雷器本体1和间隙强制触发装置2；其中，避雷器本体1包括固定部分11和受控部分12，间隙强制触发装置2并联在受控部分12，以作为可控部分，以便在系统正常运行时，间隙强制触发装置2处于断开状态，避雷器本体投入运行；当系统出现过电压时，间隙强制触发装置2快速导通，受控部分12被短接，从而动态改变避雷器本体伏安特性，起到深度降低系统过电压的作用。

继续参见图2至图3，该间隙强制触发装置2包括：高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22、两个主电极23、两个点火电极24、支撑机构25；其中，

高电位端触发线圈21用以套接在交流可控避雷器受控部分的高电位端处，以在交流可控避雷器流经动作电流时产生电压触发脉冲；地电位端触发线圈22用以套接在交流可控避雷器受控部分的地电位端处，以在交流可控避雷器流经动作电流时产生电压触发脉冲。具体地，高电位端触发线圈21可套接在受控部分12的高电位端，即靠近连接高压母线的端部(如图2所示的顶端)，高电位端触发线圈21可套接在受控部分12的高电位端的法兰盘处，以实现高电位端触发线圈21的连接和固定；地电位端触发线圈22可套接在受控部分12的地电位端，即靠近连接地线的端部(如图2所示的底端)，地电位端触发线圈22可套接在受控部分12的低电位端的法兰盘处，以实现地电位端触发线圈22的连接和固定；当避雷器本体1的动作电流i流过受控部分12时，即动作电流i流过高电位端触发线圈21和地电位端触发线圈22，由于高电位端触发线圈21和地电位端触发线圈22输出近似为空载，因而会在高电位端触发线圈21和地电位端触发线圈22的输出端产生幅值较高的电压触发脉冲。图3中，TC₁为高电位端触发线圈21，TC₂为地电位端触发线圈22。

两个主电极23之间具有主间隙26，两个点火电极24与两个主电极23一一对应，并且，点火电极24和对应的主电极23之间具有点火间隙(图中未示出)，高电位端触发线圈21的两端分别与其中一个主电极23(如图2所示的左侧的主电极)、该主电极23对应的点火电极24电连接，地电位端触发线圈22的两端分别与另一个主电极23(如图2所示的右侧的主电极)、该主电极23对应的点火电极24电连接，主电极23均与其对应的点火电极24在电压触发脉冲的作用下击穿点火间隙放电而产生初始等离子体，以使主间隙26击穿导通，进而使得避雷器本体的受控部分短接，实现交流可控避雷器对电力系统的过电压防护，即高电位端触发线圈21和地电位端触发线圈22产生脉冲高电压，分别作用于其对应的点火电极24，点火电极24使其放电，点火电极24的放电导致两个主电极23之间的主间隙26的电场发生畸变，使主间隙26的击穿电压大大降低，最终使主间隙26发生击穿，实现两个主电极23之间的导通，进而使得高电位端触发线圈21、主电极23、主间隙26、主电极23和地电位端触发线圈22之间形成连通线路，进而对受控部分12进行短接，实现间隙强制触发功能，从而动态改变避雷器伏安特性，起到深度降低系统过电压的作用。为便于点火电极24的支撑和固定，主电极23上可设有插接孔(图中未示出)，点火电极24可插设在插接孔内并可通过绝缘件进行支撑，以使点火电极24与主电极23之间具有点火间隙；高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22与主电极23之间通过同轴线的外导体相连接，高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22与点火电极24之间通过同轴线的内导体相连接，以便将高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22产生的幅值较高的电压触发脉冲输出至主电极23和点火电极24上，进而通过点火电极24实现主间隙26的击穿导通；当然，高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22与主电极23、点火电极24之间亦可通过其他方式电连接，本实施例中对其不做任何限定。

支撑机构25用以对两个主电极23进行支撑，以使两个主电极23之间具有主间隙26。具体地，支撑机构25起到支撑作用，以对主电极23进行支撑。点火电极24通过绝缘件支撑固定在主电极23的插接孔内，以实现触发放电。

继续参见图2，支撑机构25包括：支撑座251、绝缘支柱252和两个绝缘支架253；其中，绝缘支柱252设置在支撑座251的上方(相对于图2所示的位置而言)；两个绝缘支架253均设置在绝缘支柱252的顶端，并且，两个绝缘支架253之间呈夹角设置，用以分别对两个主电极23进行支撑。具体地，支撑座251可以为支撑板等结构，可夹设在地面或工作面上；绝缘支柱252可以为绝缘子，其竖直设置在支撑座252的中间位置；两个绝缘支架253亦可为绝缘子，其底端均可连接在绝缘支柱252的顶端，顶端作为支撑端进行主电极23的支撑。为便于实现主电极23的支撑，优选地，绝缘支架253上设有支撑管254，用以对主电极23进行支撑，并使得连接线例如同轴线自支撑管254内穿过；连接线用以进行主电极23与高电位端触发线圈21或地电位端触发线圈22的电连接，以避免该装置上线路的混乱；进一步优选地，支撑管254可滑动地连接在绝缘支架253的顶端，以调节两个主电极23之间的主间隙26的距离。

继续参见图2和图4，为便于高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22的电压触发，优选地，高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22为环形触发线圈，以分别套接在受控部分12的高电位端和地电位端。进一步优选地，高电位端触发线圈21的环形内径大于避雷器本体受控部分的高电位端的最大外径；和/或，地电位端触发线圈22的环形内径大于避雷器本体受控部分的高地电位端的最大外径，以满足高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22的套接安装要求。高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22为单层绕制线圈，即线圈绕组采用单层绕制，以消除多层绕制带来的层间电容效应，该电容效应会降低输出电压脉冲幅值。

在本实施例中，高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22的截面面积利用如下公式计算：

式中：U_m为高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22的输出电压脉冲幅值；T_m为高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22的电压脉冲上升时间；N为高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22的线圈绕组匝数；B_s为高电位端触发线圈21和/或地电位端触发线圈22的磁芯饱和磁感应强度；k为可靠系数，并且，1≤k≤1.2。

在本实施例中，主电极23可以为半球形电极，其电场分布均匀，放电电压稳定。

下面对本发明实施例提供的间隙强制触发装置进行更为详细的说明。

如图2至图4所示，该间隙强制触发装置包括：高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22、两个主电极23、两个点火电极24、支撑机构25；高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22分别套接在避雷器本体的受控部分12的高电位端的法兰盘处、避雷器本体的受控部分12的高地电位端的法兰盘处；高电位端触发线圈21的一端通过同轴线的外导体连接主电极23，高电位端触发线圈21的输出端通过同轴线的内导体即芯线连接该主电极23内设置的点火电极24；地电位端触发线圈22的一端通过同轴线的外导体连接主电极23，地电位端触发线圈22的输出端通过同轴线的内导体

连接该主电极23内设置的点火电极24；高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22环形内径Di取为Di＝250mm；线圈绕组采用单层绕制，匝数N取为N＝1000；磁芯采用纳米晶材料，磁芯饱和磁感应强度B_s取为B_s＝1.1T；当输出电压脉冲幅值U_m取为U_m＝3.5kV；电压脉冲上升时间T_m取为Tm＝100us，根据取可靠系数k为k＝1；

根据上式计算得线圈环形截面S为S≥203mm²，S取为S＝225mm²。根据测试可知，触发线圈TC1和TC2即高电位端触发线圈21、地电位端触发线圈22输出端产生的触发电压脉冲波形如图5所示，在该电压触发脉冲的作用下，可以击穿距离为2mm的点火间隙，产生的初始等离子体可导致主间隙被强制触发导通。

综上，本实施例提供的间隙强制触发装置以及交流可控避雷器，通过用以套接在交流可控避雷器受控部分的高电位端的高电位端触发线圈21和用以套接在交流可控避雷器受控部分的地电位端的地电位端触发线圈22，可当避雷器本体1的动作电流i流过受控部分12时产生幅值较高的电压触发脉冲，并将输出电压引出至点火电极24和主电极23之间的点火间隙处，使得点火电极24在电压触发脉冲的作用下击穿点火间隙放电而产生初始等离子体，以使主间隙26击穿导通，使得避雷器本体的受控部分短接，实现交流可控避雷器对电力系统的过电压防护。该装置不借助任何外部电源，仅利用可控避雷器自身作为强制触发型间隙的触发能量源以工作取能，解决了强制触发型间隙作为可控单元需外配能量的问题，还可在系统出现过电压时，向点火间隙发出触发脉冲，使得主间隙被强制触发导通，实现间隙强制触发功能。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。