防爆自動脫離型避雷器的製作方法

2023-10-06 08:35:04

專利名稱：防爆自動脫離型避雷器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及避雷器裝置，更具體地說，涉及一種應用於10KV交流電力系統中的防爆自動脫離型避雷器。
20世紀80年代前，電力系統中的過電壓保護裝置均採用碳化矽半導體製成的非線性電阻作為避雷器的主要元件，這種碳化矽避雷器由於耗能高，材料消耗大，保護性能又滿足不了電力發展的需要，所以20世紀80年代以後逐漸被金屬氧化物避雷器所代替。1985年我國引進日本日立公司的金屬氧化物避雷器的製造技術，經過10多年的消化研究，解決了避雷器因內部閃絡而可能發生爆炸的難題，延長了產品的使用壽命，其實用新型專利號為ZL95100070.5。
國內外對35KV及以上電壓等級的避雷器均設有壓力釋放裝置，防止避雷器發生粉碎性爆炸危及人身安全和設備的安全運行。但10KV及以下電壓等級的避雷器是無法設計壓力釋放裝置的，為解決此問題，國內外避雷器大都設計了一種脫離裝置，將其設在避雷器內或與避雷器串聯使用，解決避雷器因不能脫離電力系統引起爆炸或發生電力系統永久性接地的問題。
其中，脫離裝置的功能為當避雷器通過任何雷電流或操作過電壓電流時，脫離裝置不應動作，而當避雷器老化壽終或因某種因素發生內閃損壞時，就要能夠可靠地動作，以防避雷器發生粉碎性爆炸或引起電力系統發生死接地的事故。
國內外脫離裝置種類繁多，總的來說可分為三大類熱爆式、熔絲式及熱熔式。這些脫離裝置各有優缺點，美國GE公司的熱爆式脫離裝置相對較好，我國曾於20世紀80年代初引進GE公司的脫離裝置的控制技術，這種脫離裝置只適用於電力系統中性點直接接地的避雷器，而我國10KV電力系統中性點是不直接接地的，所以此種脫離裝置不適用於我國的避雷器。熔絲式脫離裝置靠通過較大電流燒斷熔絲起作用的。熱熔式脫離裝置靠避雷器內的金屬氧化物非線性電阻發熱，把熱傳給低熔點合金使合金熔化後起作用的。如CN92213768專利就是熱熔式脫離裝置。此種脫離裝置響應時間長，一旦避雷器瞬間受到雷擊或其它因素引起非線性電阻部分或全部擊穿，或引起內閃就無能為力了。總的來說目前國內外的脫離裝置都存在一些問題，只能在某種條件下才能起脫離作用。熱爆式和熔絲式只能適用於交流電力系統中性點直接接地用的避雷器，但不能保證避雷器不爆炸。熱熔式脫離裝置只能適用於金屬氧化物避雷器老化，漏電流慢慢增大的情況。
美國喬斯林公司利用壓力釋放裝置的工作原理設計製造出了具有脫離功能的10KV金屬氧化物避雷器。但只能適用於電力系統中性點直接接地的電網，不適用於中國電力系統中性點不接地的電網系統。目前我國10KV交流電力系統用的金屬氧化物避雷器均沒有可靠的防爆和自動脫離功能，如實用新型專利ZL95100070.5，從原理和構思來看是可行的，但因生產工藝較複雜等因素，產品尚未全面達到設計的目的。
本實用新型的目的在於提供一種防爆自動脫離型避雷器，克服了現有技術的上述缺點，能徹底解決避雷器因不能脫離電力系統引起爆炸或發生電力系統永久性接地的問題。
本實用新型是按如下方案實現的，構造一種防爆自動脫離型避雷器，包括外套7和連接於所述外套7上端部的高壓接線端13，在所述外套7內裝有非線性電阻9；所述非線性電阻9的上端緊貼所述高壓接線端13的下端；其特徵在於，所述非線性電阻9的下端設有金屬導電導熱體14，所述金屬導電導熱體14的下端中部通過低溫合金焊料6連接有接地端1；所述金屬導電導熱體14及合金焊料6的周邊支承於絕緣支撐件4上，所述絕緣支撐件4與所述外套7的下端緊固連接。當溫度升高導致低溫合金焊料6熔化時，接地端1將失去支撐力而脫落。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述外套7用矽橡膠製成，其外圓周上分布有可提高外部閃絡電壓的傘形伸出結構。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，緊貼所述外套7的內腔壁還裝有用高強度尼龍製成的絕緣筒8，所述外套7、絕緣筒8及高壓接線端13製成為一體結構。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述高壓接線端13為金屬螺栓，在所述非線性電阻9的上端與所述高壓接線螺栓13的下端之間還裝有導電彈簧12。所述導電彈簧12可保證非線性電阻9與所述高壓接線螺栓13之間的可靠連接和導通，並使裝配更加方便。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述非線性電阻9是由多個非線性電阻片經熱縮管10熱縮而成的非線性電阻柱；所述電阻柱上套可防止其擺動的固定圈11，所述固定圈11上設有通氣孔。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述接地端1為金屬接地螺栓；所述外套7的下端扣有密封蓋3；所述接地螺栓1的下端裝有可使所述密封蓋3與所述外套7緊密扣合的螺母16。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，在所述接地螺栓1上套有下端被所述密封蓋3壓緊的儲能彈簧2。當溫度升高導致低溫合金焊料6熔化時，接地端1失去支撐力，在儲能彈簧2的作用下將自動脫落。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述絕緣支撐件4由耐靜壓力強度高而耐衝擊力強度低的PBT材料製成。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述外套7內腔與非線性電阻9之間設有圓周間隙17；所述絕緣支撐件4上設有與所述圓周間隙17對應的環形槽，所述環形槽的底部15為厚度較薄在衝擊力作用下容易破裂的結構。
在按照本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述絕緣支撐件4與所述金屬導電導熱體14之間還裝有儲能橡膠5。當受到衝擊力作用時，環形槽的底部15處破裂，絕緣支撐件4失去固定及支撐作用，在儲能橡膠5的彈力作用下將自動脫落。
本實用新型提供的10KV交流電力系統用防爆自動脫離型金屬氧化物避雷器，與非線性電阻柱9接觸的金屬導電導熱體14通過低溫合金焊料6與接地螺栓1焊接在一起，用耐靜壓力強度高而耐衝擊力強度低的絕緣支撐件4在其底部起固定及支撐作用，高溫可使合金焊料6熔化，衝擊力可使絕緣材料4的環形槽底部15破裂，從而保證避雷器在老化壽終或內部閃絡損壞時，均能可靠地脫離電網運行，防止避雷器發生粉碎性爆炸或系統發生死接地等事故。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作出一步說明，其中

圖1是本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器的結構示意圖；圖2是本實用新型提供的避雷器中的絕緣支撐件的結構示意圖；圖3是圖2中所示絕緣支撐件的仰視圖。
如圖1所示，本實用新型中的避雷器包括由外套7和絕緣筒8所組成的複合外殼，與所述複合外殼製成一體結構的高壓接線螺栓13，在所述外殼內裝有與其空腔壁間有一定的圓周間隙17的金屬氧化物非線性電阻片9，高壓接線螺栓13與非線性電阻片9之間還裝有導電彈簧12。除了上述部件之外，本實用新型中的避雷器中還裝有熱縮管10，可將非線性電阻片9熱縮成非線性電阻柱，防止其左右上下位移，解決接觸不良問題；在熱縮管10的上下端套有可上下通氣的特殊齒形固定圈11，可防止非線性電阻柱移動。所述外套7用矽橡膠製成，絕緣筒8為耐高溫耐老化的高強度尼龍製成，外套7、絕緣筒8與高壓端T形螺栓13壓成一體，可起到加大外絕緣爬電距離、提高外閃電壓的作用。
本實用新型提供的避雷器的內下部設有一個可靠的防爆脫離裝置，只要避雷器老化或內部閃絡損壞，就能使避雷器脫離電力系統，退出運行，防止發生粉碎性爆炸和停電事故。如圖所示，所述脫離裝置由接地螺栓1、儲能彈簧2、密封蓋3、具有特殊形狀耐靜壓力強度高達890kg/cm2且衝擊強度達8kg/cm2的絕緣支撐件4、儲能與密封橡膠5、低溫合金焊料6及導電導熱性能良好的金屬體14所組成。
整個避雷器的裝配過程如下1)用熱縮管10將非線性電阻片9熱縮成非線性電阻柱；2)在熱縮管10的上下兩端套上固定圈11；3)將金屬導電導熱體14與接螺栓1通過兩者之間的低溫合金焊料6焊接在一起；4)將導電彈簧12和非線性電阻柱9先後放入外殼內；5)將由金屬導電導熱體14、焊料6和螺栓1所組成的一體部件裝入絕緣支撐件4中；6)將絕緣支撐件4旋入外殼中，與複合外殼緊固連接，起固定和支撐作用；
7)將儲能彈簧2套到接地螺栓1上，其上端抵住絕緣支撐件4；8)蓋上密封蓋3，用扳手將接地螺栓1上的螺母16擰緊，儲能彈簧2同時被壓緊。
在本實用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，確定各零部件的電氣和機械參數是非常重要的。其中常規零部件的電氣和機械參數應滿足國標GB11032-2000的要求。脫離裝置部分電氣和機械參數確定的原則是確保避雷器在正常運行、或在任何雷電流及操作過電壓的操作波電流作用下其脫離裝置不會動作，而在避雷器老化或內部閃絡引起工頻電流通過時其脫離裝置才動作。根據這一原則，選擇好合金焊料6的熔點溫度，下端儲能彈簧2和儲能密封橡膠5的彈力大小，是決定避雷器在正常狀態下能否安全運行，老化時能否立即退出運行的關鍵；選擇好絕緣筒8和絕緣支撐件4的機械強度，絕緣支撐件4的環形槽的底部15處的厚薄，是決定避雷器在強雷作用下非線性電阻瞬間損壞或內閃產生高溫高壓氣體時能否可靠地自動脫離電力系統運行的關鍵。
下面將描述本實用新型避雷器的工作原理(1)由於電阻9是非線性半導體元件，所以避雷器在正常運行時處於絕緣狀態，流過避雷器的電流很小，約為100uA；當避雷器遭到雷擊或操作開關產生的過電壓時則處於導通狀態，將多餘的能量釋放到地，從而把過電壓限制到輸變電設備能耐受的水平，避免輸變電設備遭到過電壓的損壞，確保其安全運行。在正常運行狀態下，因流過電阻9的電流小，發熱少，溫度低，同時在雷電流或操作過電壓的作用下，雖然電流幅值大，但作用時間短，電阻9產生的熱量也少，再則因電阻9的散熱大於發熱，所以合金焊料6一直處於低溫狀態，不會熔化，螺栓1不會脫落避雷器，可保持正常運行。
(2)當避雷器老化，流過電阻9的工頻電流不斷增大，致使電阻9的發熱大於散熱，溫度不斷升高，並通過金屬導電導熱體14傳給焊料6，此時焊料6的溫度不斷升高，最後接近熔化狀態，接地螺栓1失去支撐力，在彈簧2的作用下自動脫落，使避雷器退出電網運行，避免粉碎性爆炸和電力系統死接地的事故發生。
(3)當避雷器遭強雷或其它原因引起電阻9瞬間部分或全部損壞，或引起側面閃絡時，工頻續流電流通過避雷器，在避雷器內部將產生高溫高壓氣體，因合金焊料6的響應時間長來不及熔化，其脫離功能失效，然而此時絕緣支撐件4的環形槽的底部15處的耐衝擊機械強度遠比絕緣筒8低，環形槽的底部15在衝擊力作用下破裂，絕緣支撐件4失去固定及支撐作用，整個脫離裝置和密封蓋3脫落，同時，非線性電阻柱也將隨著脫落，剩下避雷器的外殼懸空掛著。避雷器完成了防爆自動脫離的任務，確保了電網的安全運行。
權利要求1.一種防爆自動脫離型避雷器，包括外套(7)和連接於所述外套(7)上端部的高壓接線端(13)，在所述外套(7)內裝有非線性電阻(9)；所述非線性電阻(9)的上端緊貼所述高壓接線端(13)的下端；其特徵在於，所述非線性電阻(9)的下端設有金屬導電導熱體(14)，所述金屬導電導熱體(14)的下端中部通過低溫合金焊料(6)連接有接地端(1)；所述金屬導電導熱體(14)及合金焊料(6)的周邊支承於絕緣支撐件(4)上，所述絕緣支撐件(4)與所述外套(7)的下端緊固連接。
2.根據權利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述外套(7)用矽橡膠製成，其外圓周上分布有可提高外部閃絡電壓的傘形伸出結構。
3.根據權利要求2所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，緊貼所述外套(7)的內腔壁還裝有用高強度尼龍製成的絕緣筒(8)，所述外套(7)、絕緣筒(8)及高壓接線端(13)製成為一體結構。
4.根據權利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述高壓接線端(13)為金屬螺栓，在所述非線性電阻(9)的上端與所述高壓接線螺栓(13)的下端之間還裝有導電彈簧(12)。
5.根據權利要求1或4所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述非線性電阻(9)是由多個非線性電阻片經熱縮管(10)熱縮而成的非線性電阻柱；所述電阻柱上套可防止其擺動的固定圈(11)，所述固定圈(11)上設有通氣孔。
6.根據權利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述接地端(1)為金屬接地螺栓；所述外套(7)的下端扣有密封蓋(3)；所述接地螺栓(1)的下端裝有可使所述密封蓋(3)與所述外套(7)緊密扣合的螺母(16)。
7.根據權利要求6所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，在所述接地螺栓(1)上套有下端被所述密封蓋(3)壓緊的儲能彈簧(2)。
8.根據權利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述絕緣支撐件(4)由耐靜壓力強度高而耐衝擊力強度低的PBT材料製成。
9.根據權利要求8所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述外套(7)內腔與非線性電阻(9)之間設有圓周間隙(17)；所述絕緣支撐件(4)上設有與所述圓周間隙(17)對應的環形槽，所述環形槽的底部(15)為厚度較薄在衝擊力作用下容易破裂的結構。
10.根據權利要求8所述的防爆自動脫離型避雷器，其特徵在於，所述絕緣支撐件(4)與所述金屬導電導熱體(14)之間還裝有儲能橡膠(5)。
專利摘要一種10KV交流電力系統用防爆自動脫離型金屬氧化物避雷器，其中與非線性電阻柱9接觸的金屬導電導熱體14通過低溫合金焊料6與接地螺栓1焊接在一起，用耐靜壓力強度高而耐衝擊力強度低的絕緣材料4在其底部起固定作用，高溫可使合金焊料6熔化，衝擊力可使絕緣材料4的環形槽的底部15處破裂，從而保證避雷器在老化壽終或內部閃絡損壞時，均能可靠地脫離電網運行，防止避雷器發生粉碎性爆炸或系統發生死接地等事故。
文檔編號H01C7/12GK2476084SQ0123579
公開日2002年2月6日 申請日期2001年5月9日 優先權日2001年5月9日
發明者鄭成文 申請人:鄭成文