專利名稱：防爆自動脫離型避雷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及避雷器裝置，更具體地說，涉及一種應(yīng)用于10KV交流電力系統(tǒng)中的防爆自動脫離型避雷器。
20世紀(jì)80年代前，電力系統(tǒng)中的過電壓保護(hù)裝置均采用碳化硅半導(dǎo)體制成的非線性電阻作為避雷器的主要元件，這種碳化硅避雷器由于耗能高，材料消耗大，保護(hù)性能又滿足不了電力發(fā)展的需要，所以20世紀(jì)80年代以后逐漸被金屬氧化物避雷器所代替。1985年我國引進(jìn)日本日立公司的金屬氧化物避雷器的制造技術(shù)，經(jīng)過10多年的消化研究，解決了避雷器因內(nèi)部閃絡(luò)而可能發(fā)生爆炸的難題，延長了產(chǎn)品的使用壽命，其實(shí)用新型專利號為ZL95100070.5。
國內(nèi)外對35KV及以上電壓等級的避雷器均設(shè)有壓力釋放裝置，防止避雷器發(fā)生粉碎性爆炸危及人身安全和設(shè)備的安全運(yùn)行。但10KV及以下電壓等級的避雷器是無法設(shè)計(jì)壓力釋放裝置的，為解決此問題，國內(nèi)外避雷器大都設(shè)計(jì)了一種脫離裝置，將其設(shè)在避雷器內(nèi)或與避雷器串聯(lián)使用，解決避雷器因不能脫離電力系統(tǒng)引起爆炸或發(fā)生電力系統(tǒng)永久性接地的問題。
其中，脫離裝置的功能為當(dāng)避雷器通過任何雷電流或操作過電壓電流時(shí)，脫離裝置不應(yīng)動作，而當(dāng)避雷器老化壽終或因某種因素發(fā)生內(nèi)閃損壞時(shí)，就要能夠可靠地動作，以防避雷器發(fā)生粉碎性爆炸或引起電力系統(tǒng)發(fā)生死接地的事故。
國內(nèi)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(yōu)缺點(diǎn)，美國GE公司的熱爆式脫離裝置相對較好，我國曾于20世紀(jì)80年代初引進(jìn)GE公司的脫離裝置的控制技術(shù)，這種脫離裝置只適用于電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地的避雷器，而我國10KV電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是不直接接地的，所以此種脫離裝置不適用于我國的避雷器。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(nèi)的金屬氧化物非線性電阻發(fā)熱，把熱傳給低熔點(diǎn)合金使合金熔化后起作用的。如CN92213768專利就是熱熔式脫離裝置。此種脫離裝置響應(yīng)時(shí)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(nèi)閃就無能為力了?？偟膩碚f目前國內(nèi)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于交流電力系統(tǒng)中性點(diǎn)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于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(shè)計(jì)制造出了具有脫離功能的10KV金屬氧化物避雷器。但只能適用于電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地的電網(wǎng)，不適用于中國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地的電網(wǎng)系統(tǒng)。目前我國10KV交流電力系統(tǒng)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(shí)用新型專利ZL95100070.5，從原理和構(gòu)思來看是可行的，但因生產(chǎn)工藝較復(fù)雜等因素，產(chǎn)品尚未全面達(dá)到設(shè)計(jì)的目的。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種防爆自動脫離型避雷器，克服了現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，能徹底解決避雷器因不能脫離電力系統(tǒng)引起爆炸或發(fā)生電力系統(tǒng)永久性接地的問題。
本實(shí)用新型是按如下方案實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)造一種防爆自動脫離型避雷器，包括外套7和連接于所述外套7上端部的高壓接線端13，在所述外套7內(nèi)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；其特征在于，所述非線性電阻9的下端設(shè)有金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱體14，所述金屬導(dǎo)電導(dǎo)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(dǎo)電導(dǎo)熱體14及合金焊料6的周邊支承于絕緣支撐件4上，所述絕緣支撐件4與所述外套7的下端緊固連接。當(dāng)溫度升高導(dǎo)致低溫合金焊料6熔化時(shí)，接地端1將失去支撐力而脫落。
在按照本實(shí)用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述外套7用硅橡膠制成，其外圓周上分布有可提高外部閃絡(luò)電壓的傘形伸出結(jié)構(gòu)。
在按照本實(shí)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(nèi)腔壁還裝有用高強(qiáng)度尼龍制成的絕緣筒8，所述外套7、絕緣筒8及高壓接線端13制成為一體結(jié)構(gòu)。
在按照本實(shí)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(dǎo)電彈簧12。所述導(dǎo)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(dǎo)通，并使裝配更加方便。
在按照本實(shí)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(gè)非線性電阻片經(jīng)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(shè)有通氣孔。
在按照本實(shí)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(shí)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(dāng)溫度升高導(dǎo)致低溫合金焊料6熔化時(shí)，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(shí)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(qiáng)度高而耐沖擊力強(qiáng)度低的PBT材料制成。
在按照本實(shí)用新型提供的防爆自動脫離型避雷器中，所述外套7內(nèi)腔與非線性電阻9之間設(shè)有圓周間隙17；所述絕緣支撐件4上設(shè)有與所述圓周間隙17對應(yīng)的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽的底部15為厚度較薄在沖擊力作用下容易破裂的結(jié)構(gòu)。
在按照本實(shí)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(dǎo)電導(dǎo)熱體14之間還裝有儲能橡膠5。當(dāng)受到?jīng)_擊力作用時(shí)，環(huán)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(shí)用新型提供的10KV交流電力系統(tǒng)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(dǎo)電導(dǎo)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(qiáng)度高而耐沖擊力強(qiáng)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，沖擊力可使絕緣材料4的環(huán)形槽底部15破裂，從而保證避雷器在老化壽終或內(nèi)部閃絡(luò)損壞時(shí)，均能可靠地脫離電網(wǎng)運(yùn)行，防止避雷器發(fā)生粉碎性爆炸或系統(tǒng)發(fā)生死接地等事故。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作出一步說明，其中
圖1是本實(shí)用新型提供的防爆自動脫離型避雷器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型提供的避雷器中的絕緣支撐件的結(jié)構(gòu)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(shí)用新型中的避雷器包括由外套7和絕緣筒8所組成的復(fù)合外殼，與所述復(fù)合外殼制成一體結(jié)構(gòu)的高壓接線螺栓13，在所述外殼內(nèi)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(dǎo)電彈簧12。除了上述部件之外，本實(shí)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用硅橡膠制成，絕緣筒8為耐高溫耐老化的高強(qiáng)度尼龍制成，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(shí)用新型提供的避雷器的內(nèi)下部設(shè)有一個(gè)可靠的防爆脫離裝置，只要避雷器老化或內(nèi)部閃絡(luò)損壞，就能使避雷器脫離電力系統(tǒng)，退出運(yùn)行，防止發(fā)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(qiáng)度高達(dá)890kg/cm2且沖擊強(qiáng)度達(dá)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(dǎo)電導(dǎo)熱性能良好的金屬體14所組成。
整個(gè)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(dǎo)電導(dǎo)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(dǎo)電彈簧12和非線性電阻柱9先后放入外殼內(nèi)；5)將由金屬導(dǎo)電導(dǎo)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，與復(fù)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(shí)被壓緊。
在本實(shí)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(jī)械參數(shù)是非常重要的。其中常規(guī)零部件的電氣和機(jī)械參數(shù)應(yīng)滿足國標(biāo)GB11032-2000的要求。脫離裝置部分電氣和機(jī)械參數(shù)確定的原則是確保避雷器在正常運(yùn)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(nèi)部閃絡(luò)引起工頻電流通過時(shí)其脫離裝置才動作。根據(jù)這一原則，選擇好合金焊料6的熔點(diǎn)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(tài)下能否安全運(yùn)行，老化時(shí)能否立即退出運(yùn)行的關(guān)鍵；選擇好絕緣筒8和絕緣支撐件4的機(jī)械強(qiáng)度，絕緣支撐件4的環(huán)形槽的底部15處的厚薄，是決定避雷器在強(qiáng)雷作用下非線性電阻瞬間損壞或內(nèi)閃產(chǎn)生高溫高壓氣體時(shí)能否可靠地自動脫離電力系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵。
下面將描述本實(shí)用新型避雷器的工作原理(1)由于電阻9是非線性半導(dǎo)體元件，所以避雷器在正常運(yùn)行時(shí)處于絕緣狀態(tài)，流過避雷器的電流很小，約為100uA；當(dāng)避雷器遭到雷擊或操作開關(guān)產(chǎn)生的過電壓時(shí)則處于導(dǎo)通狀態(tài)，將多余的能量釋放到地，從而把過電壓限制到輸變電設(shè)備能耐受的水平，避免輸變電設(shè)備遭到過電壓的損壞，確保其安全運(yùn)行。在正常運(yùn)行狀態(tài)下，因流過電阻9的電流小，發(fā)熱少，溫度低，同時(shí)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(shí)間短，電阻9產(chǎn)生的熱量也少，再則因電阻9的散熱大于發(fā)熱，所以合金焊料6一直處于低溫狀態(tài)，不會熔化，螺栓1不會脫落避雷器，可保持正常運(yùn)行。
(2)當(dāng)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(fā)熱大于散熱，溫度不斷升高，并通過金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱體14傳給焊料6，此時(shí)焊料6的溫度不斷升高，最后接近熔化狀態(tài)，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(wǎng)運(yùn)行，避免粉碎性爆炸和電力系統(tǒng)死接地的事故發(fā)生。
(3)當(dāng)避雷器遭強(qiáng)雷或其它原因引起電阻9瞬間部分或全部損壞，或引起側(cè)面閃絡(luò)時(shí)，工頻續(xù)流電流通過避雷器，在避雷器內(nèi)部將產(chǎn)生高溫高壓氣體，因合金焊料6的響應(yīng)時(shí)間長來不及熔化，其脫離功能失效，然而此時(shí)絕緣支撐件4的環(huán)形槽的底部15處的耐沖擊機(jī)械強(qiáng)度遠(yuǎn)比絕緣筒8低，環(huán)形槽的底部15在沖擊力作用下破裂，絕緣支撐件4失去固定及支撐作用，整個(gè)脫離裝置和密封蓋3脫落，同時(shí)，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(wù)，確保了電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
權(quán)利要求1.一種防爆自動脫離型避雷器，包括外套(7)和連接于所述外套(7)上端部的高壓接線端(13)，在所述外套(7)內(nèi)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；其特征在于，所述非線性電阻(9)的下端設(shè)有金屬導(dǎo)電導(dǎo)熱體(14)，所述金屬導(dǎo)電導(dǎo)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(dǎo)電導(dǎo)熱體(14)及合金焊料(6)的周邊支承于絕緣支撐件(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(jù)權(quán)利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，所述外套(7)用硅橡膠制成，其外圓周上分布有可提高外部閃絡(luò)電壓的傘形伸出結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，緊貼所述外套(7)的內(nèi)腔壁還裝有用高強(qiáng)度尼龍制成的絕緣筒(8)，所述外套(7)、絕緣筒(8)及高壓接線端(13)制成為一體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，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(dǎo)電彈簧(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，所述非線性電阻(9)是由多個(gè)非線性電阻片經(jīng)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(shè)有通氣孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求6所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求1所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，所述絕緣支撐件(4)由耐靜壓力強(qiáng)度高而耐沖擊力強(qiáng)度低的PBT材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，所述外套(7)內(nèi)腔與非線性電阻(9)之間設(shè)有圓周間隙(17)；所述絕緣支撐件(4)上設(shè)有與所述圓周間隙(17)對應(yīng)的環(huán)形槽，所述環(huán)形槽的底部(15)為厚度較薄在沖擊力作用下容易破裂的結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防爆自動脫離型避雷器，其特征在于，所述絕緣支撐件(4)與所述金屬導(dǎo)電導(dǎo)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(tǒng)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(dǎo)電導(dǎo)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(qiáng)度高而耐沖擊力強(qiáng)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，沖擊力可使絕緣材料4的環(huán)形槽的底部15處破裂，從而保證避雷器在老化壽終或內(nèi)部閃絡(luò)損壞時(shí)，均能可靠地脫離電網(wǎng)運(yùn)行，防止避雷器發(fā)生粉碎性爆炸或系統(tǒng)發(fā)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(yōu)先權(quán)日2001年5月9日
發(fā)明者鄭成文 申請人:鄭成文