專利名稱：復合外套絕緣子避雷器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種復合外套絕緣子避雷器的制造技術，將絕緣子功能整合進避雷器的制造方法。
背景技術：
在輸電線路桿塔上安裝氧化鋅避雷器，利用其良好的過電壓限制能力來提高輸電線路的防雷水平，國內(nèi)已有成功的經(jīng)驗。但這種將避雷器和復合絕緣子二者制造于一體中的方法國內(nèi)尚無。國外有過這種方法，例如日本在瓷絕緣子或玻璃絕緣子內(nèi)置入氧化鋅閥片和放電間隙來實現(xiàn)兩者合一(在絕緣子中整合了避雷器的功能，主體為絕緣子)，結構上二者統(tǒng)一于絕緣子。CN1037472C的發(fā)明專利中公開了日本一公司的避雷器絕緣子制造方法，其缺點在于1、實現(xiàn)方法比較困難，非常復雜，且只能在瓷或玻璃絕緣子中做到。不能推廣到目前應用很廣且用量進一步擴大的復合絕緣子上來。2、結構中帶有放電間隙，很難控制間隙的放電電壓，伏秒特性曲線很不平滑，很難和被保護設備的伏秒特性配合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種高性能絕緣子避雷器，它除了具有氧化鋅避雷器可靠的保護性能，還兼具絕緣子的功能，具有機械強度高、防潮性能好，適合沿海或山區(qū)等多雷地區(qū)安裝使用的復合外套絕緣子避雷器。
本發(fā)明的另一目的是提供復合外套絕緣子避雷器的制造方法，本發(fā)明采用以下技術方案實現(xiàn)上述目標復合外套絕緣子避雷器，它包括連接金具、氧化鋅環(huán)片和絕緣外套，其特征是在絕緣芯棒外套疊氧化鋅環(huán)片層和密閉隔離層，在氧化鋅疊層和密閉隔離層外設絕緣套筒，上下端金具分別與兩端的絕緣芯棒和絕緣套筒相固接，絕緣套筒外為傘狀多節(jié)絕緣外套。
復合外套絕緣子避雷器的制造方法，包含以下基本步驟a、用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂膠聯(lián)固化成絕緣芯棒和絕緣套筒，并在絕緣芯棒外和絕緣套筒外涂敷硅膠保護層，
b、將下端金具與絕緣芯棒端頭連接，在密閉隔層內(nèi)放置干燥劑，然后疊放氧化鋅環(huán)片，再在氧化鋅疊層外套上絕緣套筒；c、在氧化鋅疊層上端的密封隔離室內(nèi)設置導電帶和壓縮彈簧所調(diào)節(jié)氧化鋅疊層的緊密度，再于絕緣套筒上端連接上端金具；d、將上述絕緣子避雷器內(nèi)部空氣抽出，并往其內(nèi)充入氣壓略大于大氣壓的純氮氣；e、將上述絕緣子避雷器置于液壓機上加壓連接，使金具與絕緣芯棒的接觸面融合牢固；f、對已壓接過的絕緣子避雷器進行注膠硫化，在絕緣套筒上復合硅橡膠絕緣外套。
本發(fā)明中的絕緣子避雷器，結構上最主要特征是氧化鋅環(huán)片疊串在由環(huán)氧玻璃纖維組成的芯棒外，芯棒外涂有一層硅膠保護層及芯體兩端接套金具而成。氧化鋅環(huán)片作為限制輸電線路過電壓的保護元件，可以根據(jù)保護的要求來選擇閥片的數(shù)量和尺寸，以及氧化鋅環(huán)片的截面積，氧化鋅環(huán)片內(nèi)環(huán)Φ20～30mm，外環(huán)Φ50～60mm。芯棒必須選用耐酸堿、耐高溫和高抗拉強度的改性環(huán)氧樹脂膠聯(lián)固化玻璃纖維絕緣芯棒，直徑由氧化鋅環(huán)片內(nèi)徑?jīng)Q定，為保護在絕緣子避雷器爆炸的情況下，仍能承受導線拉力，須在芯棒外涂敷一層硅膠保護層。
本發(fā)明中的絕緣子避雷器還具有一對特殊設計的金具，金具的形狀參見圖2和圖3。金具作為和輸電線路的機械連接和電氣連接部分，同時要壓緊芯棒，利用金具和芯棒的摩擦，使避雷器具有足夠的拉伸負荷。金具大端為筒狀法蘭，筒內(nèi)壁設有內(nèi)螺紋以便與環(huán)氧玻璃纖維筒兩端連接，環(huán)氧玻璃纖維筒作為環(huán)狀氧化鋅閥片的保護層。
本發(fā)明中的絕緣子避雷器，要保證能安全可靠的運行，非常關鍵的是保證內(nèi)部干燥不受潮，即要有良好的密封性能。要做到這一點，在結構設計和各個密封部位的密封件選擇上都非常重要。在上下金具大端設計筒狀密封隔離層，給絕緣子避雷器內(nèi)部充入高純度氮氣，使內(nèi)部氣壓略高于外部氣壓，這樣外部的潮濕空氣不能通過呼吸作用侵入到絕緣子避雷器內(nèi)部。金具法蘭筒內(nèi)設密封槽以放置密封件和密封膠。在密封件的選擇上，要選擇硬度在邵氏70度左右，恒定形變壓縮永久形變率小于15％的三元乙丙膠密封件，并且要在產(chǎn)品的預期使用期內(nèi)能夠保持彈性，保證產(chǎn)品的良好密封性能。
本發(fā)明中環(huán)氧玻璃纖維筒外邊的絕緣材料選用硅橡膠，硅橡膠外套除了良好絕緣性能外，還具有很強的耐污能力和憎水性，可以克服瓷絕緣子和玻璃絕緣子需要經(jīng)常清掃的缺點。制造時要在環(huán)氧玻璃纖維筒外邊涂敷一層偶連劑，保證硅橡膠和玻璃纖維筒結合緊密。


圖1為本發(fā)明內(nèi)部結構剖面圖。
圖2為上端金具剖面圖。
圖3為下端金屬剖面圖。
上述圖中1為上端金具，2為絕緣芯棒，3為密封件，4為密封隔離層，5為導電帶，6為壓縮彈簧，7為芯棒硅膠保護層，8為氧化鋅環(huán)片，9為絕緣套筒，10為硅橡膠絕緣外套，11、14為密封件，12為干燥劑，13為密封槽，15為下端金具，16、17為密封塞及密封圈，18為法蘭筒內(nèi)螺紋，19為芯棒腔，20為抽氣孔。
具體實施例方式
為了更好的了解本發(fā)明，下面介紹35千伏和110千伏二個實施例以進一步說明本發(fā)明的工藝方法。
第一步用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂膠聯(lián)固化成絕緣芯棒2和絕緣套筒9，并在絕緣芯棒和套筒外涂敷硅膠保護層7。
為保證絕緣子避雷器內(nèi)部的干燥，避免潮氣帶入，事先將所有用到的零配件包括氧化鋅環(huán)片、干燥劑盒、導電帶、壓縮彈簧、上下金具，芯棒和套筒等，用酒精擦洗干凈后，放入90℃烘箱中備用。
第二步將嚴格挑選的芯棒放在專用模具中注膠，以形成一層厚為5-10mm的保護層，緩沖萬一避雷器爆炸時對芯棒的影響。保護層的長度根據(jù)環(huán)狀氧化鋅閥片的總體高度來調(diào)整，35KV的絕緣子避雷器保護層高度為567-587mm，110KV絕緣子避雷器保護層高度為855-885mm，芯棒兩端各留出約90-100mm的裸棒，方便和金具的壓接。
第三步在事先清洗烘干過的下端金具15的密封槽13中放入密封件14，抹好密封膠，然將芯棒裸露的部分套入下端金具的芯棒腔19內(nèi)，在金具的法蘭筒18內(nèi)放入干燥劑如DA-3U分子篩，以吸收裝配過程中帶入的潮氣。然后將環(huán)狀氧化鋅環(huán)片穿在芯棒2上，再在閥片外套上環(huán)氧玻璃纖維套筒9，將下端金具15和環(huán)氧玻璃纖維筒9的下端旋緊。
第四步在氧化鋅疊層的上端放入設計好的導電帶5和壓縮彈簧6(事先計算好彈簧的壓縮量)，保證氧化鋅環(huán)片和金具的緊密接觸。再在環(huán)氧玻璃纖維筒的上端旋好上端金具1，上端金具的密封槽內(nèi)同樣放好密封件3，涂好密封膠。
到這一步，絕緣子避雷器的主體裝配完成。整個裝配過程，要保證在恒溫去濕(保持濕度小于60％，溫度為20±1℃)的專用裝配環(huán)境中進行。
第五步通過下端金具15上的抽氣孔20，抽出絕緣子避雷器內(nèi)部的空氣，然后用氦質(zhì)譜檢漏儀進行檢漏，確保合格后，再通過抽氣孔給絕緣子避雷器內(nèi)部注入純度為99.999％氮氣，并使內(nèi)部壓力為1.02-1.03大氣壓。完成后用密封塞16將抽氣孔密封。
第六步在液壓機上，對套著芯棒的金具進行壓接，通過聯(lián)接液壓機的光纖感應器來觀察芯棒和金具的結合程度。控制壓接力，使金具和芯棒結合牢靠。這里要注意觀察光纖感應器壓接力，不能過高、也不能過低，35KV的絕緣子避雷器壓接力控制在19-20KN，110KV的絕緣子避雷器壓接力控制在25KN-30KN，這樣才能保證金具和環(huán)氧玻璃纖維棒的結合滿足設計要求。
第七步給環(huán)氧玻璃纖維筒外面涂一層根據(jù)硅橡膠性能配制的偶連劑，涂敷要均勻，不能漏涂。涂好后在無塵的環(huán)境中放置30-40分鐘。然后將絕緣子避雷器主體放入專用的模具中，進行注膠硫化，形成硅橡膠外套。硫化時要控制注膠的速度和硫化溫度、時間等參數(shù)。一般注完膠后，在90-100℃的溫度下硫化40-60分鐘后，即可開模取出絕緣子避雷器。然后將做好的絕緣子避雷器放入烘箱進行二段硫化，根據(jù)不同硅橡膠材料的要求，選擇相應的二段硫化溫度和時間，使膠料充分硫化。
第八步對做好的絕緣子避雷器進行電氣性能和機械性能檢測。
至此，絕緣子避雷器就做好了。上述過程中，第六步和第七步可根據(jù)情況互換順序。
本發(fā)明的優(yōu)點是制造簡單、使用方便、性能優(yōu)越。在制造35KV、110KV、220KV的絕緣子避雷器的工藝基本相同，均可按所述工藝步驟進行。利用氧化鋅電阻片優(yōu)異的能量吸收能力來吸收過電壓能量，提高線路的耐雷水平。利用獨特的金具芯棒結合方式，實現(xiàn)和絕緣子相同的機械強度。同時硅橡膠重量輕和耐污性、憎水性強的特點，使得整個產(chǎn)品易于安裝、易于被用戶接受。
按照本發(fā)明制造的一個絕緣子避雷器實例，在國家相關檢驗中心(西安和武漢)進行了試驗，各項電氣性能和機械性能均符合設計要求，其中拉伸負荷，本實例設計要求為7噸，實際測試為12噸。在將絕緣子避雷器進行爆炸試驗后，其拉伸負荷仍為12噸。密封試驗設計要求為泄漏率不大于6.65×10-3PaL/s，實際測試漏率小于4.43×10-5PaL/s。
權利要求
1.復合外套絕緣子避雷器，它包括連接金具、氧化鋅閥片和絕緣外套，其特征在絕緣芯棒外套疊氧化鋅環(huán)片層和密閉隔離層，在氧化鋅疊層和密閉隔離層外設絕緣套筒，上下端金具分別與兩端的絕緣芯棒和絕緣套筒相固接，絕緣套筒外為多節(jié)傘狀絕緣外套。
2.復合外套絕緣子避雷器的制造方法，其特征包括以下步驟a、用玻璃纖維與環(huán)氧樹脂膠聯(lián)固化成絕緣芯棒和絕緣套筒，并在芯棒外和套筒外涂敷硅膠保護層；b、將下端金具與絕緣芯棒端頭連接，在密閉隔層內(nèi)放置干燥劑，然后疊放氧化鋅環(huán)片，再在氧化鋅疊層外套上絕緣套筒；c、在氧化鋅疊層上端的密封隔離室內(nèi)設置導電帶和壓縮彈簧以調(diào)節(jié)氧化鋅疊層的緊密度，再于絕緣套筒上端連接上端金具；d、將上述絕緣子避雷器內(nèi)部空氣抽出，并往其內(nèi)充入氣壓略大于大氣壓的純氮氣；e、將上述絕緣子避雷器置于液壓機上加壓連接，使金具與絕緣芯棒的接觸面融合牢固；f、對已壓接過的絕緣子避雷器進行注膠硫化，在絕緣套筒上復合硅橡膠絕緣外套。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是氧化鋅環(huán)片內(nèi)環(huán)直徑為20～30mm，外徑為50～60mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是連接金具的大端為筒狀密封隔離層，筒內(nèi)壁設有與絕緣套筒旋緊螺紋(18)，絕緣芯棒(2)貫穿筒狀密封隔離層(18)至金具的芯棒腔(19)相連接固緊。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是下端金具的密封隔離層內(nèi)設干燥劑盒。
6.根據(jù)權利要求1所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是密封件選擇硬度邵氏70度，恒定形變壓縮永久形變率小于15％的三元乙丙膠密封件。
7.根據(jù)權利要求2所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是充入氮氣濃度為99.999％壓力為1.02～1.03大氣壓。
8.根據(jù)權利要求2所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是金具與芯棒壓接，35KV的壓接力為19～21KN，110KV的壓接力為28～30KN。
9.根據(jù)權利要求2所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是絕緣子避雷器整體裝配保持恒溫去濕環(huán)境，在濕度小于60％，溫度為20±1℃中完成裝配。
10.根據(jù)權利要求2所述的復合外套絕緣子避雷器，其特征是密封泄漏率小于6.65×10-3PaL/s。
全文摘要
復合外套絕緣子避雷器及其制造方法，它包括兩端的連接金具，中間的氧化鋅閥片和多節(jié)傘狀絕緣外套，環(huán)狀氧化鋅8套疊在玻璃纖維中芯棒2外，氧化鋅疊層底部設干燥劑層12，頂部設密封隔離室4，絕緣套筒9套在壓縮彈簧6、氧化鋅疊層8和干燥劑層12的外邊，多節(jié)傘狀硅膠外套10附著在絕緣套筒9的外圍。采用中芯棒6貫穿氧化鋅疊層8外圍再套絕緣套筒9，使絕緣子的受力點從氧化鋅片轉移到由玻璃纖維束和硅橡膠組成的中芯棒和絕緣套筒上，顯著提高了抗拉和負荷強度，干燥劑層的設置保持中間筒體干燥，穩(wěn)定避雷器的性能，抗拉負荷抗風襲性能優(yōu)良，耐污染和憎水性能提高，便于在高電壓大功率輸送電路中推廣應用。
文檔編號H01B17/42GK1585046SQ20041002464
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月26日 優(yōu)先權日2004年5月26日
發(fā)明者陳鴻飛, 黃曉明, 李向軍, 梁繼勇, 余長水, 應芷芩, 周立波 申請人:寧波市科技園區(qū)永耀電力科技發(fā)展有限公司