CN101916633A - 提高复合外套避雷器抗扭力的方法、避雷器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提高复合外套避雷器抗扭力的方法、避雷器及制造方法，所述避雷器包括依次相接的上金属电极、非线性电阻片和下金属电极，在所述上金属电极、下金属电极和非线性电阻片的外壁上设有绝缘骨架，在所述上金属电极、下金属电极、非线性电阻片和绝缘骨架外侧设有复合外套，在所述上金属电极上端设有上导电杆和上紧固件，在所述下金属电极下端设有下导电杆和下紧固件；所述上金属电极的中间部分的横截面为多边形，所述绝缘骨架与上金属电极相接触的部分，与所述上金属电极的外形相吻合。本发明可以大幅提高中压复合外套避雷器耐受大扭矩的性能，减少安装紧固时使复合避雷器在可能出现过大扭力矩作用下电极转动、密封破坏等损坏率，提高其在电网运行可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高复合外套避雷器抗扭力的方法、避雷器及制造方法，所述避雷器尤其是指一种高强复合外套金属氧化物避雷器，它一般应用于10～20kV电力系统配电或电站，作为大气过电压及系统内过电压保护设备，属于输变电装备制造、应用领域。
背景技术
中压复合外套金属氧化物避雷器在配电或电站应用中的典型安装方式，如附图4和附图5所示。避雷器下端通过下紧固件15-11固定于电杆的钢横担61上，被保护系统的高压引线通过上紧固件15-21固定于避雷器的上端。避雷器上、下端联接必须通过旋紧上紧固件15-21和下紧固件15-11才可牢固固定，才能保证避雷器工作时需要的机械强度及可靠电气连接；而在旋紧上紧固件15-21和下紧固件15-11的过程中，避雷器固定的主轴心线与旋紧下紧固件15-11和上紧固件15-21的加力标称方向成90°角，故此时由下金属电极11-11、上金属电极11-12，非线性电阻片121、绝缘骨架131、下紧固件15-11和上紧固件15-21等组成的避雷器芯体承受较大扭力矩作用。
避雷器下端紧固时，该扭矩的传导由复合外套141下部、下金属电极11-11、下紧固件15-11组成传导链，其传导件数量较少、传导距离较短，对避雷器的扭转破坏作用较小。避雷器下端紧固后再紧固上端时，该扭矩的传导由复合外套141、上金属电极11-21及下金属电极11-11、绝缘骨架131、上紧固件15-21组成传导链；安装工人对上紧固件15-21施加的旋紧力矩，通过上金属电极11-21经绝缘骨架131、下金属电极11-11传导到电杆的钢横担61(固定基座)而完成；这时，紧固扭矩力的有效传导主要取决于上金属电极11-21与绝缘骨架131、绝缘骨架131与下金属电极11-11的结合力。
当紧固扭矩力≤上金属电极11-21与绝缘骨架131的结合力时，紧固扭矩力通过上金属电极11-21经绝缘骨架131、下金属电极11-11传导到电杆的钢横担61而正常完成避雷器无损安装；当紧固扭矩力＞上金属电极11-11与绝缘骨架131的结合力时，上金属电极11-11与绝缘骨架131之间发生滑移，芯体整体结构破坏，使避雷器的密封性能下降，此类避雷器安装为有损安装。
常规结构上金属电极11-21和下金属电极11-11，见附图4，各截面为圆形，绝缘骨架形状随同金属电极也为圆形，则圆形金属电极与圆形绝缘骨架的结合力主要为两件之间的摩擦力，也即常规圆形电极、绝缘骨架结构复合外套避雷器的最大允许紧固扭矩力取决于金属电极与绝缘骨架之间的摩擦力；而摩擦力F＝μNμ为摩擦系数；N为正压力；摩擦系数μ跟材料、接触面粗糙程度有关，通常金属电极与绝缘骨架的μ均不大；避雷器芯体中电极与绝缘骨架所受的正压力N仅为绝缘骨架固化成型时形成的一般固化收缩力，也不大；故常规圆形电极、绝缘骨架结构避雷器的允许紧固扭矩力较小，通常小于避雷器安装时所需的紧固扭矩力。而且，该紧固操作几乎均在现场由安装工人通过搬手等简单工具徒手完成，搬手长度、个人力气大小等均影响该紧固扭矩力，实际扭矩力分散性大显而易见；通常为保证接线紧固可靠，避雷器遭受过扭已是常事。所以，安装对中压复合外套避雷器不同程度的损坏现象十分普遍，也是目前中压复合避雷器密封故障率偏高可占总故障率60％以上的重要原因。
发明内容
本发明的目的在于解决目前国内常规圆形电极、圆形绝缘骨架中压复合外套金属氧化物避雷器耐受扭矩力偏小，安装中容易出现电极转动、密封破坏等不同程度损坏的问题，提供一种提高复合外套避雷器抗扭力的方法。
本发明的第二个目的是提供一种耐受扭矩力，使安装紧固时复合避雷器损坏率下降，提高量大面广的中压复合外套避雷器在电网的运行可靠性的高强复合外套避雷器。
本发明的第三个目的是提供一种高强复合外套避雷器的制造方法。
本发明的技术方案是：一种提高复合外套避雷器抗扭力的方法，在包括有依次连接的上金属电极、非线性电阻片和下金属电极，在所述上金属电极、非线性电阻片和下金属电极的外壁上设有绝缘骨架，在所述绝缘骨架外侧设有复合外套，以及在上金属电极连有上导电杆及上紧固件，和下金属电极连有下导电杆及上紧固件的复合外套避雷器中，至少将上金属电极的中间部分的横截面设计为多边形，所述绝缘骨架与上金属电极相接触部分的形状与所述上金属电极的外形相吻合的结构，通过上金属电极中间部分的外壁与绝缘骨架与上金属电极相接触部分构成的平面接触，以提高复合外套避雷器抗扭力强度。
设计一种高强复合外套避雷器，包括上金属电极和下金属电极，在上金属电极和下金属电极之间设有数个串联的非线性电阻片，在所述上金属电极、下金属电极和非线性电阻片的外壁上设有绝缘骨架，在所述上金属电极、下金属电极、非线性电阻片和绝缘骨架外侧设有复合外套，在所述上金属电极上端固定连接有与所述上金属电极同轴，且凸出于复合外套上端的上导电杆，在所述下金属电极下端固定连接有与所述下金属电极同轴，且凸出于复合外套下端的下导电杆；所述上导电杆上设有上紧固件，所述下导电杆上设有下紧固件；所述上金属电极的中间部分的横截面为多边形，所述绝缘骨架与上金属电极相接触的部分，与所述上金属电极的外形相吻合。
作为对本发明的改进，所述下金属电极的中间部分的横截面为多边形，所述绝缘骨架与下金属电极相接触的部分，与所述下金属电极的外形相吻合。
所述多边形为正多边形。
所述正多边形是正三边形至正十二边形中的一个。
作为对本发明的进一步改进，所述上金属电极的中间部分的高度h占上金属电极的总高H不低于40％；所述下金属电极的中间部分的高度h占下金属电极的总高H不低于40％。
所述绝缘骨架是用玻璃纤维带制成的。
所述绝缘骨架的抗压强度≥100Mpa。
所述复合外套是用硅橡胶胶料硫化制成的。
所述多边形每两相邻边为圆弧平滑过渡。
本发明提供一种复合外套避雷器的制造方法，包括如下步骤，
(1)、上金属电极或下金属电极的制作
将金属融化后，倒入模具内铸成中间部分的横截面形状为多边形的上金属电极或下金属电极毛坏；
将毛坏机加工成上金属电极或下金属电极；
在上金属电极固定连接上导电杆，在下金属电极上连接下导电杆；
(2)避雷器核心芯体部件的制作
依次将上金属电极、非线性电阻片和下金属电极固定；
再将由浸渍胶粘剂的常温下处软态的玻璃纤维带，紧缠绕于上金属电极、非线性电阻片和下金属电极上，并加压、80-160℃分段加热固化后定型；自然冷却到室温出烘；
(3)、复合外套的制作
将避雷器核心芯体部件置于专用模具中，用硅橡胶胶料在模具中，在155-165℃条件下整体硫化完成复合外套成型；
(4)、在上导电杆装上上紧固件，在下导电杆上装上下紧固件。
本发明将避雷器芯体中的圆形电极、圆形绝缘骨架改为多边棱形金属电极、多边棱形绝缘骨架，使金属电极与绝缘骨架之间传导的最大允许扭矩力取决于金属电极材料的屈服强度和绝缘骨架材料的屈服强度，从而提高了避雷器的耐受扭矩力，使安装紧固时复合避雷器损坏率下降，提高了量大面广的中压复合外套避雷器在电网的运行可靠性的。
附图说明
图1是本发明一种实施例的平面结构示意图。
图2是图1中的A-A/B-B平面结构示意图。
图3是图1中的金属电极的侧面结构示意图。
图4是现有的避雷器的平面结构示意图。
图5是图4中的C-C/D-D平面结构示意图。
具体实施方式
结合图1和图2，本发明提供的一种提高复合外套避雷器抗扭力的方法，是在包括有依次连接的上金属电极11、非线性电阻片2和下金属电极12，在所述上金属电极11、非线性电阻片2和下金属电极12的外壁上设有绝缘骨架3，在所述绝缘骨架3外侧设有复合外套4，以及在上金属电极11连有上导电杆21及上紧固件5-2，和下金属电极12连有下导电杆22及上紧固件5-1的复合外套避雷器中，至少将上金属电极11的中间部分的横截面设计为多边形，所述绝缘骨架3与上金属电极11相接触部分的形状与所述上金属电极11的外形相吻合的结构，通过上金属电极11中间部分的外壁与绝缘骨架3与上金属电极11相接触部分构成的平面接触，以提高复合外套避雷器抗扭力强度。
请参见图1至图2，它是一种高强复合外套避雷器，包括上金属电极11和下金属电极12，在上金属电极11和下金属电极12之间设有两个串联的非线性电阻片2，在所述上金属电极11、下金属电极12和非线性电阻片2的外壁上设有绝缘骨架3，在所述上金属电极11、下金属电极12、非线性电阻片2和绝缘骨架3外侧设有复合外套4，在所述上金属电极11上端固定连接有与所述上金属电极11同轴，且凸出于复合外套4上端的上导电杆21，在所述下金属电极12下端固定连接有与所述下金属电极12同轴，且凸出于复合外套4下端的下导电杆22；所述上导电杆21上设有上紧固件5-2，所述下导电杆22上设有下紧固件5-1；所述上金属电极11的中间部分的横截面为多边形，优选地为正八边形，即上金属电极11的中间部分为八棱柱，并且八棱柱由两部分构成，其两者的直径不相等，所述绝缘骨架3与上金属电极11相接触的部分，与所述上金属电极11的外形相吻合。
本实施例中，所述下金属电极12的中间部分的横截面为多边形，优选地为正八边形，即下金属电极12的中间部分为八棱柱，并且八棱柱由两部分构成，其两者的直径不相等，所述绝缘骨架3与下金属电极12相接触的部分，与所述下金属电极12的外形相吻合。
显然，上金属电极11的中间部分的横截面也可为不等边多边形，或者为正多边形。当其为正多边形时，可以选择正三边形至正十二边形中的一个正多边形。本实施例中，所述绝缘骨架3是用玻璃纤维带制成的。所述绝缘骨架3的抗压强度≥100Mpa。所述复合外套4是用硅橡胶胶料硫化制成的。所述多边形每两相邻边为圆弧平滑过渡，以避免避雷器芯体承受扭力时电极对绝缘骨架的切割作用而使绝缘骨架受损。本发明中的紧固件为螺母。
请参见图3，为了加强上金属电极11和下金属电极12(由铝合制作而成)与绝缘骨架3的结合强度，优先的，所述上金属电极11的中间部分的高度h占上金属电极11的总高H不低于40％；所述下金属电极12的中间部分的高度h占下金属电极12的总高H不低于40％。
本发明中，所述绝缘骨架3由浸渍胶粘剂玻璃纤维带(常温下处软态)，紧缠绕于芯体金属电极+非线性电阻片+金属电极，并加压、加热固化而成；绝缘骨架的两端八棱形结构在浸渍胶玻纤带缠绕电极时产生，加压、80-160℃分段加热固化后定型，自然冷却到室温出烘；绝缘骨架实际使用抗压强度≥100MPa。
所述复合外套4是将绝缘骨架良好固化的避雷器芯体置于专用模具中，使适量硅橡胶胶料在模具中用155-165℃整体硫化完成复合外套成型。
本发明的原理、性能、效果对比：
从上表实测数据可见，本发明结构耐受扭矩能力比目前常规结构避雷器可提高3-5倍。
本发明提供的一种复合外套避雷器的制造方法，包括如下步骤，
(1)、上金属电极或下金属电极的制作
将金属融化后，倒入模具内铸成中间部分的横截面形状为多边形的上金属电极或下金属电极毛坏；
将毛坏机加工成上金属电极或下金属电极；
在上金属电极固定连接上导电杆，在下金属电极上连接下导电杆；
(2)避雷器核心芯体部件的制作
依次将上金属电极、非线性电阻片和下金属电极固定；
再将由浸渍胶粘剂的常温下处软态的玻璃纤维带，紧缠绕于上金属电极、非线性电阻片和下金属电极上，并加压、80-160℃分段加热固化后定型；自然冷却到室温出烘；
(3)、复合外套的制作
将避雷器核心芯体部件置于专用模具中，用硅橡胶胶料在模具中，在155-165℃条件下整体硫化完成复合外套成型；
(4)、在上导电杆装上上紧固件，在下导电杆上装上下紧固件。
本发明中，凡是压力，温度没有给出具体值的，均是同行业所使用的常规的压力、温度值。
Claims (10)
1.一种提高复合外套避雷器抗扭力的方法，其特征在于：在包括有依次连接的上金属电极(11)、非线性电阻片(2)和下金属电极(12)，在所述上金属电极(11)、非线性电阻片(2)和下金属电极(12)的外壁上设有绝缘骨架(3)，在所述绝缘骨架(3)外侧设有复合外套(4)，以及在上金属电极(11)连有上导电杆(21)及上紧固件(5-2)，和下金属电极(12)连有下导电杆(22)及上紧固件(5-1)的复合外套避雷器中，至少将上金属电极(11)的中间部分的横截面设计为多边形，所述绝缘骨架(3)与上金属电极(11)相接触部分的形状与所述上金属电极(11)的外形相吻合的结构，通过上金属电极(11)中间部分的外壁与绝缘骨架(3)与上金属电极(11)相接触部分构成的平面接触，以提高复合外套避雷器抗扭力强度。
2.一种高强复合外套避雷器，包括上金属电极(11)和下金属电极(12)，在上金属电极(11)和下金属电极(12)之间设有数个串联的非线性电阻片(2)，在所述上金属电极(11)、下金属电极(12)和非线性电阻片(2)的外壁上设有绝缘骨架(3)，在所述上金属电极(11)、下金属电极(12)、非线性电阻片(2)和绝缘骨架(3)外侧设有复合外套(4)，在所述上金属电极(11)上端固定连接有与所述上金属电极(11)同轴，且凸出于复合外套(4)上端的上导电杆(21)，在所述下金属电极(12)下端固定连接有与所述下金属电极(12)同轴，且凸出于复合外套(4)下端的下导电杆(22)；所述上导电杆(21)上设有上紧固件(5-2)，所述下导电杆(22)上设有下紧固件(5-1)；其特征在于：所述上金属电极(11)的中间部分的横截面为多边形，所述绝缘骨架(3)与上金属电极(11)相接触部分的形状与所述上金属电极(11)的外形相吻合。
3.根据权利要求1所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述下金属电极(12)的中间部分的横截面为多边形，所述绝缘骨架(3)与下金属电极(12)相接触部分的形状与所述下金属电极(12)的外形相吻合。
4.根据权利要求1或2所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述多边形为正多边形。
5.根据权利要求3所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述正多边形是正三边形至正十二边形中的一个。
6.根据权利要求4所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述上金属电极(11)的中间部分的高度(h)占上金属电极(11)的总高(H)不低于40％，或/和所述下金属电极(12)的中间部分的高度(h)占下金属电极(12)的总高(H)不低于40％。
7.根据权利要求5或6所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述绝缘骨架(3)是用玻璃纤维带制成的，所述复合外套(4)是用硅橡胶胶料硫化制成的。
8.根据权利要求7所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述绝缘骨架(3)的抗压强度≥100Mpa。
9.根据权利要求8所述的高强复合外套避雷器，其特征在于：所述多边形每两相邻边为圆弧平滑过渡。
10.一种复合外套避雷器的制造方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)、上金属电极或下金属电极的制作
将金属融化后，倒入模具内铸成中间部分的横截面形状为多边形的上金属电极或下金属电极毛坏；
将毛坏机加工成上金属电极或下金属电极；
在上金属电极固定连接上导电杆，在下金属电极上连接下导电杆；
(2)避雷器核心芯体部件的制作
依次将上金属电极、非线性电阻片和下金属电极固定；
再将由浸渍胶粘剂的常温下处软态的玻璃纤维带，紧缠绕于上金属电极、非线性电阻片和下金属电极上，并加压、80-160℃分段加热固化后定型；自然冷却到室温出烘；
(3)、复合外套的制作
将避雷器核心芯体部件置于专用模具中，用硅橡胶胶料在模具中，在155-165℃条件下整体硫化完成复合外套成型；
(4)、在上导电杆装上上紧固件，在下导电杆上装上下紧固件。
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