CN115966356A - 避雷器及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种避雷器及其制备工艺，该避雷器包括环氧树脂套筒、电阻组件和金具；电阻组件与环氧树脂套筒的高度一致且沿轴向嵌置于环氧树脂套筒内，电阻组件包括多个氧化锌电阻片和金属垫片，每个氧化锌电阻片均为圆柱形结构且外周壁和环氧树脂套筒的内周壁密封配合，任意相邻的两个氧化锌电阻片之间连接有金属垫片；金具设于位于最顶端和最低端的氧化锌电阻片的外周端部，且氧化锌电阻片与金具之间连接一个弹性垫片。本申请通过将氧化锌电阻片和金属垫片交叉层叠设置，这种避雷器的内绝缘结构可以有效吸收雷电流作用下的冲击热应力，防止绝缘炸裂损坏与绝缘闪络事故。
Description
技术领域
本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种避雷器及其制备工艺。
背景技术
氧化锌避雷器是电力系统中用于抑制雷电过电压，保护电力设备免遭雷击损坏的关键设备，其核心是氧化锌(氧化锌)压敏电阻。然而，氧化锌避雷器内绝缘结构设计不合理，在雷击下氧化锌电阻易发生热胀冷缩，导致侧面绝缘在热应力下受损，进而发生绝缘闪络事故。
针对以上问题，亟需研究高强度避雷器的内绝缘结构，以提升侧面绝缘性能。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种避雷器及其制备工艺，旨在解决现有技术中的氧化锌避雷器结构不合理导致的内绝缘闪络的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种避雷器，包括：
环氧树脂套筒；
电阻组件，与所述环氧树脂套筒的高度一致并沿轴向嵌置于所述环氧树脂套筒内，所述电阻组件包括多个氧化锌电阻片和金属垫片，每个所述氧化锌电阻片均为圆柱形结构且外周壁和所述环氧树脂套筒的内周壁密封配合，任意相邻的两个氧化锌电阻片之间连接有一所述金属垫片；和
金具，数量为两个且分设于位于最顶端和最低端的所述氧化锌电阻片的外端部，且所述氧化锌电阻片与所述金具之间连接有弹性垫片。
在本发明的实施例中，所述金具为圆柱形结构，所述金具、所述氧化锌电阻片以及所述环氧树脂套筒的轴线重合。
在本发明的实施例中，所述金属垫片为铝垫片。
在本发明的实施例中，所述氧化锌电阻片和所述环氧树脂套筒之间填充有弹力硅橡胶。
在本发明的实施例中，所述弹力硅橡胶的弹性模量范围为2.14Mpa～3.54Mpa。
在本发明的实施例中，所述弹性硅橡胶的压缩胶应力范围为2Mpa～3MPa。
在本发明的实施例中，所述弹性垫片的的弹性系数K应当满足如下条件：
(1054*n)/S2≤K≤(2450*n)/S2
其中，K为弹性垫片的弹性系数；n为氧化锌电阻片的数量；S为单片氧化锌电阻片的面积。
在本发明的实施例中，所述金属垫片的面积和所述氧化锌电阻片的面积相同。
在本发明的实施例中，所述金属垫片的厚度通过以下计算公式计算得到：
d＝S/n*L
其中，d为金属垫片的厚度；n为氧化锌电阻片的数量；S为单片氧化锌电阻片的后面；L为单片氧化锌电阻片的长度。
在本发明的实施例中，还提出一种避雷器的制备工艺，用于制备如上所述的避雷器，所述避雷器的制备工艺包括：
步骤S1：将多个氧化锌电阻片和多个金属垫片沿轴向依次交叉层叠设于环氧树脂套筒内；
步骤S2：采用真空灌封工艺，对所述环氧树脂筒与所述氧化锌电阻片抽真空，将弹力硅橡胶注入环氧树脂筒与氧化锌电阻片之间的空隙中，以实现所述环氧树脂套筒和所述氧化锌电阻片之间的密封配合；
步骤S3：分别在最顶端和最低端的所述氧化锌电阻片的外端部安装弹性垫片，并将金具安装于所述弹性垫片上。
通过上述技术方案，本发明实施例所提供的避雷器具有如下的有益效果：
将电阻组件沿轴向嵌置于环氧树脂套筒内，电阻组件中的多个氧化锌电阻片均为圆柱形结构且外周壁和环氧树脂套筒的内周壁密封配合，任意相邻的两个氧化锌电阻片之间连接一金属垫片；在位于最顶端和最低端的氧化锌电阻片的外周端部均设有金具，且氧化锌电阻片与金具之间连接有弹性垫片。当氧化锌电阻片承受雷电冲击时，弹性垫片可以有效吸收氧化锌电阻热胀冷缩导致的内绝缘损坏事故，并可以有效吸收雷电流作用下的冲击热应力，防止绝缘炸裂损坏与绝缘闪络事故。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明一实施例中避雷器的结构示意图。
附图标记说明
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 环氧树脂套筒 | 40 | 金具 |
| 21 | 氧化锌电阻片 | 50 | 弹性垫片 |
| 22 | 金属垫片 | 60 | 弹力硅橡胶 |
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
下面参考附图描述根据本发明的避雷器及其制备工艺。
如图1所示，在本发明的实施例中，提供一种避雷器，包括环氧树脂套筒10、电阻组件和金具40；电阻组件与环氧树脂套筒10的高度一致并沿轴向嵌置于环氧树脂套筒10内，电阻组件包括多个氧化锌电阻片21和金属垫片22，每个氧化锌电阻片21均为圆柱形结构且外周壁和环氧树脂套筒10的内周壁密封配合，任意相邻的两个氧化锌电阻片21之间连接一金属垫片22，其中，氧化锌电阻片21的数量可根据需要而定，不同电压等级片数不同，如6KV线路用4片。金具40的数量为两个且分别设于位于最顶端和最低端的氧化锌电阻片21的外周端部，且氧化锌电阻片21与金具40之间连接有弹性垫片50。
其中，环氧树脂套筒10、位于最顶端和最低端的氧化锌电阻片21、弹性垫片50之间形成一个封闭的内腔体。当氧化锌电阻片21承受雷电冲击时，弹性垫片50可以有效吸收氧化锌电阻热胀冷缩导致的内绝缘损坏事故，这样可以有效吸收雷电流作用下的冲击热应力，防止绝缘炸裂损坏与绝缘闪络事故。
此外，在绝缘的环氧树脂套筒10的外壁胶装连接有硅橡胶伞裙(图未示)，位于上部和下部的金具40上各开设有凹槽，在硅橡胶伞裙上设有与凹槽相适配的凸起，从而可以实现硅橡胶伞裙和金具40之间的固定连接。
进一步地，为了提高金具40、氧化锌电阻片21以及弹性垫片50之间的连接强度，将三者之间采用紧固件进行紧固连接，同时也要保证彼此接触的同时能够保证彼此之间的电连接。此外，为了充分利用环氧树脂套筒10的内部空间，提高结构设计的紧凑型，将金具40为圆柱形结构，金具40、氧化锌电阻片21以及环氧树脂套筒10的轴线重合，这样，在充分保证电连接的同时能够最大限度的利用环氧树脂套筒10的内部空间。
在弹性垫片50和氧化锌电阻片21之间还设有金属垫片22，为了保证弹性垫片50的导电性，在弹性垫片50的两个表面均镀有一层锡，使得弹性垫片50的导电性更好，避免了弹性垫片50和两侧的金属垫片22和金具40产生氧化而导致接触不良，影响雷迪啊女流顺利释放入地。
其中，金属垫片22为铝垫片，任意相邻的两个氧化锌电阻片21之间通过金属垫片22连接，由于铝具有良好的弹性，在压力作用下可以有效填充各个电阻片之间的空袭，防止局部电弧闪络。
为了提高氧化锌电阻片21和环氧树脂套筒10之间的密封绝缘性能，在氧化锌电阻片21和环氧树脂套筒10之间填充有弹力硅橡胶60。
在本申请优选的实施例种，弹力硅橡胶60的弹性模量范围为2.14Mpa～3.54Mpa。弹性硅橡胶的压缩胶应力范围为2Mpa～3MPa，通过实验验证，符合上述参数性能范围的弹性硅橡胶的密封加固效果最好。
已知弹性垫片50的弹性应力F＝KX，其中K为弹簧的弹性系数，与弹簧的本身性质有关；X为弹簧的位移。弹性垫片50的的弹性系数K应当满足如下条件：
(1054*n)/S2≤K≤(2450*n)/S2
其中，K为弹性垫片50的弹性系数；n为氧化锌电阻片21的数量；S为单片氧化锌电阻片21的面积。正常未遭受雷击的状态下，弹性垫片50处于压缩状态，氧化锌电阻片21表面承受的压强为0.3-0.5Mpa。
由于在氧化锌电阻片21承受雷电冲击时，弹性垫片50可以有效吸收氧化锌电阻热胀冷缩导致的内绝缘损坏，为了使得金属垫片22能够对上下两侧的氧化锌电阻片21均能够很好的吸收内绝缘损坏，将金属垫片22的面积和氧化锌电阻片21的面积设置为相同，这样金属垫片22能够对整个氧化锌电阻片21的截面进行阻挡，提高内绝缘性能。
在本发明的实施例中，金属垫片22的厚度通过以下计算公式计算得到：
d＝S/n*L
其中，d为金属垫片22的厚度；n为氧化锌电阻片21的数量；S为单片氧化锌电阻片21的后面；L为单片氧化锌电阻片21的长度。
如下通过两个实施例对避雷器中弹性硅橡胶和氧化锌电阻片21承受的压强参数做进一步的说明：
第一实施例：
已知弹性垫片50的弹性应力F＝KX，其中K为弹簧的弹性系数，与弹簧的本身性质有关；X为弹簧的位移。假设避雷器中氧化锌电阻片21的数量为n，单片电阻片面积为S，则K＝(2000*n)/S2的状态下，当弹性垫片50处于压缩状态，氧化锌电阻片21表面承受的压强为0.4Mpa。氧化锌电阻片21外套装有环氧树脂筒，环氧树脂与氧化锌电阻片21之间通过弹力硅橡胶60填充，通过真空灌封工艺将硅橡胶灌封到环氧筒内部并进行。环氧树脂筒中的弹力硅橡胶60，其弹性模量为3.0Mpa。采用真空灌封工艺，将环氧树脂筒与氧化锌电阻片21抽真空，将透明弹力硅橡胶60排入环氧树脂筒与氧化锌电阻片21空隙中。弹力硅橡胶60压缩胶应力为2.5Mpa。
第二实施例：
已知弹性垫片50的弹性应力F＝KX，其中K为弹簧的弹性系数，与弹簧的本身性质有关；X为弹簧的位移。假设避雷器中氧化锌电阻片21的数量为n，单片电阻片面积为S，则K＝(1800*n)/S2的状态下，弹性垫片50处于压缩状态，氧化锌电阻片21表面承受的压强为0.35Mpa。氧化锌电阻片21外套装有环氧树脂筒，环氧树脂与氧化锌电阻片21之间通过弹力硅橡胶60填充，通过真空灌封工艺将硅橡胶灌封到环氧筒内部并进行。环氧树脂筒中的弹力硅橡胶60，其弹性模量为3.1Mpa。采用真空灌封工艺，将环氧树脂筒与氧化锌电阻片21抽真空，将透明弹力硅橡胶60排入环氧树脂筒与氧化锌电阻片21空隙中。弹力硅橡胶60压缩胶应力为2.4Mpa。
在本发明的实施例中，还提出一种避雷器的制备工艺，用于制备如上所述的避雷器，避雷器的制备工艺包括：
步骤S1：将多个氧化锌电阻片21和多个金属垫片22沿轴向依次交叉层叠设于环氧树脂套筒10内；
步骤S2：采用真空灌封工艺，将环氧树脂筒与氧化锌电阻片21抽真空，将弹力硅橡胶60注入环氧树脂筒与氧化锌电阻片21空隙中，以实现环氧树脂套筒10和氧化锌电阻片21之间的密封配合；
步骤S3：分别在最顶端和最低端的氧化锌电阻片21的外端部安装弹性垫片50，并将金具40安装于弹性垫片50上。
具体地，真空灌封工艺是在对环氧树脂套筒10内部抽真空的状态下，将液态的弹力硅橡胶60以机械或手工方式灌入装有电阻组件的环氧树脂套筒10内，在常温或加热条件下固化成为性能优异的热固性高分子绝缘材料，可强化整个避雷器的整体性，提高对外来冲击、震动的抵抗力；并且，还可以提高电阻组件与环氧树脂套筒10之间的绝缘性，有利于电阻组件小型化、轻量化；避免电阻组件直接暴露，改善电阻组件的防水、防潮性能，提高稳定性。其中，常见的灌封方式主要包括手工真空灌封或者机械真空灌封两种方式，均为现有技术种常规的灌封方式，在此不作做详细描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种避雷器，其特征在于，包括：
环氧树脂套筒(10)；
电阻组件，与所述环氧树脂套筒(10)的高度一致并沿轴向嵌置于所述环氧树脂套筒(10)内，所述电阻组件包括多个氧化锌电阻片(21)和金属垫片(22)，每个所述氧化锌电阻片(21)均为圆柱形结构且外周壁和所述环氧树脂套筒(10)的内周壁密封配合，任意相邻的两个氧化锌电阻片(21)之间连接有一所述金属垫片(22)；和
金具(40)，数量为两个且分设于位于最顶端和最低端的所述氧化锌电阻片(21)的外端部，且所述氧化锌电阻片(21)与所述金具(40)之间连接有弹性垫片(50)。
2.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述金具(40)为圆柱形结构，所述金具(40)、所述氧化锌电阻片(21)以及所述环氧树脂套筒(10)的轴线重合。
3.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述金属垫片(22)为铝垫片。
4.根据权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述氧化锌电阻片(21)和所述环氧树脂套筒(10)之间填充有弹力硅橡胶(60)。
5.根据权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述弹力硅橡胶(60)的弹性模量范围为2.14Mpa～3.54Mpa。
6.根据权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述弹性硅橡胶的压缩胶应力范围为2Mpa～3MPa。
7.根据权利要求3所述的避雷器，其特征在于，所述弹性垫片(50)的的弹性系数K应当满足如下条件：
(1054*n)/S2≤K≤(2450*n)/S2
其中，K为弹性垫片(50)的弹性系数；n为氧化锌电阻片(21)的数量；S为单片氧化锌电阻片(21)的面积。
8.根据权利要求1至4中任意一项所述的避雷器，其特征在于，所述金属垫片(22)的面积和所述氧化锌电阻片(21)的面积相同。
9.根据权利要求5所述的避雷器，其特征在于，所述金属垫片(22)的厚度通过以下计算公式计算得到：
d＝S/n*L
其中，d为金属垫片(22)的厚度；n为氧化锌电阻片(21)的数量；S为单片氧化锌电阻片(21)的后面；L为单片氧化锌电阻片(21)的长度。
10.一种避雷器的制备工艺，其特征在于，用于制备如权利要求1至9中任意一项所述的避雷器，所述避雷器的制备工艺包括：
步骤S1：将多个氧化锌电阻片(21)和多个金属垫片(22)沿轴向依次交叉层叠设于环氧树脂套筒(10)内；
步骤S2：采用真空灌封工艺，对所述环氧树脂筒与所述氧化锌电阻片(21)抽真空，将弹力硅橡胶(60)注入环氧树脂筒与氧化锌电阻片(21)之间的空隙中，以实现所述环氧树脂套筒(10)和所述氧化锌电阻片(21)之间的密封配合；
步骤S3：分别在最顶端和最低端的所述氧化锌电阻片(21)的外端部安装弹性垫片(50)，并将金具(40)安装于所述弹性垫片(50)上。
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