一种避雷器的制作方法

1.本发明涉及防雷保护设备，具体地指一种避雷器。


背景技术：

2.雷电过电压是电力系统发生故障的重要原因之一，严重威胁着供电可靠性，影响社会生产和居民生活。为保证可靠供电，越来越多的架空线路都采用绝缘导线，但绝缘导线在遭受雷击后易发生断线事故，因此完善输配电线路防雷保护措施对电力系统安全稳定运行起着至关重要的作用。
3.输配电线路常用的防雷措施有：架设避雷线、降低杆塔接地电阻、布置线路避雷器等。架设避雷线可以减少雷直击导线，但对于感应雷过电压占主导的配电线路防雷效果不明显，且投资成本较高。接地装置能够将雷电流迅速散流，降低接地装置的接地电阻可降低地电位的升高，保证人身和设备安全，但在雷电活动强烈或土壤电阻率高的区域，防雷效果却不理想。当前常用的避雷器类型有：保护间隙和金属氧化物避雷器。保护间隙伏秒特性曲线较陡，动作后形成截波，受环境因素影响，熄弧困难；金属氧化物避雷器具有保护性能好、无续流、通流能量大等优点，但氧化锌阀片不仅要承受雷电过电压和操作过电压，还要承受正常持续运行电压和暂时过电压。带串联间隙避雷器的优势在于由于串联间隙的隔离作用，避雷器本体不承受持续工频电压，仅在较高幅值的雷电冲击过电压下，串联间隙击穿后，避雷器本体才承受过电压负荷，带串联间隙避雷器可避免系统单相接地引起的暂时过电压和弧光接地或谐振过电压对电阻片的作用，但存在放电不稳定、开放性空气间隙易受外界环境因素影响等缺点，使得线路安全运行存在一定的风险。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种避雷器，以克服现有技术的不足。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种避雷器，包括伪火花间隙组件、避雷器组件和伞裙护套；伪火花间隙组件包括同轴依次间隔设置的上空心电极、中间电极和下空心电极，上空心电极和下空心电极靠近中间电极的一端均设有多个通孔，中间电极上开设多个连通上空心电极和下空心电极的通孔，上空心电极、中间电极和下空心电极外圈设固定有绝缘筒，下空心电极的另一端设置有第一电极盖板，第一电极盖板上设有通气管；避雷器组件包括中间为中空结构的绝缘环，绝缘环两端分别设置上法兰和下法兰，绝缘环(2.2)内设有氧化锌阀片，氧化锌阀片底部设置有电极，伪火花间隙组件放置于绝缘环内，伪火花间隙组件与氧化锌阀片之间设置有第二电极盖板，伞裙护套套设于绝缘环外侧。
7.进一步的，中间电极两端分别设有一个凹形结构，中间电极中部设置有开设多个通孔的电极板，上空心电极的一端和下空心电极的一端均开设多个通孔，上空心电极开设通孔的一端设置于中间电极一端的凹形结构内，下空心电极开设通孔的一端设置于中间电极另一端的凹形结构内。
8.进一步的，中间电极的外圈设有浇筑耳，中间电极外侧两端分别固定有一个绝缘筒。
9.进一步的，绝缘筒采用陶瓷绝缘筒。
10.进一步的，上空心电极、中间电极和下空心电极间距为2～3mm。
11.进一步的，上空心电极、中间电极和下空心电极上的通孔同轴设置。
12.进一步的，上法兰和下法兰一端均设有沉头孔，沉头孔用于定位伪火花间隙和氧化锌阀片，其直径不小于氧化锌阀片直径。
13.进一步的，上法兰和下法兰的一端沿圆周等间距设有多个u型凹槽，用于放置绝缘环，通过u型凹槽与绝缘环的定位实现周向定位。
14.进一步的，上法兰和下法兰的端部均设有连接螺杆。
15.进一步的，伞裙护套采用硅橡胶整体压制于避雷器组件外侧。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17.本发明一种避雷器，包括伪火花间隙组件、避雷器组件和伞裙护套，采用中间为中空结构的绝缘环，在绝缘环内依次设置电极、氧化锌阀片和伪火花间隙组件结构，由于沿轴依次间隔设置的上空心电极、中间电极和下空心电极形成的串联伪火花间隙的隔离作用，线路正常运行时，氧化锌电阻片承受较小持续工频电压，当电阻片发生劣化时，也不会影响线路的正常运行，当线路遭受雷击时，伪火花间隙击穿，氧化锌阀片导通，将电流导入大地，限制其两端的电压，确保绝缘子及导线的正常工作，有效提高雷击灾害下的配网系统供电的稳定性。本发明将伪火花间隙和氧化锌阀片串接为一个整体内置在伞裙护套内，封闭式的伪火花间隙，放电电压稳定，可靠性高，此外相比于空气间隙，伪火花间隙灭弧能力更强、动作更迅速、通流能力更强；相比于真空间隙，伪火花间隙烧蚀更小。在氧化锌阀片和伪火花间隙共同配合下达到防雷保护的目的。
18.进一步的，采用陶瓷绝缘筒，一方面起绝缘支撑作用，另一方面具有泄漏率低、密封性好的优点。
19.进一步的，中间电极两端凹形结构包围上空心电极和下空心电极，有利于防止放电时金属蒸汽附着与陶瓷绝缘桶内壁上，从而提高了伪火花间隙结构放电的稳定性。
20.进一步的，上空心电极、中间电极和下空心电极上的通孔同轴设置，形成放电通道，当上空心电极、中间电极和下空心电极上的通孔同轴的条件下，在放电时产生空心阴极效应，对电极烧蚀小。
附图说明
21.图1为本发明实施例中避雷器结构示意图。
22.图2为本发明实施例中伪火花间隙组件结构示意图。
23.图3为本发明实施例中避雷器组件结构示意图。
24.图4为本发明实施例中上法兰结构示意图。
25.图5为本发明实施例中中间电极结构示意图。
26.其中，1、伪火花间隙组件；1.1、上空心电极；1.2、中间电极；1.3、下空心电极；1.4、第一电极盖板；1.5、绝缘筒；1.6、第二电极盖板；2、避雷器组件；2.1、氧化锌阀片；2.2、绝缘环；2.3、上法兰；2.3.1、u型凹槽；2.4、下法兰；2.5、电极；3、伞裙护套。
具体实施方式
27.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
28.如图1至图3所示，一种避雷器，包括伪火花间隙组件1、避雷器组件2和伞裙护套3；伪火花间隙组件1包括同轴依次间隔设置的上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3，上空心电极1.1和下空心电极1.3靠近中间电极1.2的一端均设有多个通孔，中间电极1.2上开设多个连通上空心电极1.1和下空心电极1.3的通孔，上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3外圈设固定有绝缘筒1.5，下空心电极1.3的另一端设置有第一电极盖板1.4，第一电极盖板1.4上设有通气管，用于向上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3之间形成的密封腔体内充入气体介质，待伪火花间隙组件1内的气压满足合理的气压范围将其掐管；具体的，伪火花间隙组件1内部为1～100pa的低真空环境，其放电特性位于巴申曲线左半支；避雷器组件2包括中间为中空结构的绝缘环2.2，绝缘环2.2两端分别设置上法兰2.3和下法兰2.4，绝缘环(2.2)内设有氧化锌阀片2.1，氧化锌阀片2.1底部设置有电极2.5，伪火花间隙组件1放置于绝缘环2.2内，伪火花间隙组件1与氧化锌阀片2.1之间设置有第二电极盖板1.6，伞裙护套3套设于绝缘环2.2外侧。本发明采用伪火花间隙降低了氧化锌阀片的老化速度和自身损坏率，避免了敞开式间隙易受外界环境因素影响等缺点，增强了间隙的熄弧能力，有利于降低雷击跳闸率、提高线路耐雷水平及供电质量可靠性。优选的，上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3等间隔设置。
29.中间电极1.2两端分别设有一个凹形结构，中间电极中部设置有开设多个通孔的电极板，上空心电极1的一端和下空心电极1.3的一端均开设多个通孔，上空心电极1开设通孔的一端设置于中间电极1.2一端的凹形结构内，下空心电极1.3开设通孔的一端设置于中间电极1.2另一端的凹形结构内；上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3外圈设置有绝缘筒1.5。
30.如图5所示，中间电极1.2的外圈设有浇筑耳，即外圈凸台结构；用于绝缘筒1.5固定连接，中间电极1.2外侧两端分别设置一个绝缘筒1.5，其中一个绝缘筒1.5连接中间电极1.2和上空心电极1.1，另一个绝缘筒1.5固定连接中间电极1.2和下空心电极1.3.
31.具体的，在伪火花间隙组件外部，在上空心电极1.1和中间电极之间并联电阻，在中间电极和下空心电极1.3之间并联电容，使得在交流电压作用下，两间隙承受的工频电压相当，在雷电冲击下，两间隙承受的电压出现较大差异，加速间隙的动作，从而在确保间隙工频耐压的前提下降低间隙在冲击电压作用下的放电电压。当本发明所提出的避雷器用于土壤电阻率较高的地区时，可以通过减少所串联的避雷器阀片的数量适应较高的接地电阻。在极端的条件下，甚至可以取消串联的避雷器阀片。当增加伪火花间隙组件地间隙数量，本发明所提出的避雷器可以适用于不同电压等级的输配电系统。
32.上空心电极1.1和下空心电极1.3均为变径结构；上空心电极1.1设置于中间电极1.2一端的凹形结构内且与中间电极1.2凹形结构内壁不接触，上空心电极1.1的另一端与中间电极1.2外圈同轴，上空心电极1.1的外壁与中间电极1.2的外壁均与绝缘筒1.5内壁接触固定。绝缘筒1.5采用陶瓷绝缘筒，将上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3间隔设置固定后，利用陶瓷浇筑成型固定。采用陶瓷绝缘筒1.5，一方面起绝缘支撑作用，另一方面具有泄漏率低、密封性好的优点。陶瓷绝缘筒1.5与上空心电极1.1、中间电极1.2、下空心电极1.3、第一电极盖板1.4之间采用陶瓷
‑
金属焊接方式密封连接。
33.在本实施例中，所述陶瓷
‑
金属焊接方法包括激光焊接、电子束焊接、固相焊接；采用陶瓷
‑
金属焊接方式密封连接满足漏气率<10
‑
8pa
·
l/s的要求，能够保证伪火花间隙组件1内部气压在寿命周期内，气压变化微小，放电电压稳定。
34.具体的，上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3间距为2～3mm；优选的，上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3上的通孔同轴设置，形成放电通道，当上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3上的通孔同轴的条件下，在放电时产生空心阴极效应。
35.第二电极盖板1.6与第一电极盖板1.4接触，用于串接伪火花间隙组件1和氧化锌阀片2.1，使得伪火花间隙组件1和氧化锌阀片2.1有良好的接触。
36.上法兰2.3和下法兰2.4一端均设有沉头孔，沉头孔深度为5mm，沉头孔直径不小于氧化锌阀片2.1直径，用于放置伪火花间隙组件1和电极2.5。上法兰2.3的一端与伪火花间隙组件1的上空心电极1.1一端连接，下法兰2.4的一端与电极2.5的一端连接。
37.如图4所示，上法兰2.3和下法兰2.4的一端沿圆周等间距设有多个u型凹槽2.3.1，绝缘环2.2周向均匀设置有多个定位环，通过u型凹槽2.3.1与定位环的定位实现周向定位。绝缘环2.2起到连接上法兰2.3和下法兰2.4作用，绝缘环2.2、上法兰2.3和下法兰2.4将伪火花间隙组件1、氧化锌阀片2.1和电极2.5三者紧密固定。
38.上法兰2.3和下法兰2.4的端部均设有连接螺杆。具体的，上法兰2.3和下法兰2.4结构相同，端部均开设有螺孔，螺杆2.3.3顶端拧入螺孔2.3.2，将螺杆2.3.3与上法兰2.3和下法兰2.4固定，螺杆2.3.3通过安装金具可将避雷器固定在线路杆塔的支撑横担上。
39.伞裙护套3由耐紫外线、耐电蚀和耐污秽的硅橡胶整体压制而成，该伞裙护套3上的所有伞裙的外径相同并且每个伞裙的上下端面均呈斜率相同的斜面。
40.本发明的避雷器与线路绝缘子并联安装，保护线路绝缘子，防止架空线路雷击断线和绝缘子闪络。在氧化锌阀片和伪火花间隙共同配合下达到防雷保护的目的。线路正常运行时，由于沿轴依次间隔设置的上空心电极1.1、中间电极1.2和下空心电极1.3形成的串联伪火花间隙的隔离作用，氧化锌电阻片承受较小持续工频电压，当电阻片发生劣化时，也不会影响线路的正常运行。当线路遭受雷击时，伪火花间隙击穿，氧化锌阀片导通，将电流导入大地，限制其两端的电压，确保绝缘子及导线的正常工作，有效提高雷击灾害下的配网系统供电的稳定性。本发明将伪火花间隙和氧化锌阀片串接为一个整体内置在伞裙护套内，封闭式的伪火花间隙，放电电压稳定，可靠性高，此外相比于空气间隙，伪火花间隙灭弧能力更强、动作更迅速、通流能力更强；相比于真空间隙，伪火花间隙烧蚀更小。
41.所述串联伪火花间隙氧化锌避雷器采用符合dl/t 815
‑
2012《交流输电线路用符合外套金属氧化物避雷器》和gb/t 32520
‑
2016《交流1kv以上架空输电和配电线路用带外串联间隙金属氧化物避雷器(egla)》标准规定的用于防止雷电过电压和截断工频续流的带串联间隙的氧化锌避雷器。
42.本发明中氧化锌避雷器串联的伪火花间隙隔离了系统电压，使得未发生雷电时，氧化锌阀片承受的电压很低，不会受到工频电压、操作过电压的影响，延长了氧化锌阀片的使用寿命；当发生雷击时，伪火花间隙先于绝缘子被击穿，由于氧化锌阀片的非线性，此时雷电流通过阻值很低的氧化锌阀片快速泄放到大地，可有效防止绝缘子闪络，避免发生雷击跳闸和由于绝缘子放电而导致的绝缘导线断线。
43.因此，当线路受到雷击时，本发明所设计的串联伪火花间隙氧化锌避雷器的间隙会击穿，将雷电过电压限制在绝缘子的闪络电压之下，能够防止由雷击闪络而引起的线路故障。采用串联伪火花间隙结构，系统正常运行时，伪火花间隙隔离系统电压，氧化锌阀片，承受的电压很低，流过的电流极小，降低了避雷器阀片的老化速度和自身损坏率，减少了日常的运行维护，节约了人力财力。采用封闭式伪火花间隙结构，能够强化切断工频续流的能力，且不受外界环境空气湿度、空气密度等影响，有效防止了线路的风摆和导线松弛导致的气体间隙长度变化，保证了放电的稳定性。当大电流流过时，伪火花间隙通流能力强，内部电极烧蚀轻微，有利于提高标称放电电流、操作冲击电流，安全性高、寿命长。体积小、密封性好、防爆性强、维护成本低、适用于架空配电线路，尤其适用于架空绝缘线路防雷。
44.以上实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。