一种承受高强度压力密封的灭弧装置的制作方法

1.本发明涉及防雷灭弧技术领域，尤其涉及一种承受高强度压力密封的灭弧装置。


背景技术：

2.现有的灭弧防雷装置当受到雷击时，由于灭弧过程会产生瞬态高能量冲击，现有的灭弧防雷装置可能气密性不足，灭弧产生的数百兆帕的高强度压力作用于灭弧筒，发生机械变形，导致整个灭弧装置炸裂，达到的灭弧防雷效果不理想。
3.根据需要设计的绝缘液体密封的灭弧结构，由于在电弧导通时，会形成很大的冲击波压力，如果内部的液体密封不好，常常会出现漏液的情况，因此，需要设计一种能够承受搞压力的密封装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种承受高强度压力密封的灭弧装置，解决背景中提到的技术问题。实现长电弧的快速熄灭的同时，提高装置的密封安全性，防止灭弧防雷装置被破坏，提高灭弧的稳定性和可靠性，实现有效灭弧。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种承受高强度压力密封的灭弧装置，包括塑胶套、钢套、陶瓷管、灭弧绝缘液体、导电极、密封硅胶，导电极嵌套在密封硅胶内，密封硅胶密封设置在陶瓷管的两端，钢套紧固在密封硅胶与陶瓷管的连接处的外侧，灭弧绝缘液体设置在陶瓷管内，塑胶套套设在钢套和陶瓷管的外侧。
7.进一步地，上述方案还包括不锈钢垫圈和o型环，不锈钢垫圈垫设在导电极的前端，o型环设置在密封硅胶与陶瓷管接触处之间。
8.进一步地，上述方案还包括挤压固定块，挤压固定块设置在密封硅胶的外侧，挤压固定块上设置有螺栓孔，螺栓孔与不锈钢垫圈接触设置。
9.进一步地，密封硅胶设置为“t”型结构硅胶，“t”型结构硅胶的底部设置为球面凹型结构。
10.进一步地，导电极设置为“t”型结构电极，“t”型结构电极上端设置为金属块，“t”型结构电极的下端设置为石墨棒，石墨棒与金属块固定连接。
11.进一步地，灭弧装置的工作过程为，
12.步骤1：雷电形成前，由于静电感应，绝缘管内感应出与雷云极性相反的电荷，并在密封的绝缘管中积聚，由于液体是不可压流体，所以电荷无法自由移动，最终会在绝缘管内形成电弧链；极性相同的电荷间产生互相排斥的库仑力，由于绝缘管密封，库仑力作用在管壁上形成反作用力，截断感应电荷链；
13.步骤2：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波；
14.步骤3：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在绝缘油上时，静止的绝缘油某一部
分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递；
15.步骤4：液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，两端设置为球凹面，压力波聚焦在焦点处，冲击波压力聚增，集中对电弧通道进行冲击灭弧，进行过电压防护。
16.进一步地，步骤2的具体过程为，在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波。
17.进一步地，步骤3的具体过程为，当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹。
18.进一步地，步骤4的具体过程为，液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向绝缘管中心的作用力，进行截断电弧、减小电流幅值和陡度、避免产生反击电压和降低感应雷过电压。
19.进一步地，步骤4的具体过程为，压力波聚焦在焦点处的具体过程为，压力波经陶瓷管壁反射，经抛物面聚焦于焦点处，在焦点产生更大的压强，从而在雷电流幅值很小的时候截断电弧，由于存在断点，电场下降，建弧率降低。
20.本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
21.本发明电弧在液体中放电产生液电效应，迅速形成冲击压力波，冲击电弧在刚刚形成之时就立即被截断，陶瓷管内的高压破坏了持续放电条件和重燃条件，截断冲击电弧后，重燃击穿时间被大幅度延迟十几到几十微秒以上，雷电流的陡度显著降低90％，电流幅值衰减50％以上，优化灭弧电流遮断机制，将产生的压力波聚焦到灭弧通道上的一点，在焦点处产生更大的压力，遮断能力更强，结构简单，密封性能好。
附图说明
22.图1是本发明结构示意图；
23.附图中，1：塑胶套；2：不锈钢垫圈；3：o型环；4：钢套；5：陶瓷管；6：灭弧绝缘液体；7：导电极；8：密封硅胶；9：挤压固定块；10：螺栓孔。
具体实施方式
24.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
25.如图1所示，一种承受高强度压力密封的灭弧装置，包括塑胶套1、钢套4、陶瓷管5、灭弧绝缘液体6、导电极7、密封硅胶8，导电极7嵌套在密封硅胶(8)内，密封硅胶8密封设置在陶瓷管5的两端，钢套4紧固在密封硅胶8与陶瓷管5的连接处的外侧，灭弧绝缘液体6设置在陶瓷管5内，塑胶套1套设在钢套4和陶瓷管5的外侧。还包括不锈钢垫圈2和o型环3，不锈钢垫圈2垫设在导电极7的前端，o型环3设置在密封硅胶8与陶瓷管5接触处之间。还包括挤压固定块9，挤压固定块9设置在密封硅胶8的外侧，挤压固定块9上设置有螺栓孔10，螺栓孔10与不锈钢垫圈2接触设置。
26.装有灭弧液体的陶瓷管以高硬度耐高温耐高压的无机非金属材料构成，呈圆柱状；外壳以塑胶绝缘材料制成，目的是起到固定陶瓷管的作用；钢套安装在陶瓷管的两端，固定陶瓷管的端部，防止产生的高强度压力将陶瓷管机械变形；呈半弧形的硅胶包裹着上下电极，在上下电极灭弧时狭小空间，面积小，产生压力分散现象，用半弧形的硅胶包裹电极可以将压力波聚焦，灭弧通道的压力提高数倍，有效遮断电弧。由螺丝向不锈钢垫圈和硅胶组合体产生推力，使其与o型环、陶瓷管紧密配合，达到高压密封的目的，很好地防止了高强度压力外泄，能够保证产生的高强度压力最大化作用在电弧上。
27.当装置遭到雷击后，产生液电效应，形成强大的冲击压力波，以冲量或者冲击压力的方式作用于放电通道，截断电弧。同时，给陶瓷管内的灭弧液体施加了一定的压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递，必将在陶瓷管的内壁上产生更大的作用力。该作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向陶瓷管中心的作用力，达到截断电弧，减小电流的幅值大小，降低雷电波的陡度，延长电弧的放电时间的目的，有效灭弧。
28.该实施例中，密封硅胶8设置为“t”型结构硅胶，“t”型结构硅胶的底部设置为球面凹型结构。内部为抛物面，压力波经过抛物面散射聚焦到一点，压力比原先通道提高很多倍。并且形成巨大的不对称性，使得电弧遮断的时间提前，在更小的电流幅值时就被遮断。
29.该实施例中，导电极7设置为“t”型结构电极，“t”型结构电极上端设置为金属块，“t”型结构电极的下端设置为石墨棒，石墨棒与金属块固定连接。
30.在接闪部分设置为石墨电极，石墨电极导电性好，易将电弧引入反冲管中：石墨是一种非金属材料，石墨的导电性比一般非金属矿高100倍。石墨中每个碳原子的周边联结着另外三个碳原子，排列成蜂巢式的多个六边形，由于每个碳原子均会放出一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。一般来说，石墨电极的放电加工速度要比铜电极整体快1.5～2倍。在雷击输电线路的时候，石墨电极能够起到引弧的作用，使电弧能够顺利进入到灭弧管。
31.石墨电极熔点极高，能承受更大的电流，不易变形：石墨电极具有能承受大电流条件的特性。铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形；而石墨升华温度在3650度左右。强度在5000安培到5万安培之间的雷击电流，产生的雷击温度最高超过3000度。所以金属电极在雷击大电流作用下极易变形，产生金属粉末，发生飞溅，损坏灭弧室的结构，影响反冲灭弧的效果，而采用石墨电极可以有效解决上述问题。
32.石墨电极的损耗小：石墨电极具有能承受大电流条件的特性，在雷电弧作用下，产生极性效应，部分蚀除物、碳颗粒会粘附在电极表面形成一层保护层，保证了石墨电极在反冲灭弧作用过程中的损耗极小，甚至是“零损耗”。
33.灭弧装置的工作过程为，
34.步骤1：雷电形成前，由于静电感应，绝缘管内感应出与雷云极性相反的电荷，并在密封的绝缘管中积聚，由于液体是不可压流体，所以电荷无法自由移动，最终会在绝缘管内形成电弧链；极性相同的电荷间产生互相排斥的库仑力，由于绝缘管密封，库仑力作用在管壁上形成反作用力，截断感应电荷链；
35.步骤2：在充满绝缘油的密封管内引发电弧放电时，液电效应产生冲向侧边的击波。在充满绝缘油的陶瓷管内引发电弧放电，放电通道中的部分绝缘油瞬间被汽化、分解、电离成高温等离子体而突然膨胀，形成一个迅速向外传播的机械压力波，但由于液体可视为自身不会被压缩的激波传递介质，所以在放电通道进行液相放电时，对外界表现出功率的力学效应，在陶瓷管中形成冲击陶瓷管壁的作用力，由于力的相互性，陶瓷管管壁在绝缘油介质中产生冲击波。
36.步骤3：帕斯卡效应增强液电效应，电弧作用在灭弧绝缘液体6上时，静止的灭弧绝缘液体6某一部分发生压强变化时，将大小不变地向密封管内侧各个方向传递。当冲击电弧作用在金属电极上，给陶瓷管内的绝缘油施加压强，根据帕斯卡原理，封闭容器中的静止流体的某一部分发生压强变化，将大小不变地向各个方向传递，则从陶瓷管内的放电通道开始，以更大的作用力冲击四周的绝缘油介质，该作用力在碰到陶瓷管壁后发生反弹。
37.步骤4：液电效应和帕斯卡效应的冲击波冲击到侧边后返回冲击，两端设置为球凹面，压力波聚焦在焦点处，冲击波压力聚增，集中对电弧通道进行冲击灭弧，进行过电压防护。
38.液电效应和帕斯卡效应使得陶瓷管内的压强增大、温度上升，产生由陶瓷管壁指向中心的作用力，在该作用力下，电弧朝向灭弧栅的尖端移动，尖端拉长电弧的长度，并在绝缘油对电弧的吹动下，电弧温度降低，使电弧更迅速的熄灭，在陶瓷管中形成的电弧越长，对陶瓷管壁的作用力也就越大，反过来截断电弧的冲击力也就越大，作用力作用在外壳后发生反弹，形成方向指向绝缘管中心的作用力，进行截断电弧、减小电流幅值和陡度、避免产生反击电压和降低感应雷过电压。
39.压力波聚焦在焦点处的具体过程为，压力波经陶瓷管壁反射，经抛物面聚焦于焦点处，在焦点产生更大的压强，从而在雷电流幅值很小的时候截断电弧，由于存在断点，电场下降，建弧率降低。
40.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。