避雷器的热爆式脱离器的制作方法

专利名称：避雷器的热爆式脱离器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种避雷器的脱离器，通常与避雷器串联使用，当避雷器出现 故障时能迅速动作，使避雷器退出运行。
背景技术：
避雷器故障时均是热破坏，利用避雷器破坏时增大的工频电流热能量来动作。
热爆式脱离器的普遍结构为 一个放电间隙、与该间隙并联的元件R,在 间隙上端面或下端面放置热爆管。避雷器在运行时，持续工频电流Ic全部从
并联元件R通过。而当通过并联电阻R的电流增大，或R的阻值变大，导致并 联电阻R两端的压降超过间隙放电电压时，则通过间隙放电，故瞬态脉冲电流 及工频故障电流的绝大部分都从放电间隙通过。瞬态脉冲电流幅值虽大，但持 续时间极短，不足以使热爆管动作。热爆管主要通过间隙的工频故障电流电弧 来加热而动作，与瞬态脉冲电流相比，其幅值虽小但持续时间却长得多。
在正常运行的情况下，流过避雷器芯体的持续工频电流Ie通常不超过
lmA。但在淋雨及污秽状态下，流过避雷器外套的电流升至20多mA，并持续 数天。上述电流全部经并联元件R入地，称为脱离器的最大持续电流并 联元件R应该保证能在I s^下长期工作而不被击穿，不发生热损坏，参数不 产生大的漂移。
并联元件R若被击穿或短路，会造成放电间隙不放电，热爆管失去热源导 致脱离器拒动。若并联电阻R的阻值大造成较大的温升，或功率小因而在较大 的负载下断路，则会造成并联电阻R两端的压降增大，将放电间隙击穿，从而 形成电弧对热爆管进行加热，造成脱离器的误动。
在正常运行时，流经避雷器外套的电流只会对脱离器产生影响，而不会对 避雷器产生影响，避雷器保持热平衡。当避雷器发生故障，L达到5 10mA时， 避雷器不能继续保持热平衡，开始温升。将此电流设为避雷器热失衡电流I * 。与I^相比，Iu具有突发性、短暂性、倍增性的特征。对脱离器而言， 这两种电流有可能同时出现。在I !^和I ^的作用下，避雷器开始向不可逆 的损坏发展，此时并联电阻R应保证不被击穿，不发生热损坏和短路。否则热爆管将失去热源，使得脱离器拒动。不过可以允许并联电阻R的阻值增大，因 为这将促使放电间隙两端的压降也随之增大，有利于间隙放电和脱离器的动 作。
避雷器的阀片为负温度系数，电流增长，温度上升，本体电阻下降，电流 进一步增加。电流的增大使得并联电阻R两端的压降增大，直至超过放电间隙 的放电电压，造成间隙持续放电，工频故障电弧电流点燃热爆管使脱离器脱离， 此电流称为脱离器的起始动作电流I !^。为确保避雷器已经入不可逆的热破 坏进程，该I脱动应大于或至少等于I避故与I脱c之和的2倍。此时，并联电阻 R若断路并不会影响间隙放电和脱离器的动作，但却不允许短路。
若I M设置得过大，则脱离器动作无法开断避雷器的故障电流，会导致 在脱离器动作的同时，避雷器爆炸及线路跳闸。此时脱离器仅起到了使发生故 障的避雷器不接地的作用，并且形成一个明显的断点，便于检修。
通过幅值较大的瞬态脉冲电流时会烧毛放电间隙造成短路，使脱离器拒 动。故放电间隙距离不可能做的太小。但即便放电间隙只有0.5mm，其工频放 电电压也达2 2. 5kV。
并联电阻R在I j^下会产生温升和热传导，此温升取决于R的阻值以及 负载功率和额定功率的比值k。当避雷器正常运行、通过并联电阻R的电流I ^较小时，若R的阻值和负载功率均较小，则有利于并联电阻R的长期运行， 其阻值不会发生漂移，不会发热；但若并联电阻R的阻值和负荷功率很大，则 可能由于过热而形成碳化通道而短路，造成拒动，或由于温升而造成超过热爆 管的起爆温度，发生误动。
但当电流大于I脱c和I失衡而小于I脱动时，并联电阻R的阻值越小，负荷 功率和k反而越大。
并联电阻R的功率为121 或U7R。若I ^为25mA,则阻值为10kQ的并联 电阻R，其负荷功率为6.25W;阻值为20kQ的并联电阻R，其负荷功率为12. 5W。 在I脱动下，若放电间隙的临界放电电压为2kV，则上述两种并联电阻R的负荷 功率将分别为400W和200W。若要制造如此大功率的并联电阻R，其成本和所 占用的体积都将是制造脱离器所无法承受的。
因此，理想的并联电阻R应当是在通过小电流时阻值小，而在通过大电流 时电阻大。即，其V-A特性曲线应当呈指数式变化，如附图2中的曲线c所示。
目前在脱离器上普遍采用的SiC及ZnO非线性体积电阻，其V-A特性曲线呈对数式变化，如附图2中的曲线b所示，在通过小电流时电阻大，因此在I 脱c下阻值大，易发热，阻值漂移，造成脱离器误动；电流大时电阻小，放电 间隙不放电，完全靠电阻发热引起热爆管动作。显然不能满足要求。
也可采用PTC正温度系数热敏电阻，此电阻R-t特性曲线呈指数式变化， 在一定程度上能够满足热爆式脱离器的使用要求。伹PTC为体积电阻，制造时 容易产生较大的阻值偏差。并且，虽然体积电阻一般不会发生断路的情况，但 在间隙放电的高场强下， 一旦被击穿就会形成不可恢复的短路。而且当避雷器 正常工作时，脱离器的并联电阻并不需要随温度变化。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不会发生误动和拒动的避雷器的热爆式脱离器。
本发明所采取的技术方案是
一种避雷器的热爆式脱离器，包含相对设置的上电极与下电极、电阻、
热爆管，在所述的上电极与所述的下电极之间构成放电间隙，该放电间隙先与
所述的电阻相并联设置，再与所述的热爆管相串联设置。所述的电阻包含具 有厚度的绝缘芯、附着在所述绝缘芯的表面的电阻釉膜，所述电阻釉膜沿所述 绝缘芯的厚度方向延伸且两端部分别与所述的上电极和下电极相电连接。所述 的电阻釉膜包含多个条状单体，每条单体均沿所述绝缘芯的厚度方向延伸且两 端部分别与所述的上电极和下电极相电连接，这些单体以如下方式排布当所 述电阻的负载功率大于额定功率时，所述电阻釉膜的表面会沿所述绝缘芯的厚 度方向形成局部电弧放电，从而沿着该电弧烧灼掉所述单体中的至少一条，使 得所述电阻的阻值增大、负荷功率减小。
至少两条相邻的所述单体阻值不同且相互间隔开地设置。 至少两条相邻的所述单体相互连续地设置，且电阻率互不相同。 各所述的单体相互连续的排布。
所述的绝缘芯为中空或实心的圆柱形，所述的放电间隙由所述的绝缘芯支撑。
所述的绝缘芯为中空的圆柱形陶瓷管，该陶瓷管的上下底面间的距离为所 述的厚度，所述的电阻釉膜附着在所述陶瓷管的外侧表面和内侧表面中的至少 一个表面上。所述的上电极和所述的下电极均为碟形电极，且位于所述陶瓷管的中空部位内。
根据本发明实施的避雷器的热爆式脱离器具有如下优点
1、 本发明中的并联电阻R,其构成电阻釉膜的每一个条状单体都可以被视 作一个串联的支路，这些串联支路相互并联，每次电弧放电都会将其中的一条 支路烧灼掉，使其阻值增加、负荷功率减小，但不会导致其断路。当避雷器故 障时，工频电流幅值超过I脱动，R上的负荷功率超过其额定功率，避雷器巳进 入不可逆的破坏进程，使得在放电间隙进行放电的同时，电阻釉膜会因过载而 在两端部之间引发局部电弧，从而沿绝缘芯的厚度方向呈一条线地将电弧处的
单体烧蚀，相当于将R去除了一条串联支路。因此R的阻值增大，进而令R两 端部间的压降进一步增大，功率负荷逐渐转移到放电间隙上，导致间隙放电更 为频繁，直至电阻釉膜全部被烧蚀。当然在并联电阻R断路之前热爆管已经动 作了。
2、 并联电阻R的上述结构，使得当超过其额定功率时，阻值始终增大。 并且其绝缘芯也是耐电弧灼烧的，保证了并联电阻R不会短路。因此在避雷器 故障、即通过I脱动时，脱离器不会发生拒动。
3、 而在小电流下，即Im下，并联电阻R以未发生过烧灼吋的初始阻值工 作，基本无温升，长期运行也不会发热，阻值不会漂移，相互并联的各单体不 会全部同时断路，保证了脱离器不会发生误动。


附图1为本发明的全剖视附图2为各种类型电阻的V-A特性曲线。
其中1、外壳；2、上电极；3、下电极；5、热爆管；6、放电间隙；7、 陶瓷管；8、电阻釉膜；9、内衬；10、粘合剂；R、并联电阻；a、线形电阻的 V-A特性曲线；b、对数式电阻的V-A特性曲线；c、指数式电阻的V-A特性曲线 d、本发明所采用的电阻R的V-A特性曲线；VI、放电间隙的临界放电电压。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行说明
本实施例中，在外壳1的内部相互面对地设置有一对碟形的上电极2和下电极3，在上下电极之间形成一放电间隙6。在下电极3的下方安放热爆管5， 使得热爆管5与放电间隙6相串联设置。
与放电间隙6相并联的并联电阻R为一外表面整体附着有一层电阻釉膜8 的圆柱状的中空陶瓷管7。碟形的上电极2和下电极3均位于该陶瓷管7的中空 腔内，并且由该陶瓷管7支撑住。在陶瓷管7的上下两端面均被银，即在陶瓷 的表面烧渗一层银，或进行喷铝处理，使得电阻釉膜8的上下两端部分别能与 上电极2和下电极3相电接触，形成并联，进而与热爆管5相串联。
采用陶瓷作为电阻R的绝缘芯，在其外表面附着有一层电阻釉膜8。本实施 例中，该电阻釉膜8采用电阻率不同或导电材料含量不同的电阻浆料，经多次 印刷敷涂的方式附着至陶瓷管7的表面，形成无数条沿陶瓷管7母线方向延伸 的单体。这些单体各自的电阻率和厚度均略有差异，导致阻值也各不相同。这 些单体可以相互连续或部分重叠，也可能在某些单体之间存在间隔，但所形成 的电阻釉膜8在外观上是连续的一层。在负荷功率超过额定功率时，电阻釉膜8 会因过载而在两端部之间引发局部电弧，该电弧会将单体中阻值相对最小的一 条烧蚀掉，从而令整个电阻R的阻值增大，负载功率减小，但不会影响其使用。 并且陶瓷管7也是耐电弧灼烧的，因此R不会整个被击穿而短路，避免了拒动。 每次局部电弧放电，都会令R的阻值增大，使得R两端的压降也进一步增大， 逐渐将功率负荷转移到放电间隙6上，间隙放电更为频繁，直至电阻釉膜8上 的所有单体全部被烧蚀掉，阻值变的无穷大。当然，在此之前热爆管5就已经 动作了。
在其他的实施例中，也可以配制电阻率不同的浆料，沿陶瓷管7的母线方 向多次喷涂或滚涂在陶瓷管7表面，从而形成各条电阻率不同的单体，这些单 体可以连续排布，但各单体的阻值不同，局部电弧依然会沿阻值最小的单体发 生烧灼。本实施例中的电阻R,其V-A特性曲线如附图2中的曲线d所示，在未超过 其额定功率时曲线呈线性，超过了额定功率则与指数式电阻相似。该电阻R的 额定功率数值为V1XA1。
在I^下，电阻R的负荷功率为其额定功率的0.2 0.3倍，基本无温升， 长期运行也不会发热，阻值不会漂移，脱离器不会产生误动。在瞬态电压下，R 的耐脉冲功率是其额定功率的200倍。再加上间隙放电使加载在R上的脉冲功 率限额，R并不会过载，因此R阻值也基本不变化，脱离器不会误动。实验表明，通过4/lOu S大电流及2mS方波试验后R的实际变化率小于2%。而在I脱动下，当负荷功率为额定功率的1.1 1.2倍时，电阻釉膜8开始产生间断的局部放电电弧，使电阻R的阻值有增大趋势。
脱离器的结构、并联电阻R的类型与参数、温度传递梯度及热传递的方式，都会影响热爆管5的动作快慢。如果仅靠当避雷器泄漏电流增大时并联电阻R的发热来加热热爆管5,则其动作有延时性和不确定性，温度传递梯度大。因此，只有靠放电间隙6放电的故障电弧电流来加热热爆管(即相当于电焊)，所产生的脱离动作才是最迅速可靠的。而在本实施例中，由于圆柱状的陶瓷管7、碟形的上电极2和下电极3、热爆管5三者同心设置，因此当过载时，陶瓷管7外表面上的电阻釉膜8所产生的局部电弧会与放电间隙6所产生的放电电弧同时作用在热爆管5上，更加有利于热爆管5的迅速动作。
也可将陶瓷管7制成纵截面呈U形或横截面呈C形的其他形状，当然，以令放电间隙6、陶瓷管7、热爆管5三者同心为佳。若将绝缘芯夹在上电极2和下电极3之间用以支撑放电间隙6也是可以的，这样上电极2与下电极3之间就通过绝缘芯放电。而附着在绝缘芯外侧表面上的电阻釉膜的两端部依然与上电极2和下电极3相电连接。
如上所述，我们完全按照本发明的宗旨进行了说明，但本发明并非局限于上述实施例和实施方法。相关技术领域的从业者可在本发明的技术思想许可的范围内进行不同的变化及实施。
权利要求
1、一种避雷器的热爆式脱离器，包含相对设置的上电极(2)与下电极(3)、电阻、热爆管(5)，在所述的上电极(2)与所述的下电极(3)之间构成放电间隙(6)，该放电间隙(6)先与所述的电阻相并联设置，再与所述的热爆管(5)相串联设置，其特征在于所述的电阻包含具有厚度的绝缘芯、附着在所述绝缘芯的表面的电阻釉膜(8)，所述电阻釉膜(8)沿所述绝缘芯的厚度方向延伸且两端部分别与所述的上电极(2)和下电极(3)相电连接，所述的电阻釉膜(8)包含多个条状单体，每条单体均沿所述绝缘芯的厚度方向延伸且两端部分别与所述的上电极(2)和下电极(3)相电连接，这些单体以如下方式排布当所述电阻的负载功率大于额定功率时，所述电阻釉膜(8)的表面会沿所述绝缘芯的厚度方向形成局部电弧放电，从而沿着该电弧烧灼掉所述单体中的至少一条，使得所述电阻的阻值增大、负荷功率减小。
2、 根据权利要求1所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于至少两条 相邻的所述单体阻值不同且相互间隔开地设置。
3、 根据权利要求1所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于至少两条相邻的所述单体相互连续地设置，且电阻率互不相同。
4、 根据权利要求3所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于各所述的 单体相互连续的排布。
5、 根据权利要求1所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于所述的绝 缘芯为中空或实心的圆柱形，所述的放电间隙(6)由所述的绝缘芯支撑。
6、 根据权利要求1或4所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于所述 的绝缘芯为中空的圆柱形陶瓷管(7)，该陶瓷管(7)的上下底面间的距离为所 述的厚度，所述的电阻釉膜(8)附着在所述陶瓷管(7)的外侧表面和内侧表 面中的至少一个表面上。
7、 根据权利要求6所述的避雷器的热爆式脱离器，其特征在于所述的上 电极(2)和所述的下电极(3)均为碟形电极，且位于所述陶瓷管(7)的中空 部位内。
全文摘要
本发明公开了一种避雷器的热爆式脱离器，包含相对设置的上电极与下电极、电阻、热爆管，在上电极与所述的下电极之间构成放电间隙，该放电间隙先与电阻相并联设置，再与热爆管相串联设置。电阻包含具有厚度的绝缘芯、附着在绝缘芯的表面的一层电阻釉膜，电阻釉膜沿所述绝缘芯的厚度方向延伸且两端部分别与上电极和下电极相电连接。电阻釉膜由无数个串联支路并联而成，任一串联支路的去除只会增加阻值、减小功率，每次局部电弧放电都会烧灼掉一条其中的串联支路，使电阻两端压降进一步增大，利于间隙放电及脱离器动作。绝缘芯也是耐电弧灼烧的，保证并联电阻R不会短路。因此在避雷器故障、即通过I_脱动时，脱离器不会发生拒动。
文档编号H01C7/12GK101477861SQ200910029079
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月19日 优先权日2009年1月19日
发明者闫中华 申请人:闫中华