一种一体化支撑式串联间隙避雷器及其制作方法与流程

1.本发明涉及电力配件的技术领域，特别是涉及一种一体化支撑式串联间隙避雷器及其制作方法。


背景技术：

2.随着我国经济质量的不断提高，电网部门加大了10kv配电网架空线路的投资建设，配电网架空线路防雷手段得到了快速发展，其中就有在线路杆塔上安装线路避雷器，利用氧化锌避雷器其良好的过电压限制能力来提高线路的防雷水平，国内已有成功的经验。10kv配电网架空线路的杆塔样式繁多，杆塔上的绝缘子不尽相同，较多的线路避雷器安装需要根据杆型及绝缘子类型匹配金具进行安装，但过多种类的线路避雷器以及匹配金具，易使安装人员混淆，导致安装错误形成隐患。目前线路避雷器主要有三大弊病，首先为了配合不同类型的绝缘子安装，需要配置形形色色的金具，物资品类多；其次，避雷器设置一条较长的引线，引线常常因为安装人员处理不当，导致电气安全距离不足从而引发闪络事故；第三，普通避雷器为与绝缘子并联安装，这种方式不仅造成线路的不美观及，且可能发生小鸟利用金具支架筑巢形成的短路事故等。为了解决以上问题，将绝缘支撑与固定外串联间隙避雷器将二者制造于一体的方案是较好的解决办法，但目前尚未有完善的方案。国内有过类似方法，如宁波永耀电力公司2004年申请cn1585046《复合外套绝缘子避雷器及其制造方法》专利中提到一种方法，这种方法使用起来基本不适合配电网，需要更为有针对10kv架空线线路的更完善的方案。
3.cn1585046《复合外套绝缘子避雷器及其制造方法》发明专利中公开了复合外套避雷器绝缘子制造方法，其缺点在于：1、实现方法比较困难，结构和制作流程过于复杂，质量难以控制，且只能应用在电压等级较高的悬挂式绝缘子，难以推广到10kv架空线用量最大的直线杆上来。2、结构中氧化锌本体与高压线路无隔离间隙，这样使得氧化锌本体长期处在带电情况下，避雷器的使用寿命大打折扣。3、结构中氧化锌本体与高压线路无隔离间隙，由于避雷器失效模式为短路，那么避雷器失效会造成短路跳闸，影响线路供电。4、结构中氧化锌本体为氧化锌环形电阻片，氧化锌环形电阻片因制作工艺复杂，内环上釉和内绝缘填充的关键技术还不成熟，容易形成不均匀电场从而在环片发生内侧闪络，使得避雷器损坏，同时生产成本高。


技术实现要素：

4.本发明的第一目的是：提供一种一体化支撑式串联间隙避雷器，延长避雷器使用寿命，降低安装成本和运维成本，提高架空线路的美化程度，生产成本低且质量稳定。
5.本发明的第二目的是：提供一种一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法，延长避雷器使用寿命，生产成本低且质量稳定，流程简化，质量可控性强。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种一体化支撑式串联间隙避雷器，包括环氧筒体，所述环氧筒体两端分别连接有上端金具和下端金具以形成棒体，所述棒体外侧包裹
有绝缘外套，所述环氧筒体开设有朝上敞开的容纳腔体，所述容纳腔体内安装有芯体，所述芯体与所述环氧筒体之间设有密封保护层，所述芯体包括从上往下依次堆叠的绝缘棒、电极块和电阻片组所述电极块电连接有伸出电极，所述伸出电极的一端位于电极块内，另一端外露于绝缘外套，所述伸出电极与所述上端金具的上端面之间形成放电间隙。
7.作为优选方案，所述电阻片组由两个以上的电阻片层叠形成，所述电阻片为柱状电阻片。
8.作为优选方案，所述绝缘棒的外壁与所述环氧筒体内壁螺纹连接。
9.作为优选方案，所述上端金具的上端和所述下端金具的下端分别外露于所述绝缘外套，所述上端金具的下端开设有上芯安装腔，所述下端金具的上端开设有下芯安装腔，所述芯体的两端分别安装于所述上芯安装腔和所述下芯安装腔内，所述上芯安装腔和所述下芯安装腔的开口端分别位于所述绝缘外套内。
10.作为优选方案，所述环氧筒体盖设有用于密封所述容纳腔体的环氧端盖，所述环氧端盖位于所述上芯安装腔与所述绝缘棒之间，且所述环氧端盖的两端分别与所述绝缘棒和所述上芯安装腔抵贴。
11.作为优选方案，所述环氧筒体的径向厚度设置在3mm－5mm。
12.作为优选方案，所述环氧筒体的底部设有缓冲块，所述缓冲块位于所述电阻片组与所述下端金具之间，所述缓冲块与所述环氧筒体一体成型。
13.作为优选方案，所述密封保护层为固体密封保护层，所述固体密封保护层的厚度设置在0.35mm－0.55mm。
14.一种一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法，包括以下步骤：
15.s1.用玻璃纤维与环氧树脂交联固化形成具有容纳腔体的环氧筒体与环氧端盖；
16.s2.将所述环氧筒体的一端与下端金具固定连接；
17.s3.将电阻片组、电极块和绝缘棒依次放入所述容纳腔体，所述绝缘棒外壁与所述环氧筒体内壁螺纹连接以调整所述电阻片组和所述电极块之间的压紧度，所述环氧端盖固封于所述环氧筒体的开口端；
18.s4.将所述环氧筒体的另一端与上端金具固定连接；
19.s5.对所述容纳腔体抽真空后，向所述容纳腔体内注胶以在芯体与所述环氧筒体之间形成密封保护层后形成棒体；
20.s6.在所述棒体的外表进行硫化形成绝缘外套；
21.s7.从绝缘外套表面朝所述电极块对应位置的径向方向装入伸出电极，以使所述伸出电极的一端与所述电极块连接，所述电极块的另一端外露于所述绝缘外套。
22.作为优选方案，所述绝缘外套为硅橡胶，所述绝缘外套为多节伞状绝缘外套。
23.本发明实施例一种一体化支撑式串联间隙避雷器与现有技术相比，其有益效果在于：芯体安装于环氧筒体的容纳腔体内，环氧筒体在整个避雷器中起主要支撑作用，无需从中部对芯体作进一步固定，支撑结构简单，同时对芯体有保护作用。绝缘外套为棒体起保护和绝缘作用，所述芯体与所述环氧筒体之间形成有密封保护层。所述容纳腔体内安装有芯体，所述芯体与所述环氧筒体之间形成有密封保护层，密封保护层用于隔绝外界空气的水气进入，防止避雷器的水老化，延长避雷器的使用寿命和提高避雷器的使用稳定性。电极块安装有伸出电极，绝缘棒位于上端金具与电极块之间，以使伸出电极与上端金具的上端面
之间形成放电间隙，电阻片组位于电极块与下端金具之间，进而避免电阻片处于长期带电状态，防止电阻片组的电气老化，有效提高避雷器的使用寿命。同时，由于放电间隙可以隔离故障电流，因此电阻块组故障时不会影响电网送电。本发明的一体化支撑式串联间隙避雷器，即能作为向上支撑绝缘子，应用于10kv配电网档距较小的直线杆上，也能作为水平耐拉绝缘子，应用于电压等级较高的档距较大的耐张杆上，应用范围广。本发明中的电阻片组可用环状或块状的电阻片堆叠形成，电阻片的选择类型广，有助于降低制造成本。本发明的避雷器它除了具有10kv固定外串联间隙氧化锌避雷器优异的保护性能，还兼具绝缘支撑的功能，具有足够机械强度、密封性能，适合强台风的沿海地区或强雷、多雷高山地区安装使用线路避雷器，同时整体外观结构简单，提高配网架空线路的美化程度，分别在电气老化和水气老化两方面提高避雷器的整体使用寿命。
24.本发明实施例一种一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法与现有技术相比，其有益效果在于：从所述环氧筒体的开口端依次将电阻片组、电极块和绝缘棒放入所述容纳腔体，将各部件之间放入容纳腔体内，组装方式简单，提高避雷器的生产效率，将环氧树脂以液体形式注入容纳腔体内，降低注入操作难度，同时保证芯体与环氧筒体之间的间隙被填充完整，填充固化后的密封保护层所形成的形状对芯体和环氧筒体之间的形状适应性强，密封性好，密封可控性强，将导电螺丝直接攻丝打孔装入电极块内，在电极块中形成盲孔，密封性强，整体方法流程简化，质量可控性强，生产成本低。
附图说明
25.图1是本发明实施例的整体结构示意图。
26.图2是本发明实施例棒体的结构示意图。
27.图3是本发明实施例芯体的结构示意图。
28.图4是本发明实施例上端金具的结构示意图。
29.图5是本发明实施例下端金具的结构示意图。
30.图6是本发明实施例环氧筒体的结构示意图。
31.图中：
32.10、绝缘外套；
33.20、环氧筒体；21、容纳腔体；22、密封保护层；23、环氧端盖；24、抽气孔；25、注胶孔；
34.30、芯体；31、绝缘棒；32、电极块；33、电阻片组；34、电阻片；35、伸出电极；36、缓冲块；
35.40、上端金具；41、上芯安装腔；
36.50、下端金具；51、下芯安装腔。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
38.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所
示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.在本发明的描述中，应当理解的是，本发明中采用术语“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，也可以是焊接连接；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。
40.如图1至图6所示，本发明实施例优选实施例的一种一体化支撑式串联间隙避雷器，包括环氧筒体20，环氧筒体20两端分别连接有上端金具40和下端金具50以形成棒体，棒体外侧包裹有绝缘外套10，环氧筒体20开设有朝上敞开的容纳腔体21，容纳腔体21内安装有芯体30，芯体30与环氧筒体20之间设有密封保护层22，芯体30包括从上往下依次堆叠的绝缘棒31、电极块32和电阻片组33，电极块32电连接有伸出电极35，伸出电极35的一端位于电极块32内，另一端外露于绝缘外套10，伸出电极35与上端金具40的上端面之间形成放电间隙。
41.在本发明的一体化支撑式串联间隙避雷器，芯体30安装于环氧筒体20的容纳腔体21内，环氧筒体20在整个避雷器中起主要支撑作用，无需从中部对芯体30作进一步固定，支撑结构简单，同时对芯体30有保护作用。绝缘外套10为棒体起保护和绝缘作用，芯体30与环氧筒体20之间形成有密封保护层22。容纳腔体21内安装有芯体30，芯体30与环氧筒体20之间形成有密封保护层22，密封保护层22用于隔绝外界空气的水气进入，防止避雷器的水老化，延长避雷器的使用寿命和提高避雷器的使用稳定性。电极块32安装有伸出电极35，绝缘棒31位于上端金具40与电极块32之间，以使伸出电极35与上端金具40的上端面之间形成放电间隙，电阻片组33位于电极块32与下端金具50之间，进而避免电阻片34处于长期带电状态，防止电阻片组33的电气老化，有效提高避雷器的使用寿命。同时，由于放电间隙可以隔离故障电流，因此电阻块组故障时不会影响电网送电。本发明的一体化支撑式串联间隙避雷器，即能作为向上支撑绝缘子，应用于10kv配电网档距较小的直线杆上，也能作为水平耐拉绝缘子，应用于电压等级较高的档距较大的耐张杆上，应用范围广。本发明中的电阻片组33可用环状或块状的电阻片34堆叠形成，电阻片34的选择类型广，有助于降低制造成本。本发明的避雷器它除了具有10kv固定外串联间隙氧化锌避雷器优异的保护性能，还兼具绝缘支撑的功能，具有足够机械强度、密封性能，适合强台风的沿海地区或强雷、多雷高山地区安装使用线路避雷器，同时整体外观结构简单，提高配网架空线路的美化程度，分别在电气老化和水气老化两方面提高避雷器的整体使用寿命。
42.进一步的，如图1至图3所示，电阻片组33由两个以上的电阻片34层叠形成，电阻片34为柱状电阻片34。电阻片34为氧化锌电阻片34，环形电阻片34目前只有少量厂家生产，环形电阻片34的制造成本高，制造工艺复杂，质量不稳定。柱状电阻片34生产厂家多，制造工艺简单，在同等流通能力需求下，环形电阻片34的用量是柱状电阻片34的两倍，电阻片34使用柱状电阻片34比使用环形电阻片34生产成本更低，质量更稳定。
43.进一步的，如图1至图3所示，绝缘棒31的外壁与环氧筒体20内壁螺纹连接。现有通过弹簧进行控制电极块32与电阻片组33的压紧程度，绝缘棒31的外侧与环氧筒体20螺纹连
接，绝缘棒31的设置形成了放电间隙的同时也控制了电极块32与电阻片组33的压紧程度，减少了弹簧部件的使用，降低了生产成本，同时也简化生产步骤。弹簧部件时间使用后，弹簧容易变形，弹性作用减弱，压紧效果降低，通过绝缘棒31外侧与环氧筒体20的螺纹连接控制电极块32与电阻片组33的压紧程度，压紧效果好，压紧效果保持时间长。
44.进一步的，如图1所示，上端金具40的上端和下端金具50的下端分别外露于绝缘外套10，用于作为接线端连接，上端金具40的下端开设有上芯安装腔41，下端金具50的上端开设有下芯安装腔51，芯体30的两端分别安装于上芯安装腔41和下芯安装腔51内，通过上芯安装腔41和下芯安装腔51对芯体30进行固定进而形成棒体，支撑结构在环氧筒体20的基础上得到进一步加强，上芯安装腔41和下芯安装腔51的开口端分别位于绝缘外套10内，加强上端金具40与下端金具50分别与环氧筒体20之间连接的密封性，防止水气老化，同时提高棒体的支撑强度。
45.本发明的环氧筒体20起绝缘支撑作用，通过环氧筒体20安装于上芯安装腔41和下芯安装腔51，加强了棒体的整体性，进一步提高棒体的支撑性能，再通过上端金具40和下端金具50的一端分别被包裹于绝缘外套10内，进一步加强棒体的整体性和提升避雷器的整体支撑强度，绝缘外套10起绝缘支撑作用。因此本发明的避雷器整体绝缘支撑行性能强，适合强台风的沿海地区或强雷、多雷高山地区安装使用。
46.进一步的，如图1至图3所示，环氧筒体20的径向厚度设置在3mm－5mm，在环氧筒体20的径向厚度在3mm－5mm支撑强度好，同时资源合理利用。
47.进一步的，环氧筒体20的底部设有缓冲块36，缓冲块36位于电阻片组33与下端金具50之间，连接端部金具的导线产生突加冲击张力时，缓冲块36受压变形，吸收了冲击力，防止拉断连接端部金具的导线或避雷器的损坏。缓冲块36与环氧筒体20一体成型，制作工艺步骤简单，生产成本低。作为优选的，缓冲块36的厚度设置在6mm－8mm，缓冲效果好。
48.进一步的，如图1至图3所示，密封保护层22为固体密封保护层22。密封保护层22用于保证芯体30内部的密封性，防止空气水气进入，气体密封保护层22在长时间使用后，密封保护层22内的气体容易漏气，使芯体30内部的密封性失效，造成水气老化，缩短避雷器的使用寿命。固体密封保护层22不会发生漏气，密封效果好，有效延长避雷器的使用寿命。同时固体密封层的厚度设置在0.35－0.55mm，固体密封层的厚度较薄，对芯体30与环氧筒体20之间的结构影响较小，有利于提升芯体30与环氧筒体20之间的支撑强度。由于固体密封保护层22为实体填充，也有利于芯体30与环氧筒体20之间的支撑结构的保持。
49.进一步的，如图1至图3所示，环氧筒体20盖设有用于密封所述容纳腔体21的环氧端盖23，环氧端盖23位于上芯安装腔41与绝缘棒31之间，且环氧端盖23的两端分别与绝缘棒31和上芯安装腔41抵贴。环氧端盖23使芯体30在环氧筒体20中的安装更稳固，防止芯体30内的部件从环氧筒体20中掉出，环氧筒体20与芯体30的安装整体性更强，便于组装，提高避雷器的组装效率。环氧端盖23为环氧树脂材质，具有一定的支撑强度和弹性，有助于对连接导线对避雷器冲击力的吸收，与缓冲块36配合进一步提升缓冲效果，有效保护避雷器和电网导线，防止电网导线和避雷器被损坏。
50.一种一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法，包括以下步骤：
51.s1.用玻璃纤维与环氧树脂交联固化形成具有容纳腔体21的环氧筒体20与环氧端盖23；
52.s2.将环氧筒体20的一端与下端金具50固定连接，以使下端金具50与环氧筒体20的接触面融合紧固；具体的，将环氧筒体20的一端与下端金具50通过液压机进行压接。
53.s3.将电阻片组33、电极块32和绝缘棒31依次放入容纳腔体21，将各部件之间放入容纳腔体21内，组装方式简单，提高避雷器的生产效率。绝缘棒31外壁与环氧筒体20内壁螺纹连接以调整电阻片组33和电极块32之间的压紧度，直接通过调整绝缘棒31即可实现对电阻片组33和电极块32的压紧，减少了弹簧放入步骤，简化步骤，提高安装效率。环氧端盖23固封于容纳腔体21的开口端，具体的，环氧端盖23通过胶水固封于环氧筒体20的开口端；
54.s4.将环氧筒体20的另一端与上端金具40固定连接，以使上端金具40与环氧筒体20的接触面融合紧固；具体的，环氧筒体20的另一端与上端金具40通过液压机压接。
55.s5.对容纳腔体21抽真空后，向容纳腔体内21注胶以在芯体30与环氧筒体20之间形成密封保护层22后形成棒体；具体的，环氧筒体20两侧分别开设有抽气孔24与注胶孔25，抽气孔24与注胶孔25均容纳腔体21连通，将注胶孔25暂时密封，通过抽气孔24将容纳腔体21内的空气抽出，将注胶孔25打开，将抽气孔24暂时密封，通过注胶孔25向容纳腔体21内注入液态环氧树脂，环氧树脂固化后，在芯体30与环氧筒体20之间形成密封保护层22形成棒体，将抽气孔24打开；将环氧树脂以液体形式注入容纳腔体21内，降低注入操作难度，同时保证芯体30与环氧筒体20之间的间隙被填充完整，填充固化后的密封保护层22所形成的形状对芯体30和环氧筒体20之间的形状适应性强，密封性好，密封可控性强。
56.s6.对棒体的外表进行硫化形成绝缘外套10。作为优选的，硫化选用注射硫化或平板硫化。
57.s7.从绝缘外套10表面朝电极块32对应位置的径向方向装入伸出电极35，以使伸出电极35的一端与电极块32连接，电极块32的另一端外露于绝缘外套10。具体的，将伸出电极35直接攻丝打孔装入电极块32内，在电极块32中形成一盲孔，密封性强。
58.本发明中的一体化支撑式串联间隙避雷器，结构上最主要特征是足够机械强度的环氧筒体20作为支撑，电阻片组33作为限压原件，电阻片组33、引出电极、绝缘棒31组成叠层于环氧筒体20内，环氧筒体20两端连接金具。电阻片组33作为限制配电线路过电压的保护元件，可以根据保护的要求来选择电阻片34的数量和尺寸，以及电阻片34的截面积，氧化锌饼型电阻片34直径可选30－50mm。环氧筒体20作为支撑件必须选用耐酸碱、耐高温和高抗拉强度的改性环氧树脂胶联固化玻璃纤维绝缘材料，支撑件的直径由电阻片34直径决定，为保证在一体化支撑式串联间隙避雷器能长寿命运行，引出电极与上端金具40上端面的放电间隙距离可选45－70mm，放电间隙距离由线路绝缘子的放电电压水平决定。
59.金具包括上端金具40和下端金具50，金具作为和配电线路的机械连接和电气连接部分，同时要压紧环氧筒体20，利用金具和环氧筒体20的摩擦，使避雷器具有足够的拉伸负荷。金具的朝向环氧筒体20的一端为筒状法兰，筒内壁设有内螺纹以便与环氧筒体20两端连接，环氧筒体20作为饼型氧化锌电阻片34的保护层和支撑件。
60.进一步的，如图1所示，绝缘外套10为硅橡胶，同时为多节伞状。本发明中环氧筒体20的外侧的绝缘材料选用硅橡胶，硅橡胶外套除了良好绝缘性能外，还具有很强的耐污能力和憎水性，可以克服瓷绝缘子和玻璃绝缘子需要经常保洁的缺点。制造时要在环氧玻璃纤维筒外边涂敷一层底涂剂，保证硅橡胶和玻璃纤维筒结合紧密。
61.本发明的一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法，从环氧筒体20的开口端依次
将电阻片组33、电极块32和绝缘棒31放入容纳腔体21，将各部件之间放入容纳腔体21内，组装方式简单，提高避雷器的生产效率，将环氧树脂以液体形式注入容纳腔体21内，降低注入操作难度，同时保证芯体30与环氧筒体20之间的间隙被填充完整，填充固化后的密封保护层22所形成的形状对芯体30和环氧筒体20之间的形状适应性强，密封性好，密封可控性强，将导电螺丝直接攻丝打孔装入电极块32内，在电极块32中形成盲孔，密封性强，整体方法流程简化，质量可控性强，生产成本低。
62.综上，本发明实施例提供一种一体化支撑式串联间隙避雷器，具有10kv固定外串联间隙氧化锌避雷器优异的保护性能，还兼具绝缘支撑的功能，具有足够机械强度、密封性能，适合强台风的沿海地区或强雷、多雷高山地区安装使用线路避雷器，同时整体外观结构简单，提高配网架空线路的美化程度，分别在电气老化和水气老化两方面提高避雷器的整体使用寿命。
63.本发明实施例提供一种一体化支撑式串联间隙避雷器的制作方法，整体方法流程简化，质量可控性强，生产成本低。
64.以上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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。