一种避雷器芯体、避雷器本体及多柱并联避雷器的制作方法

1.本发明涉及避雷器技术领域，具体而言，涉及一种避雷器芯体、避雷器本体及多柱并联避雷器。


背景技术：

2.大容量多柱并联避雷器广泛应用于直流换流站、交流串联补偿装置等领域，主要作用是吸收系统冗余能量，限制过电压。运行经验表明，这种避雷器由于并联柱数多，故障率一直较高。研究表明，大容量多柱并联避雷器故障率高的主要原因是存在概率很低的有缺陷电阻片，有缺陷电阻片表面闪络时极易烧蚀相邻合格电阻片，从而发展为避雷器整柱闪络。


技术实现要素：

3.鉴于此，本发明提出了一种避雷器芯体、避雷器本体及多柱并联避雷器，旨在解决现有多柱并联避雷器有缺陷电阻片表面闪络时极易烧蚀相邻合格电阻片致使避雷器整柱闪络的问题。
4.一方面，本发明提出了一种避雷器芯体，该避雷器芯体包括：多片电阻片；其中，各所述电阻片均沿所述电阻片的轴向间隔设置，所述电阻片用以对入侵流动波进行削幅，以实现电压的限制；任意相邻两片所述电阻片之间均叠放有金属加厚垫块，形成柱状结构，所述金属加厚垫块的厚度大于所述电阻片的厚度，在所述电阻片存在绝缘缺陷而发生表面闪烁产生电弧时，所述金属加厚垫块抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片相邻的电阻片，进而抑制电弧的发展。
5.进一步地，上述避雷器芯体，基于存在绝缘缺陷的电阻片产生电弧的电弧长度确定所述金属加厚垫块的厚度。
6.进一步地，上述避雷器芯体，基于避雷器动作时的电流幅度以及存在绝缘缺陷的电阻片产生电弧的电弧发展时间确定存在绝缘缺陷的电阻片产生电弧的电弧长度。
7.进一步地，上述避雷器芯体，所述金属加厚垫块的厚度大于或等于50mm。
8.进一步地，上述避雷器芯体，所述金属加厚垫块为饼状结构，其直径等于所述电阻片的直径。
9.进一步地，上述避雷器芯体，在所述柱状结构的外周沿所述柱状结构的周向布置有若干个绝缘杆，用以固定所述电阻片和所述金属加厚垫块。
10.本发明提供的避雷器芯体，通过任意两片所述电阻片之间叠放的金属加厚垫块，可避免任意两片电阻片之间的直接接触，同时，在所述电阻片存在绝缘缺陷而发生表面闪烁产生电弧时，金属加厚垫块抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片相邻的电阻片，即避免内部缺陷的扩大，进而抑制电弧的发展，从而避免单个电阻片缺陷导致整只避雷器芯体甚至整个避雷器本体故障。
11.另一方面，本发明还提出了一种避雷器本体，其设置有上述避雷器芯体。
12.进一步地，上述避雷器本体，所述避雷器芯体为一个，其外部套设有空心外套，并且，所述空心外套的内径与所述避雷器芯体的外径之差大于或等于60mm。
13.进一步地，上述避雷器本体，所述避雷器芯体为多个，多个所述避雷器芯体之间并排设置且相互并联，以形成多柱并联结构，所述多柱并联结构的外部套设有空心外套。
14.由于避雷器芯体具有上述效果，所以具有该避雷器芯体的避雷器本体也具有相应的技术效果。
15.再一方面，本发明还提出了一种多柱并联避雷器，其设置有上述避雷器芯体。
16.由于避雷器本体具有上述效果，所以具有该避雷器本体的多柱并联避雷器也具有相应的技术效果。
附图说明
17.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本发明实施例提供的避雷器本体的剖面图；图2为本发明实施例提供的避雷器本体的局部剖面图；图3为本发明实施例提供的多柱并联避雷器的剖面图。
具体实施方式
18.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
19.避雷器本体实施例：参见图1至图2，其示出了本发明实施例提供的避雷器本体的结构示意图。如图所示，该避雷器本体1包括：空心外套11以及避雷器芯体12；其中，空心外套11套设在避雷器芯体12的外部，以隔绝避雷器芯体12和外部空气。具体地，空心外套11可以为空心绝缘外套，其为两端开口的套筒结构，以套设在避雷器芯体12的外部。其中，空心外套11可以为瓷外套或者硅橡胶外套，当然亦可为其他材质，本实施例中对其不做任何限定。为实现空心外套11和避雷器芯体12之间的密封和固定，优选地，避雷器芯体12和空心外套11的两端均设有法兰13。参见图1，本实施例中以空心外套11内设置的避雷器芯体12为一个为例进行说明，当然，空心外套11内设置的避雷器芯体12亦可为多个，多个避雷器芯体12之间并排设置且相互并联，以形成多柱并联结构，多柱并联结构套设在空心外套11内；该多个避雷器芯体12可以呈圆周状排布，亦可呈其他结构排布，本实施例中对其不做任何限定。
20.继续参见图1至图2，避雷器芯体12包括：多片电阻片121、多个金属加厚垫块122和多个绝缘杆123；其中，各电阻片121均沿电阻片121的轴向（如图1所示的竖直方向）间隔设置，电阻片121
用以对入侵流动波进行削幅，以实现电压的限制。具体地，各电阻片121均可以为氧化锌电阻片，实现避雷器限制过电压的基本功能。其中，各电阻片121均可以圆形结构，各电阻片121之间可同轴且间隔设置，以便于实现电阻片121之间的串联和固定。
21.任意两片电阻片121之间均叠放有金属加厚垫块122，形成柱状结构，金属加厚垫块122的厚度h大于电阻片121的厚度，金属加厚垫块122用以在电阻片121存在绝缘缺陷而发生表面闪烁产生电弧时抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片121相邻的电阻片121，进而抑制电弧的发展。具体地，任意两片电阻片121之间均叠放有金属加厚垫块122，以避免任意两片电阻片121之间的直接接触，即电阻片121和金属加厚垫块122之间交错叠放设置，并且，电阻片121和金属加厚垫块122之间串联连接。金属加厚垫块122的厚度h大于电阻片121的厚度，在电阻片121存在绝缘缺陷而发生表面闪烁产生电弧时，金属加厚垫块122抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片121相邻的电阻片121，即避免内部缺陷的扩大，进而抑制电弧的发展，从而避免单个电阻片121缺陷导致整只避雷器芯体12甚至整个避雷器本体1故障。其中，金属加厚垫块122可以为铝垫块且为饼状结构，其直径等于电阻片121的直径，以便金属加厚垫块122和电阻片121之间叠放组装整齐形成柱状结构，进而便于柱状结构的固定。该金属加厚垫块122不仅可抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片121相邻的电阻片121，同时还可调整柱状结构的高度以与空心外套11的高度配合。
22.在柱状结构的外周沿柱状结构的周向布置有若干个绝缘杆123，用以固定电阻片121和金属加厚垫块122。具体地，绝缘杆123可以为环氧杆，其沿柱状结构的外周沿柱状结构的周向呈圆周布置，以使各个电阻片121和金属加厚垫块122的外周壁平齐设置，进而实现电阻片121和金属加厚垫块122的固定，以整体固定至空心外套11的内部空腔中。
23.在本实施例中，基于存在绝缘缺陷的电阻片121产生电弧的电弧长度确定金属加厚垫块122的厚度h，以确保金属加厚垫块122的厚度h大于可能出现的电弧长度，进而避免电弧烧蚀邻近电阻片；可基于避雷器动作时的电流幅度以及存在绝缘缺陷的电阻片产生电弧的电弧发展时间即电流持续时间确定存在绝缘缺陷的电阻片121产生电弧的电弧长度，以据此确定金属加厚垫块122的厚度h。
24.在本实施例中，该空心外套11的尺寸与避雷器芯体12的尺寸相配合；当空心外套11内设置的避雷器芯体12为一个时，空心外套11的内径d2与电阻片121的外径d1之差大，空心外套11的内部空间越大，避雷器本体1越能可靠抑制出现缺陷的电阻片121产生的电弧；优选地，空心外套11的内径d2与电阻片121的外径d1之差大于或等于60mm，以便抑制避雷器芯体12产生的电弧的发展。
25.经试验和理论研究表明，存在绝缘缺陷的电阻片121产生的电弧发展方向为：沿缺陷处向上、且远离电源。当缺陷点在远离电源一侧时，电弧将向空心外套11的内壁方向发展即朝向避雷器芯体12的外侧发展，如果空心外套11的内径d2与电阻片121的外径d1之差过小，电弧会经空心外套11的内壁反弹，容易烧蚀合格的电阻片121，尤其是与存在绝缘缺陷的电阻片121相邻的电阻片121。本试验表明，当空心外套11的内径d2与电阻片121的外径d1之差大于或等于60mm时，试验都能通过，进而确保了该避雷器本体1的可靠性。
26.下面对本发明实施例提供的避雷器本体1进行更为详细的说明。
27.如图1至2所示，该避雷器本体1包括：空心外套11以及避雷器芯体12。空心外套11的内径d2为210mm。避雷器芯体12包括：三片电阻片121、两个金属加厚垫块122和多个绝缘
杆123，其中，电阻片121的外径d2和金属加厚垫块122的外径均为100mm，电阻片121的厚度可以为6mm；三片电阻片121沿其轴向间隔设置，并且，任意相邻两片电阻片121之间均叠放有一个金属加厚垫块122，以形成之间为100mm的柱状结构。多个绝缘杆123在柱状结构的外周沿柱状结构的周向呈圆周状布置。
28.为便于对该避雷器本体1进行测试验证，可将三片电阻片121中的中间电阻片设为缺陷电阻片，另外两片为合格电阻片；可适应冲击电流发生器向比例单元注入规定能量，试验电流持续时间约130ms，幅值90~160a。如果缺陷电阻片表面闪络而合格电阻片不闪络，则认为试验通过。试验表明，进行的8次试验全部通过，再次验证该避雷器本体能够有效抑制缺陷电阻片引起的避雷器内部电弧。
29.同时，以避雷器动作时的电流幅度和存在绝缘缺陷的电阻片产生电弧的电弧发展时间分别为：100a、130ms为例进行测试，可知，金属加厚垫块122的厚度h为50mm时，试验通过率超过50%；金属加厚垫块122的厚度h为60mm时，试验中没有发现整柱闪络现象，可以认为通过率为100%，故本实施例中，金属加厚垫块122的厚度h可以大于或等于60mm，当然亦可根据实际情况进行设置，例如进一步优选地，金属加厚垫块122的厚度h亦可大于或等于50mm，本实施例中对其不做任何限定。
30.综上，本实施例提供的避雷器芯体及避雷器本体，通过任意两片电阻片121之间叠放的金属加厚垫块122，可避免任意两片电阻片121之间的直接接触，同时，在电阻片121存在绝缘缺陷而发生表面闪烁产生电弧时，金属加厚垫块122抑制电弧烧蚀存在绝缘缺陷的电阻片121相邻的电阻片121，即避免内部缺陷的扩大，进而抑制电弧的发展，从而避免单个电阻片121缺陷导致整只避雷器芯体12甚至整个避雷器本体1故障。
31.多柱并联避雷器实施例：参见图3，其为本发明实施例提供的多柱并联避雷器的剖面图。如图所示，该多柱并联避雷器设置有上述避雷器本体1。该避雷器本体1可以为多柱，并且，多柱避雷器本体1之间可以并联连接。其中，各柱避雷器本体1可以为一个避雷器本体1亦可包括多节叠放的避雷器本体1，本实施例中对其不做任何限定。本实施例中以四柱并联连接为例进行说明，并且，各柱均包括三节叠放的避雷器本体1。
32.由于避雷器本体具有上述效果，所以具有该避雷器本体的多柱并联避雷器也具有相应的技术效果。
33.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示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。
34.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。