一种过电压抑制器的制作方法

本实用新型涉及电力设备绝缘状态检测技术领域，特别涉及用于GIS特高频局部放电测量用的一种过电压抑制器。

背景技术：

气体绝缘金属封闭开关设备(简称GIS设备)是电力系统中的重要元件，其自身可靠性关系到整个电力网络的安全稳定运行。采用特高频法检测局部放电是直接监测和评估GIS设备绝缘状态的重要手段之一，目前已在电网中也得到了广泛应用。然而GIS设备在实际运行中会遭受到雷电和工频暂态过电压的冲击，同时当设备内部发生剧烈放电时，都有可能导致GIS设备内的特高频局部放电传感器耦合到过电压信号。因此，有必要在特高频局部放电传感器的输出接口处并联过电压抑制器，以保护测量端的人身和仪器安全。

GIS设备中各类过电压的频率范围一般在100MHz以下，而特高频局部放电传感器的工作频带通常分布在300MHz～1.5GHz之间。因此过电压抑制器的作用可视作为一高通滤波器，即在100MHz以下呈现低阻状态，能够将特高频局部放电传感器感应的各类过电压信号钳制在低电位附近，而在高频段又具有一定的阻抗，不影响检测系统对局部放电信号的测量。

目前，普遍采用的过电压抑制器为高压浪涌式过电压抑制器，大多是通过在过电压抑制器的内导体和外导体之间并接压敏电阻、气体放电管、放电间隙等各类非线性保护元件或其组合实现对GIS设备局部放电测量回路的保护功能。但是这些保护元件的加入增加了抑制器的复杂程度，且不具备较好的频率选择特性。而在射频通信领域，采用1/4波长短路器原理设计的同轴过电压抑制器也被广泛应用，但该种过电压抑制器的工作频带较窄，不满足GIS设备特高频局部放电检测的宽频带测试需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种过电压抑制器，与现有结构相比，其结构更加简单、体积更小，并且对GIS设备局部放电测量回路的保护效果更佳。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种过电压抑制器，包括：

筒状的外导体；

设置在所述外导体内部的内部保护导体，所述内部保护导体的连接部与所述外导体电性连接，并且所述内部保护导体具有接线部；

一端与所述接线部电连接，另一端与所述连接部电连接，以与所述内部保护导体并联设置的瞬态电压抑制二极管；

接头，具有与所述外导体套接并电性连接的外管，以及位于所述外管中并与所述接线部电性连接的内接体。

优选的，上述过电压抑制器中，所述内部保护导体的材质为黄铜，并且包括：

圆饼体，所述圆饼体为所述连接部，并通过所述圆饼体的圆周侧壁与所述外导体的圆周内壁贴合连接，以实现所述内部保护导体和所述外导体的连接；

同轴连接在所述圆饼体上的圆柱体，所述圆柱体为所述接线部。

优选的，上述过电压抑制器中，所述圆饼体和所述外导体通过螺纹实现连接。

优选的，上述过电压抑制器中，还包括设置在所述外导体的内腔中，并位于所述内部保护导体远离所述接头的一侧的密封端头。

优选的，上述过电压抑制器中，套接的所述外导体和所述外管能够相对转动，并且两者的材质相同。

优选的，上述过电压抑制器中，所述接头为所述内接体与所述外管同轴设置的N型连接器、BNC型连接器或SMA型连接器。

优选的，上述过电压抑制器中，所述接线部远离所述连接部的端面上开设有插孔，所述内接体为插入到所述插孔中的插针，并且所述内接体与所述连接部焊接。

优选的，上述过电压抑制器中，还包括设置在所述外管内腔中的圆饼状绝缘体，所述内接体穿过所述绝缘体的中心部位。

本实用新型提供的过电压抑制器，其内部保护导体和外导体直接为电连接，此种设计结构使得过电压抑制器在GIS设备的过电压频率范围内近似接地，在特高频局部放电传感器工作频段则具有特定范围的阻抗值，能够满足GIS设备特高频局部放电测量的宽频带范围要求，并且接于内部保护导体两端的瞬态电压抑制二极管也能对局部放电的特高频局部放电传感器工作频带内超过阈值的强放电信号提供放电通路，并且外导体的内部未设置其他保护类元件，使得过电压抑制器的结构更为简单，成本更低，具有更小的体积和重量，且整个过电压抑制器能够承受的冲击电流能力不受保护元件的响应特性影响，使得过电压抑制器的保护性能更为可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的过电压抑制器的剖视图；

图2为过电压抑制器在5Hz至3GHz频率范围的阻抗测量结果的Smith图；

图3为过电压抑制器、GIS设备和测试电缆配合的结构示意图。

在图1-图3中：

1-外导体，2-内部保护导体，3-瞬态电压抑制二极管，4-接头，5-密封端头，6-绝缘体，7-GIS本体，8-三通接头，9-测试电缆，10-特高频局部放电传感器；

21-圆饼体，22-圆柱体，41-外管，42-内接体。

具体实施方式

本实用新型提供了一种过电压抑制器，与现有结构相比，其结构更加简单、体积更小，并且对GIS设备局部放电测量回路的保护效果更佳。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图3所示，本实用新型实施例提供的过电压抑制器，用于安装在GIS设备上，主要包括外导体1、内部保护导体2、瞬态电压抑制二极管3以及具有外管41和内接体42的接头4。其中，外导体1为筒状结构，其具有内腔，而内部保护导体2则设置在外导体1的内腔中，内部保护导体2具有连接部和进线部，这两个部分分别位于内部保护导体2的两端，可以理解为内部保护导体2的两个端部，连接部通过与外导体1的内壁的连接，实现内部保护导体2与外导体1的电性连接，而瞬态电压抑制二极管3则同样位于外导体1的内腔中，并与内部保护导体2并联设置，具体的是瞬态电压抑制二极管3的一端与接线部电连接，另一端与连接部电连接，接头4具有外管41和设置在外管41中的内接体42，外管41插到外导体1上以实现两者的套接，并且还电性连接，同时内接体42也与内部保护导体2的接线部电性连接。其中，优选瞬态电压抑制二极管3(即双向TVS管)的击穿电压为10V，并且其通过两个引线端分别在内部保护导体2上开孔焊接，以实现与内部保护导体2的电性连接以及瞬态电压抑制二极管3在内部保护导体2上的固定。

上述结构的过电压抑制器，能够满足GIS设备局部放电测量回路的保护要求，避免其遭受高压破坏。在一个已证实的实施例中，过电压抑制器在100MHz以下具有低阻抗特性，因此当GIS设备的特高频局部放电传感器10感应到过电压时，过电压抑制器能够将过电压信号导引至接地外壳中，从而防止各类感应过电压信号对测试电缆9一侧的设备或操作人员造成伤害；而在特高频工作频段，过电压抑制器具有数十欧姆的阻抗，能够满足GIS设备局部放电的测量需求。

为了进一步优化技术方案，本实施例提供的过电压抑制器中，内部保护导体2的材质为黄铜，并且如图1所示，令内部保护导体2包括：圆饼体21，此圆饼体21为连接部，并通过圆饼体21的圆周侧壁与外导体1的圆周内壁贴合连接，以实现内部保护导体2和外导体1的连接；同轴连接在圆饼体21上的圆柱体22，此圆柱体22为接线部。本实施例中，优选内部保护导体2的材质为黄铜，是因为与其他材料相比，黄铜便于加工且具有较好的导电性能。而结构采用圆饼体21和圆柱体22同轴连接的结构，使得整个内保护导体的截面形状为T型，自身结构的稳定性较高，而且在与外导体1连接时，是通过圆饼体21的圆周侧壁与外导体1的圆周内壁贴合连接而实现的，进而使得两者具有更大的连接、导电面积，连接牢固性以及导电性也更高。另外，还优选圆饼体21和圆柱体22为一体结构。

更加优选的，圆饼体21和外导体1通过螺纹实现连接。此种设置方式能够使得内部保护导体2和外导体1之间可以拆卸，便于部件的维修更换，以及连接牢固程度的调节。

本实施例中，还包括设置在外导体1的内腔中，并位于内部保护导体2远离接头4的一侧的密封端头5，密封端头5凸出至外导体1的内腔之外，如图1和图3所示。外导体1和接头4完成装配后，优选在外导体1远离接头4的一端使用环氧树脂材料浇注固定形成密封端头5，以实现内部保护导体2与外界的隔离，可以进一步的提升过电压抑制器的结构强度和密封强度。

进一步的，还令套接的外导体1和外管41能够相对转动，并且两者的材质相同。使用同一种材质加工外导体1和外管41，能够进一步提高两者之间的导电性能，而令两者可相对转动，则使得本实施例提供的过电压抑制器能够在使用中实现安装和拆卸，便于维护检修。

具体的，优选接头4为内接体42与外管41同轴设置的N型连接器、BNC型连接器或SMA型连接器。这几种连接器均为常见的连接器，便于取材，有利于本实施例提供的技术方案的实现。

此外，接线部远离连接部的端面上开设有插孔，内接体42为插入到插孔中的插针，并且内接体42与连接部焊接。在圆柱形的接线部的端面上，沿接线部的轴线方向预留一个能够被插针插入的插孔，此插孔的孔径略大于插针的直径，并且装配时通过焊接工艺将此两者连接，能够进一步提高两者的连接效果。

如图1所示，本实施例中的过电压抑制器还包括设置在外管41内腔中的圆饼状绝缘体6，内接体42穿过绝缘体6的中心部位。绝缘体6的外径与外导体1的内径相配合，从而使得外管41和内接体42之间通过圆饼状的绝缘体6实现连接固定，以保证接头4的结构稳定性以及绝缘性，此绝缘体6可以选用聚四氟乙烯材料，并且在其中心部位沿着轴线方向为内接体42预留一安装孔。

如图2所示，其为使用网络分析仪对实施例提供的过电压抑制器在5Hz至3GHz频率范围内的阻抗测量结果的Smith图。由图示结果可以看出，在整个测试频率范围，过电压抑制器的阻抗接近于电阻为0Ω的等电阻圆，且在低频段过电压抑制器呈现出低阻特性，而在特高频段则具有一定的阻抗。通过查阅测试结果可知，过电压抑制器在100MHz以下的阻抗小于0.5Ω，近似接地；而在300MHz至1.5GHz的特高频局部放电传感器10的工作频段，阻抗介于10Ω至100Ω之间，进一步验证了本实施例提供的过电压抑制器能够满足GIS设备局部放电宽频带的测量要求，特定的阻抗值可通过调整过电压抑制器的内部保护导体2的结构尺寸而实现。

优选的，过电压抑制器通过三通接头8与GIS本体7、测试电缆9连接，如图3所示。本实施例提供的过电压抑制器在使用时，通过同轴的三通接头8分别与GIS设备中的特高频局部放电传感器10和测试电缆9相连接。其中过电压抑制器、特高频局部放电传感器10、测试电缆9和三通连接接头4都采用相同规格的接头4。在一种优选结构中，接头4和三通接头8均选用N型接头，当特高频局部放电传感器10耦合到GIS设备的过电压信号时，过电压抑制器会将其直接通过内部保护导体2释放至接地外壳中，从而避免测试电缆9中出现高压信号，实现对测试回路的有效保护。

由于GIS设备采用了上述实施例提供的过电压抑制器，所以该GIS设备由过电压抑制器带来的有益效果请参考上述实施例中相应的部分，在此不再赘述。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，过电压抑制器的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。