專利名稱：避雷器的熱爆式脫離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種避雷器的脫離器，通常與避雷器串聯(lián)使用，當(dāng)避雷器出現(xiàn) 故障時(shí)能迅速動(dòng)作，使避雷器退出運(yùn)行。
背景技術(shù)：
避雷器故障時(shí)均是熱破壞，利用避雷器破壞時(shí)增大的工頻電流熱能量來動(dòng)作。
熱爆式脫離器的普遍結(jié)構(gòu)為 一個(gè)放電間隙、與該間隙并聯(lián)的元件R,在 間隙上端面或下端面放置熱爆管。避雷器在運(yùn)行時(shí)，持續(xù)工頻電流Ic全部從
并聯(lián)元件R通過。而當(dāng)通過并聯(lián)電阻R的電流增大，或R的阻值變大，導(dǎo)致并 聯(lián)電阻R兩端的壓降超過間隙放電電壓時(shí)，則通過間隙放電，故瞬態(tài)脈沖電流 及工頻故障電流的絕大部分都從放電間隙通過。瞬態(tài)脈沖電流幅值雖大，但持 續(xù)時(shí)間極短，不足以使熱爆管動(dòng)作。熱爆管主要通過間隙的工頻故障電流電弧 來加熱而動(dòng)作，與瞬態(tài)脈沖電流相比，其幅值雖小但持續(xù)時(shí)間卻長得多。
在正常運(yùn)行的情況下，流過避雷器芯體的持續(xù)工頻電流Ie通常不超過
lmA。但在淋雨及污穢狀態(tài)下，流過避雷器外套的電流升至20多mA，并持續(xù) 數(shù)天。上述電流全部經(jīng)并聯(lián)元件R入地，稱為脫離器的最大持續(xù)電流并 聯(lián)元件R應(yīng)該保證能在I s^下長期工作而不被擊穿，不發(fā)生熱損壞，參數(shù)不 產(chǎn)生大的漂移。
并聯(lián)元件R若被擊穿或短路，會(huì)造成放電間隙不放電，熱爆管失去熱源導(dǎo) 致脫離器拒動(dòng)。若并聯(lián)電阻R的阻值大造成較大的溫升，或功率小因而在較大 的負(fù)載下斷路，則會(huì)造成并聯(lián)電阻R兩端的壓降增大，將放電間隙擊穿，從而 形成電弧對(duì)熱爆管進(jìn)行加熱，造成脫離器的誤動(dòng)。
在正常運(yùn)行時(shí)，流經(jīng)避雷器外套的電流只會(huì)對(duì)脫離器產(chǎn)生影響，而不會(huì)對(duì) 避雷器產(chǎn)生影響，避雷器保持熱平衡。當(dāng)避雷器發(fā)生故障，L達(dá)到5 10mA時(shí)， 避雷器不能繼續(xù)保持熱平衡，開始溫升。將此電流設(shè)為避雷器熱失衡電流I * 。與I^相比，Iu具有突發(fā)性、短暫性、倍增性的特征。對(duì)脫離器而言， 這兩種電流有可能同時(shí)出現(xiàn)。在I !^和I ^的作用下，避雷器開始向不可逆 的損壞發(fā)展，此時(shí)并聯(lián)電阻R應(yīng)保證不被擊穿，不發(fā)生熱損壞和短路。否則熱爆管將失去熱源，使得脫離器拒動(dòng)。不過可以允許并聯(lián)電阻R的阻值增大，因 為這將促使放電間隙兩端的壓降也隨之增大，有利于間隙放電和脫離器的動(dòng) 作。
避雷器的閥片為負(fù)溫度系數(shù)，電流增長，溫度上升，本體電阻下降，電流 進(jìn)一步增加。電流的增大使得并聯(lián)電阻R兩端的壓降增大，直至超過放電間隙 的放電電壓，造成間隙持續(xù)放電，工頻故障電弧電流點(diǎn)燃熱爆管使脫離器脫離， 此電流稱為脫離器的起始動(dòng)作電流I !^。為確保避雷器已經(jīng)入不可逆的熱破 壞進(jìn)程，該I脫動(dòng)應(yīng)大于或至少等于I避故與I脫c之和的2倍。此時(shí)，并聯(lián)電阻 R若斷路并不會(huì)影響間隙放電和脫離器的動(dòng)作，但卻不允許短路。
若I M設(shè)置得過大，則脫離器動(dòng)作無法開斷避雷器的故障電流，會(huì)導(dǎo)致 在脫離器動(dòng)作的同時(shí)，避雷器爆炸及線路跳閘。此時(shí)脫離器僅起到了使發(fā)生故 障的避雷器不接地的作用，并且形成一個(gè)明顯的斷點(diǎn)，便于檢修。
通過幅值較大的瞬態(tài)脈沖電流時(shí)會(huì)燒毛放電間隙造成短路，使脫離器拒 動(dòng)。故放電間隙距離不可能做的太小。但即便放電間隙只有0.5mm，其工頻放 電電壓也達(dá)2 2. 5kV。
并聯(lián)電阻R在I j^下會(huì)產(chǎn)生溫升和熱傳導(dǎo)，此溫升取決于R的阻值以及 負(fù)載功率和額定功率的比值k。當(dāng)避雷器正常運(yùn)行、通過并聯(lián)電阻R的電流I ^較小時(shí)，若R的阻值和負(fù)載功率均較小，則有利于并聯(lián)電阻R的長期運(yùn)行， 其阻值不會(huì)發(fā)生漂移，不會(huì)發(fā)熱；但若并聯(lián)電阻R的阻值和負(fù)荷功率很大，則 可能由于過熱而形成碳化通道而短路，造成拒動(dòng)，或由于溫升而造成超過熱爆 管的起爆溫度，發(fā)生誤動(dòng)。
但當(dāng)電流大于I脫c和I失衡而小于I脫動(dòng)時(shí)，并聯(lián)電阻R的阻值越小，負(fù)荷 功率和k反而越大。
并聯(lián)電阻R的功率為121 或U7R。若I ^為25mA,則阻值為10kQ的并聯(lián) 電阻R，其負(fù)荷功率為6.25W;阻值為20kQ的并聯(lián)電阻R，其負(fù)荷功率為12. 5W。 在I脫動(dòng)下，若放電間隙的臨界放電電壓為2kV，則上述兩種并聯(lián)電阻R的負(fù)荷 功率將分別為400W和200W。若要制造如此大功率的并聯(lián)電阻R，其成本和所 占用的體積都將是制造脫離器所無法承受的。
因此，理想的并聯(lián)電阻R應(yīng)當(dāng)是在通過小電流時(shí)阻值小，而在通過大電流 時(shí)電阻大。即，其V-A特性曲線應(yīng)當(dāng)呈指數(shù)式變化，如附圖2中的曲線c所示。
目前在脫離器上普遍采用的SiC及ZnO非線性體積電阻，其V-A特性曲線呈對(duì)數(shù)式變化，如附圖2中的曲線b所示，在通過小電流時(shí)電阻大，因此在I 脫c下阻值大，易發(fā)熱，阻值漂移，造成脫離器誤動(dòng)；電流大時(shí)電阻小，放電 間隙不放電，完全靠電阻發(fā)熱引起熱爆管動(dòng)作。顯然不能滿足要求。
也可采用PTC正溫度系數(shù)熱敏電阻，此電阻R-t特性曲線呈指數(shù)式變化， 在一定程度上能夠滿足熱爆式脫離器的使用要求。伹PTC為體積電阻，制造時(shí) 容易產(chǎn)生較大的阻值偏差。并且，雖然體積電阻一般不會(huì)發(fā)生斷路的情況，但 在間隙放電的高場(chǎng)強(qiáng)下， 一旦被擊穿就會(huì)形成不可恢復(fù)的短路。而且當(dāng)避雷器 正常工作時(shí)，脫離器的并聯(lián)電阻并不需要隨溫度變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)和拒動(dòng)的避雷器的熱爆式脫離器。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是
一種避雷器的熱爆式脫離器，包含相對(duì)設(shè)置的上電極與下電極、電阻、
熱爆管，在所述的上電極與所述的下電極之間構(gòu)成放電間隙，該放電間隙先與
所述的電阻相并聯(lián)設(shè)置，再與所述的熱爆管相串聯(lián)設(shè)置。所述的電阻包含具 有厚度的絕緣芯、附著在所述絕緣芯的表面的電阻釉膜，所述電阻釉膜沿所述 絕緣芯的厚度方向延伸且兩端部分別與所述的上電極和下電極相電連接。所述 的電阻釉膜包含多個(gè)條狀單體，每條單體均沿所述絕緣芯的厚度方向延伸且兩 端部分別與所述的上電極和下電極相電連接，這些單體以如下方式排布當(dāng)所 述電阻的負(fù)載功率大于額定功率時(shí)，所述電阻釉膜的表面會(huì)沿所述絕緣芯的厚 度方向形成局部電弧放電，從而沿著該電弧燒灼掉所述單體中的至少一條，使 得所述電阻的阻值增大、負(fù)荷功率減小。
至少兩條相鄰的所述單體阻值不同且相互間隔開地設(shè)置。 至少兩條相鄰的所述單體相互連續(xù)地設(shè)置，且電阻率互不相同。 各所述的單體相互連續(xù)的排布。
所述的絕緣芯為中空或?qū)嵭牡膱A柱形，所述的放電間隙由所述的絕緣芯支撐。
所述的絕緣芯為中空的圓柱形陶瓷管，該陶瓷管的上下底面間的距離為所 述的厚度，所述的電阻釉膜附著在所述陶瓷管的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表面中的至少 一個(gè)表面上。所述的上電極和所述的下電極均為碟形電極，且位于所述陶瓷管的中空部位內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施的避雷器的熱爆式脫離器具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明中的并聯(lián)電阻R,其構(gòu)成電阻釉膜的每一個(gè)條狀單體都可以被視 作一個(gè)串聯(lián)的支路，這些串聯(lián)支路相互并聯(lián)，每次電弧放電都會(huì)將其中的一條 支路燒灼掉，使其阻值增加、負(fù)荷功率減小，但不會(huì)導(dǎo)致其斷路。當(dāng)避雷器故 障時(shí)，工頻電流幅值超過I脫動(dòng)，R上的負(fù)荷功率超過其額定功率，避雷器巳進(jìn) 入不可逆的破壞進(jìn)程，使得在放電間隙進(jìn)行放電的同時(shí)，電阻釉膜會(huì)因過載而 在兩端部之間引發(fā)局部電弧，從而沿絕緣芯的厚度方向呈一條線地將電弧處的
單體燒蝕，相當(dāng)于將R去除了一條串聯(lián)支路。因此R的阻值增大，進(jìn)而令R兩 端部間的壓降進(jìn)一步增大，功率負(fù)荷逐漸轉(zhuǎn)移到放電間隙上，導(dǎo)致間隙放電更 為頻繁，直至電阻釉膜全部被燒蝕。當(dāng)然在并聯(lián)電阻R斷路之前熱爆管已經(jīng)動(dòng) 作了。
2、 并聯(lián)電阻R的上述結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)超過其額定功率時(shí)，阻值始終增大。 并且其絕緣芯也是耐電弧灼燒的，保證了并聯(lián)電阻R不會(huì)短路。因此在避雷器 故障、即通過I脫動(dòng)時(shí)，脫離器不會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。
3、 而在小電流下，即Im下，并聯(lián)電阻R以未發(fā)生過燒灼吋的初始阻值工 作，基本無溫升，長期運(yùn)行也不會(huì)發(fā)熱，阻值不會(huì)漂移，相互并聯(lián)的各單體不 會(huì)全部同時(shí)斷路，保證了脫離器不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。


附圖1為本發(fā)明的全剖視附圖2為各種類型電阻的V-A特性曲線。
其中1、外殼；2、上電極；3、下電極；5、熱爆管；6、放電間隙；7、 陶瓷管；8、電阻釉膜；9、內(nèi)襯；10、粘合劑；R、并聯(lián)電阻；a、線形電阻的 V-A特性曲線；b、對(duì)數(shù)式電阻的V-A特性曲線；c、指數(shù)式電阻的V-A特性曲線 d、本發(fā)明所采用的電阻R的V-A特性曲線；VI、放電間隙的臨界放電電壓。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明
本實(shí)施例中，在外殼1的內(nèi)部相互面對(duì)地設(shè)置有一對(duì)碟形的上電極2和下電極3，在上下電極之間形成一放電間隙6。在下電極3的下方安放熱爆管5， 使得熱爆管5與放電間隙6相串聯(lián)設(shè)置。
與放電間隙6相并聯(lián)的并聯(lián)電阻R為一外表面整體附著有一層電阻釉膜8 的圓柱狀的中空陶瓷管7。碟形的上電極2和下電極3均位于該陶瓷管7的中空 腔內(nèi)，并且由該陶瓷管7支撐住。在陶瓷管7的上下兩端面均被銀，即在陶瓷 的表面燒滲一層銀，或進(jìn)行噴鋁處理，使得電阻釉膜8的上下兩端部分別能與 上電極2和下電極3相電接觸，形成并聯(lián)，進(jìn)而與熱爆管5相串聯(lián)。
采用陶瓷作為電阻R的絕緣芯，在其外表面附著有一層電阻釉膜8。本實(shí)施 例中，該電阻釉膜8采用電阻率不同或?qū)щ姴牧虾坎煌碾娮铦{料，經(jīng)多次 印刷敷涂的方式附著至陶瓷管7的表面，形成無數(shù)條沿陶瓷管7母線方向延伸 的單體。這些單體各自的電阻率和厚度均略有差異，導(dǎo)致阻值也各不相同。這 些單體可以相互連續(xù)或部分重疊，也可能在某些單體之間存在間隔，但所形成 的電阻釉膜8在外觀上是連續(xù)的一層。在負(fù)荷功率超過額定功率時(shí)，電阻釉膜8 會(huì)因過載而在兩端部之間引發(fā)局部電弧，該電弧會(huì)將單體中阻值相對(duì)最小的一 條燒蝕掉，從而令整個(gè)電阻R的阻值增大，負(fù)載功率減小，但不會(huì)影響其使用。 并且陶瓷管7也是耐電弧灼燒的，因此R不會(huì)整個(gè)被擊穿而短路，避免了拒動(dòng)。 每次局部電弧放電，都會(huì)令R的阻值增大，使得R兩端的壓降也進(jìn)一步增大， 逐漸將功率負(fù)荷轉(zhuǎn)移到放電間隙6上，間隙放電更為頻繁，直至電阻釉膜8上 的所有單體全部被燒蝕掉，阻值變的無窮大。當(dāng)然，在此之前熱爆管5就已經(jīng) 動(dòng)作了。
在其他的實(shí)施例中，也可以配制電阻率不同的漿料，沿陶瓷管7的母線方 向多次噴涂或滾涂在陶瓷管7表面，從而形成各條電阻率不同的單體，這些單 體可以連續(xù)排布，但各單體的阻值不同，局部電弧依然會(huì)沿阻值最小的單體發(fā) 生燒灼。本實(shí)施例中的電阻R,其V-A特性曲線如附圖2中的曲線d所示，在未超過 其額定功率時(shí)曲線呈線性，超過了額定功率則與指數(shù)式電阻相似。該電阻R的 額定功率數(shù)值為V1XA1。
在I^下，電阻R的負(fù)荷功率為其額定功率的0.2 0.3倍，基本無溫升， 長期運(yùn)行也不會(huì)發(fā)熱，阻值不會(huì)漂移，脫離器不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)。在瞬態(tài)電壓下，R 的耐脈沖功率是其額定功率的200倍。再加上間隙放電使加載在R上的脈沖功 率限額，R并不會(huì)過載，因此R阻值也基本不變化，脫離器不會(huì)誤動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明，通過4/lOu S大電流及2mS方波試驗(yàn)后R的實(shí)際變化率小于2%。而在I脫動(dòng)下，當(dāng)負(fù)荷功率為額定功率的1.1 1.2倍時(shí)，電阻釉膜8開始產(chǎn)生間斷的局部放電電弧，使電阻R的阻值有增大趨勢(shì)。
脫離器的結(jié)構(gòu)、并聯(lián)電阻R的類型與參數(shù)、溫度傳遞梯度及熱傳遞的方式，都會(huì)影響熱爆管5的動(dòng)作快慢。如果僅靠當(dāng)避雷器泄漏電流增大時(shí)并聯(lián)電阻R的發(fā)熱來加熱熱爆管5,則其動(dòng)作有延時(shí)性和不確定性，溫度傳遞梯度大。因此，只有靠放電間隙6放電的故障電弧電流來加熱熱爆管(即相當(dāng)于電焊)，所產(chǎn)生的脫離動(dòng)作才是最迅速可靠的。而在本實(shí)施例中，由于圓柱狀的陶瓷管7、碟形的上電極2和下電極3、熱爆管5三者同心設(shè)置，因此當(dāng)過載時(shí)，陶瓷管7外表面上的電阻釉膜8所產(chǎn)生的局部電弧會(huì)與放電間隙6所產(chǎn)生的放電電弧同時(shí)作用在熱爆管5上，更加有利于熱爆管5的迅速動(dòng)作。
也可將陶瓷管7制成縱截面呈U形或橫截面呈C形的其他形狀，當(dāng)然，以令放電間隙6、陶瓷管7、熱爆管5三者同心為佳。若將絕緣芯夾在上電極2和下電極3之間用以支撐放電間隙6也是可以的，這樣上電極2與下電極3之間就通過絕緣芯放電。而附著在絕緣芯外側(cè)表面上的電阻釉膜的兩端部依然與上電極2和下電極3相電連接。
如上所述，我們完全按照本發(fā)明的宗旨進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并非局限于上述實(shí)施例和實(shí)施方法。相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的從業(yè)者可在本發(fā)明的技術(shù)思想許可的范圍內(nèi)進(jìn)行不同的變化及實(shí)施。
權(quán)利要求
1、一種避雷器的熱爆式脫離器，包含相對(duì)設(shè)置的上電極(2)與下電極(3)、電阻、熱爆管(5)，在所述的上電極(2)與所述的下電極(3)之間構(gòu)成放電間隙(6)，該放電間隙(6)先與所述的電阻相并聯(lián)設(shè)置，再與所述的熱爆管(5)相串聯(lián)設(shè)置，其特征在于所述的電阻包含具有厚度的絕緣芯、附著在所述絕緣芯的表面的電阻釉膜(8)，所述電阻釉膜(8)沿所述絕緣芯的厚度方向延伸且兩端部分別與所述的上電極(2)和下電極(3)相電連接，所述的電阻釉膜(8)包含多個(gè)條狀單體，每條單體均沿所述絕緣芯的厚度方向延伸且兩端部分別與所述的上電極(2)和下電極(3)相電連接，這些單體以如下方式排布當(dāng)所述電阻的負(fù)載功率大于額定功率時(shí)，所述電阻釉膜(8)的表面會(huì)沿所述絕緣芯的厚度方向形成局部電弧放電，從而沿著該電弧燒灼掉所述單體中的至少一條，使得所述電阻的阻值增大、負(fù)荷功率減小。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于至少兩條 相鄰的所述單體阻值不同且相互間隔開地設(shè)置。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于至少兩條相鄰的所述單體相互連續(xù)地設(shè)置，且電阻率互不相同。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于各所述的 單體相互連續(xù)的排布。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于所述的絕 緣芯為中空或?qū)嵭牡膱A柱形，所述的放電間隙(6)由所述的絕緣芯支撐。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于所述 的絕緣芯為中空的圓柱形陶瓷管(7)，該陶瓷管(7)的上下底面間的距離為所 述的厚度，所述的電阻釉膜(8)附著在所述陶瓷管(7)的外側(cè)表面和內(nèi)側(cè)表 面中的至少一個(gè)表面上。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的避雷器的熱爆式脫離器，其特征在于所述的上 電極(2)和所述的下電極(3)均為碟形電極，且位于所述陶瓷管(7)的中空 部位內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種避雷器的熱爆式脫離器，包含相對(duì)設(shè)置的上電極與下電極、電阻、熱爆管，在上電極與所述的下電極之間構(gòu)成放電間隙，該放電間隙先與電阻相并聯(lián)設(shè)置，再與熱爆管相串聯(lián)設(shè)置。電阻包含具有厚度的絕緣芯、附著在絕緣芯的表面的一層電阻釉膜，電阻釉膜沿所述絕緣芯的厚度方向延伸且兩端部分別與上電極和下電極相電連接。電阻釉膜由無數(shù)個(gè)串聯(lián)支路并聯(lián)而成，任一串聯(lián)支路的去除只會(huì)增加阻值、減小功率，每次局部電弧放電都會(huì)燒灼掉一條其中的串聯(lián)支路，使電阻兩端壓降進(jìn)一步增大，利于間隙放電及脫離器動(dòng)作。絕緣芯也是耐電弧灼燒的，保證并聯(lián)電阻R不會(huì)短路。因此在避雷器故障、即通過I_{脫動(dòng)}時(shí)，脫離器不會(huì)發(fā)生拒動(dòng)。
文檔編號(hào)H01C7/12GK101477861SQ200910029079
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月19日
發(fā)明者閆中華 申請(qǐng)人:閆中華