專利名稱：聚合物避雷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在此，所述實施例涉及一種聚合物避雷器。
背景技術(shù)：
在比如輸電線、發(fā)電廠或變電站之類的電力系統(tǒng)中，通常提供避雷器(surge arrester)來去除過量的電壓以及保護(hù)電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備。在這種避雷器中，聚合物避雷 器的結(jié)構(gòu)使得主要包含氧化鋅的多個盤形非線性電阻疊置，并且例如電極布置于其每個上 端和下端處。而且，為了增大剛性，用于緊固非線性電阻的多個絕緣桿布置于非線性電阻周 圍，并且這些絕緣桿用多個金屬板或絕緣板來固定以防止其位置發(fā)生移動。上述部件通常稱為內(nèi)部元件(internal elements)。在這些內(nèi)部元件的外側(cè)，通過 澆鑄絕緣樹脂來形成絕緣外皮。在這種絕緣樹脂的澆鑄過程中，絕緣樹脂在高壓(例如大 約6MPa至IOMPa)下被注射，以將絕緣樹脂中的殘留空氣以及在澆鑄期間吸入其中的空氣 排出至絕緣外皮的外側(cè)，從而防止外觀缺陷的發(fā)生。如上所述，在生產(chǎn)聚合物避雷器時，絕緣樹脂在絕緣樹脂的澆鑄過程中在高壓 (例如大約6MPa至IOMPa)下注射。而且，此時絕緣樹脂的粘度不是那么高。粘度是例如大 約50帕斯卡 秒(Pa·S)。于是，絕緣樹脂可能會進(jìn)入內(nèi)部元件之間。在此情況下，可能會 在導(dǎo)電面之間發(fā)生接觸故障、由于非線性電阻的導(dǎo)電區(qū)域減少而降低能量吸收能力、以及

發(fā)明內(nèi)容
下述實施例的目標(biāo)是提供一種聚合物避雷器，其能抑制由進(jìn)入內(nèi)部元件之間的絕 緣樹脂導(dǎo)致的因妨礙導(dǎo)電而發(fā)生接觸故障、因?qū)щ妳^(qū)域減少而降低能量吸收能力、以及其 他問題等。根據(jù)本發(fā)明的一個方面的聚合物避雷器具有內(nèi)部元件，其包括以疊置的方式布 置的多個盤形非線性電阻、布置于非線性電阻兩端處的電極、以及連接電極的多個絕緣桿； 通過澆注絕緣樹脂形成于內(nèi)部元件外側(cè)的絕緣外皮；以及被插入至少部分非線性電阻之間 的盤形多孔金屬板。


圖1是示出本發(fā)明第一實施例的結(jié)構(gòu)的垂直橫截面視圖。圖2是示出沿著圖1中的線A-A的第一實施例的橫截結(jié)構(gòu)的水平橫截面視圖。圖3是示出第二實施例的主要部分的結(jié)構(gòu)的垂直橫截面視圖。
圖4是示出沿著圖3中的線B-B的第二實施例的橫截結(jié)構(gòu)的水平橫截面視圖。圖5是示出第三實施例的主要部分的結(jié)構(gòu)的垂直橫截面視圖。圖6是示出第四實施例的主要部分的結(jié)構(gòu)的垂直橫截面視圖。圖7是示出第五實施例的主要部分的結(jié)構(gòu)的垂直橫截面視圖。
具體實施例方式下面將參照附圖描述實施例。圖1是示出第一實施例的聚合物避雷器100的垂直橫截示意性結(jié)構(gòu)的視圖。圖2 是示出沿著圖1中的線A-A截取的水平橫截示意性結(jié)構(gòu)的視圖。如這些視圖所示，聚合物 避雷器100具有多個盤形非線性電阻1，其例如由主要包含氧化鋅的材料形成，并且以疊置 的方式布置。在這個實施例中，由具有眾多連續(xù)氣泡的多孔金屬所形成為盤形的多孔金屬 板2被布置于所有的非線性電阻1之間。對于用于形成多孔金屬板2的多孔金屬材料而言，例如，可使用Ni、Ni-Cr等金屬 多孔體。例如，能使用Celmet (產(chǎn)品名，由Sumitomo Electric Toyama有限公司制造)等， 其是類似海綿的具有三維網(wǎng)格構(gòu)架的多孔金屬體。多孔金屬板2優(yōu)選地具有大約0. 1毫米 至1毫米的厚度，在這個實施例中為0. 3毫米的厚度。而且，在使用比如Celmet之類的多 孔金屬時，還可能使用其厚度在某種程度上通過軋制變薄的多孔金屬。在非線性電阻1和多孔金屬板2的疊置體的層疊方向上，多孔金屬板2被布置于 兩端部分處，并且金屬電極3a、3b布置為緊靠在這些多孔金屬板2上。連接這些金屬電極 3a、3b的多個(在這個實施例中為4個)絕緣桿4被布置為圍繞著非線性電阻1和多孔金 屬板2的疊置體的周邊。絕緣桿4例如能由FRP (纖維增強(qiáng)塑料)等形成。絕緣桿4每個都在其縱向上的兩端部分處具有螺紋部分4a、4b。其中一個螺紋部 分4b (圖1中下側(cè)上的螺紋部分)通過螺旋被固定到設(shè)在金屬電極3b中的螺紋孔。另一 螺紋部分4a (圖1中上側(cè)的螺紋部分)穿過設(shè)在金屬電極3a中的通孔，并且螺母6擰在這 個螺紋部分上。因而，絕緣桿4被固定以連接著金屬電極3a和金屬電極3b。絕緣樹脂(在 這個實施例中為硅酮樹脂)被澆注在如上述形成的內(nèi)部元件的外側(cè)以形成絕緣外皮5，從 而將內(nèi)部元件和絕緣外皮5結(jié)合為一體。在通過疊置非線性電阻1和金屬電極3a、3b所構(gòu)成的聚合物避雷器中，在澆注絕 緣外皮5時，絕緣樹脂(硅酮樹脂)可能會進(jìn)入非線性電阻1和金屬電極3a、3b的導(dǎo)電面 (緊靠面)，從而引起接觸故障等。就這一點而言，在這個實施例的聚合物避雷器100中，即使在硅酮樹脂進(jìn)入非線 性電阻1和金屬電極3a、3b的導(dǎo)電面(緊靠面)時，硅酮樹脂仍然能保持處于多孔金屬板 2內(nèi)的氣泡中，從而可確保經(jīng)由多孔金屬板2的導(dǎo)電路徑。于是，能夠抑制進(jìn)入導(dǎo)電面(緊 靠面)的硅酮樹脂妨礙導(dǎo)電從而導(dǎo)致接觸故障。而且，通過保持硅酮樹脂處于多孔金屬板 2內(nèi)的氣泡中，非線性電阻1和多孔金屬板2在澆注前后的接觸面積等同，這也能抑制由于 導(dǎo)電面積的降低而引起能量吸收能力降低現(xiàn)象的發(fā)生。而且，在硅酮樹脂的澆注過程中，采 用足以將樹脂中的氣泡排走的注射壓力，比如高壓(例如大約6MPa至IOMpa)，這使得能抑 制外觀缺陷的發(fā)生。在聚合物避雷器100中，多孔金屬板2被放置或置于在所有非線性電阻1之間以及在非線性電阻1和金屬電極3a、3b之間。然而，多孔金屬板2可僅布置于例如硅酮樹脂 特別易于進(jìn)入其中的非線性電阻1的多個部件之間。接著，將參照圖3和圖4描述第二實施例。圖3是示出根據(jù)第二實施例的聚合物 避雷器101的主要部件的結(jié)構(gòu)的示意性垂直橫截結(jié)構(gòu)的視圖。圖4是示出沿著圖3中的線 B-B截取的示意性水平橫截橫截結(jié)構(gòu)的視圖。如圖3和圖4所示，在第二實施例的聚合物避雷器101中，每個多孔金屬板20具 有在周向上突伸的突起21。多孔金屬板20的突起21在各個絕緣桿4之間被定位在沿著非 線性電阻1層疊方向的一條直線上。除了這一點之外，第二實施例的聚合物避雷器101類 似于上述第一實施例的聚合物避雷器100的構(gòu)造。因而，相應(yīng)部分用相同的參考標(biāo)號標(biāo)識， 并且省略重復(fù)性描述。在具有上述結(jié)構(gòu)的第二實施例的聚合物避雷器101中，能實現(xiàn)與上述第一實施例 類似的操作和效果。而且，當(dāng)聚合物避雷器101操作時出現(xiàn)過量的負(fù)載時，有可能允許在非 線性電阻1嚴(yán)重受損之前在多孔金屬板20的突起21的部分中發(fā)生放電。于是，在絕緣桿4 之間的絕緣外皮4被破裂，并且放電轉(zhuǎn)變?yōu)橥獠糠烹?。結(jié)果使得，在非線性電阻1和絕緣桿 4之間出現(xiàn)電弧的可能性降低，并且能降低聚合物避雷器101出現(xiàn)爆炸性散布(explosive scattering)的可能性。接著，將參照圖5和圖6描述第三和第四實施例。如圖5所示，在第三實施例的聚 合物避雷器102中，U形溝槽23形成于多孔金屬板22的外周部分(側(cè)壁部分)中。如圖6 所示，在第四實施例的聚合物避雷器103中，V形溝槽25形成于多孔金屬板24的外周部分 (側(cè)壁部分)中。應(yīng)當(dāng)注意到，除此之外，第三實施例的聚合物避雷器102和第四實施例的 聚合物避雷器103類似于第一實施例的聚合物避雷器100的構(gòu)造。因而，相應(yīng)部分用相同 的參考標(biāo)號標(biāo)識，并且省略重復(fù)性描述。在如上構(gòu)造的第三實施例的聚合物避雷器102和第四實施例的聚合物避雷器103 中，能實現(xiàn)與上述第一實施例類似的操作和效果。而且，通過使用其中形成有在凹陷方向上 具有傾斜的溝槽(比如U形溝槽23和V形溝槽25)的多孔金屬板22、24，在澆注硅酮樹脂 時，硅酮樹脂(絕緣樹脂)沿著U形溝槽23和V形溝槽25的傾斜側(cè)壁進(jìn)行引導(dǎo)，從而形成 朝向多孔金屬板22、24的厚度方向上的中心部分的硅酮樹脂流。通過這種硅酮樹脂流，能 抑制硅酮樹脂流入多孔金屬板22、24與非線性電阻1和金屬電極3a、3b的之間接觸面，并 且進(jìn)一步降低接觸故障發(fā)生的可能性和能量吸收能力降低的可能性。接著，將參照圖7描述第五實施例。如圖7所示，在第五實施例的聚合物避雷器 104中，多孔金屬板26在兩側(cè)(其作為與非線性電阻1或金屬電極3a、3b接觸的接觸面) 的平面部分中具有圓形溝槽27a、27b。這些圓形溝槽27a、27b與多孔金屬板26的外形同心 地形成。此外，由金屬等制成的導(dǎo)電板10a、10b布置于這些圓形溝槽27a、27b中。在具有上述結(jié)構(gòu)的第五實施例的聚合物避雷器104中，能實現(xiàn)與上述第一實施例 類似的操作和效果。而且，在這種聚合物避雷器104中，非線性電阻1和金屬電極3a、3b經(jīng) 由圍繞多孔金屬板26的圓形溝槽27a、27b的圓形區(qū)域而接觸著多孔金屬板26，并且經(jīng)由這 些圓形區(qū)域的內(nèi)側(cè)部分接觸著導(dǎo)電板10a、10b。于是，與第一實施例相比，能夠增大導(dǎo)電面 積，并且能進(jìn)一步降低出現(xiàn)能量吸收能力降低的可能性。接著，將參考上述第一實施例的聚合物避雷器100，描述多孔金屬板2的孔(孔眼
5(cell)數(shù)目，每英寸的數(shù)目)的狀態(tài)和能量吸收能力之間關(guān)系的檢查結(jié)果。對于多孔金屬 板2，制備了四種類型的多孔金屬板2，其中一個的孔眼數(shù)目為每英寸56個(表面面積比= 7. 5mm2/mm3)，其中一個的孔眼數(shù)目為每英寸67. 2個(表面積比=9mm7mm3)，其中一個的孔 眼數(shù)目為每英寸75個(表面積比=IOmm2Aim3)，以及其中一個的孔眼數(shù)目為每英寸373個 (表面積比=50mm2/mm3)，并且65kA的脈沖電流兩次傳導(dǎo)通過上述其中的每一個。然后，從 視覺上觀察非線性電阻1的狀態(tài)，以判斷每個多孔金屬板2的能量吸收能力是否通過或失 敗。其結(jié)果在表1中示出。
[表 1]
權(quán)利要求
一種聚合物避雷器，其包括內(nèi)部元件，其包括以疊置的方式布置的多個盤形非線性電阻、布置于非線性電阻兩端處的電極、以及連接著電極的多個絕緣桿；絕緣外皮，其通過澆注絕緣樹脂而形成于內(nèi)部元件的外側(cè)；以及盤形多孔金屬板，其被置于至少非線性電阻的部件之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物避雷器，其中 多孔金屬板每個都具有沿周向突伸的突起；并且所述突起在絕緣桿之間被布置成位于沿非線性電阻的疊置方向的一條直線上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物避雷器，其中多孔金屬板每個都在外周部分中具有U形溝槽或V形溝槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物避雷器，其中多孔金屬板每個都在平面部分中具有溝槽，并且由金屬制成的導(dǎo)電板被布置于溝槽中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的聚合物避雷器，其中 多孔金屬板的孔眼的數(shù)目大于每英寸56個。
全文摘要
一種聚合物避雷器具有內(nèi)部元件，其包括以疊置的方式布置的多個盤形非線性電阻、布置于非線性電阻兩端處的電極、以及多個連接電極的絕緣桿；通過澆注絕緣樹脂形成于內(nèi)部元件外側(cè)的絕緣外皮；以及被置于至少部分非線性電阻之間的盤形多孔金屬板。
文檔編號H01C7/12GK101937746SQ20101021468
公開日2011年1月5日 申請日期2010年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者原田智史, 安食富和, 小松克明, 小林純, 津久井貴通 申請人:株式會社東芝