一种避雷器、电极固定结构及避雷器制备方法

技术领域

本发明涉及避雷器技术领域，尤其涉及一种避雷器、电极固定结构及避雷器制备方法。

背景技术

避雷器是电力输送的保护装备，它可以快速、有效地抑制雷电和操作过电压及其它暂态过电压，以保护电力网络其它设备不受损坏，因此它是电力设备最常见的预防措施。随着电网改造的进行，无间隙金属氧化物避雷器以其优异的电气性能得到了广泛的应用。

无间隙金属氧化物避雷器的主体是氧化锌电阻片组成的芯体，避雷是利用电阻片优异的非线性伏安特性来实现的。当发生雷击过电压时，避雷器呈现低电阻实现放电，放电结束后，避雷器又恢复到高阻态，解除放电通路。

目前的无间隙金属氧化物避雷器的主要结构形式按外绝缘分瓷套管式、复合外套式。其中，复合外套式无间隙金属氧化物避雷器是指用聚合物或复合材料做绝缘外套的无间隙金属氧化物避雷器，常见的是用硅橡胶与FRP(Fiber Reinforced Polymer/Plastic，纤维增强复合材料)作为外套。其重量远低于瓷外套避雷器，在运输和安装过程中易于搬运，在线路保护中普遍应用。

管式结构为应用于低电压等级复合外套避雷器的典型结构，电阻片直接安装在绝缘管内，依靠弹簧压紧，绝缘管两端连接金属端块，装配好的芯体外部整体一次模压硅橡胶外套。

管式结构的常见形式为在绝缘管两端内表面加工出内螺纹，配合电极上的外螺纹进行装配，其生产成本高，安装耗时长，且经历长时间在线运行的机械应力作用后密封性能无法保证。

另外，弹簧和与其抵接的零件之间的电接触不够稳定，经过多次大能量机械应力冲击作用后有可能出现电路接触不良甚至不导通的情况，影响产品的长期运行可靠性。

因此，如何方便组装，提高生产效率，且保证长期运行后的密封性能，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的核心在于提供一种避雷器用电极固定结构，以方便组装，提高生产效率，且保证长期运行后的密封性能；

本发明的另一核心在于提供一种采用上述避雷器用电极固定结构的避雷器，以及避雷器制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种避雷器用电极固定结构，包括绝缘筒、设置于所述绝缘筒两端的电极以及包覆于所述绝缘筒外部的外绝缘伞套，至少一个所述电极具有插入所述绝缘筒的端部孔内，且与所述绝缘筒过盈配合的电极凸台部，所述电极凸台部与所述绝缘筒的内壁之间设置有胶层。

可选的，在上述避雷器用电极固定结构中，所述电极凸台部与所述绝缘筒的过盈量大于或等于0.05mm且小于或等于0.15mm。

可选的，在上述避雷器用电极固定结构中，所述电极具有外露于所述绝缘筒外部的电极腰部，所述电极腰部的外轮廓面与所述绝缘筒的外轮廓面共面。

可选的，在上述避雷器用电极固定结构中，所述外绝缘伞套包覆于所述电极腰部的外部。

可选的，在上述避雷器用电极固定结构中，所述电极凸台部的外周面和/或所述电极腰部的外周面开设有密封槽。

可选的，在上述避雷器用电极固定结构中，所述电极具有外露于所述外绝缘伞套外部的电极外露部，所述电极外露部的外轮廓面与所述外绝缘伞套的最小外轮廓面共面。

本发明提供的避雷器用电极固定结构，通过将电极的电极凸台部与绝缘筒通过过盈配合，并将电极凸台部的外周面涂胶使得在电极凸台部与绝缘筒的内壁之间形成胶层，与现有技术中的螺纹配合相比，本发明能够使得电极被紧固在绝缘筒上，对绝缘筒内环境形成良好的密封性能保护，防止潮气入侵造成绝缘筒内绝缘失效或电阻片被破坏。而且过盈配合的组装难度远小于传统的螺纹结构，生产时间更短，所需人工更少，生产效率更高，更利于自动化生产。

一种避雷器，包括电极、绝缘筒、外绝缘伞套和设置于所述绝缘筒内的芯体组件，所述电极通过如上任一项所述的避雷器用电极固定结构进行固定，所述芯体组件位于所述绝缘筒的两端的电极之间。

可选的，在上述避雷器中，所述芯体组件包括设置于所述绝缘筒内的电阻片以及位于所述电阻片和至少一个所述电极之间的弹性调节组件，所述弹性调节组件包括金属弹簧和连接在所述金属弹簧两端的导电带。

可选的，在上述避雷器中，所述芯体组件还包括设置于所述弹性调节组件和所述电阻片之间的金属垫片。

本发明提供的避雷器，由于采用了上述避雷器用电极固定结构，因此兼具上述避雷器用电极固定结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。

一种避雷器制备方法，包括步骤：

将其中一个电极的电极凸台部涂胶后，并通过静力压入绝缘筒的一端；

将电阻片、金属垫片和弹性调节组件依次叠放入绝缘筒中；

将另一个电极的电极凸台部涂胶后，并通过静力压入绝缘筒的另一端；

在绝缘筒外注塑并硫化外绝缘伞套。

本发明提供的避雷器制备方法，由于用于制备上述避雷器，因此兼具上述避雷器的所有技术效果，本文在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的避雷器的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的上电极的结构示意图；

图3为本发明实施例公开的下电极的结构示意图。

图1至图3中的各项附图标记的含义如下：

1为上双槽螺钉，2为上电极，3为绝缘筒，4为弹性调节组件，5为金属垫片，6为电阻片，7为外绝缘伞套，8为下电极，9为下双槽螺钉；

201为上电极外露部，202为上电极腰部，203为上电极凸台部；

401为金属弹簧，402为导电带；

801为下电极外露部，802为下电极腰部，803为下电极凸台部。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种避雷器用电极固定结构，以方便组装，提高生产效率，且保证长期运行后的密封性能；

本发明的另一核心在于提供一种采用上述避雷器用电极固定结构的避雷器，以及避雷器制备方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图3所示，本发明实施例公开了一种避雷器用电极固定结构，重点介绍电极与避雷器的其他部件的配合关系。

本发明实施例公开的避雷器用电极固定结构包括绝缘筒3、电极和外绝缘伞套7。电极包括分别设置于绝缘筒3两端的上电极2和下电极8，上电极2上一般会设置上双槽螺钉1，相应的下电极8一般会设置下双槽螺钉9，上双槽螺钉1和下双槽螺钉9为避雷器的接线端子，以方便与外部设备电气连接。

外绝缘伞套7包覆于的绝缘筒3外部，外绝缘伞套7是避雷器外绝缘的组成部件，是输电线路上悬挂导线的绝缘部件，通常由冶炼好的绝缘胶料通过专用模具在经橡胶硫化加压升温硫化而成。

至少一个电极具有插入绝缘筒3的端部孔内的电极凸台部。可选的，上电极2具有插入绝缘筒3上端的端部孔内的上电极凸台部203，下电极8具有插入绝缘筒3下端的端部孔内的下电极凸台部803。上电极凸台部203与下电极凸台部803的长度可以相同，也可不同，具体可根据实际应用场景进行选择。为了提高避雷器的生产效率，优先选择上电极2和下电极8结构完全相同，这样可以仅生产一种规格的电机，不需要担心装配出错，不仅可以降低成本，还可提高装配效率。

绝缘筒3至少一端的电极的电极凸台部与绝缘筒3过盈配合，即至少一个电极与绝缘筒3采用过盈配合的方式连接，而不是采用传统的螺纹连接的方式。可选的，绝缘筒3两端的上电极2和下电极8与绝缘筒3均可采用过盈配合的方式连接。也可仅采用一个电极与绝缘筒3采用过盈配合的方式连接，例如上电极2的上电极凸台部203与绝缘筒3上端的端部孔过盈配合；而下电极8的下电极凸台部803与绝缘筒3下端的端部孔保持采用螺纹配合的方式连接。本领域技术人员可以理解的是，只要存在一个电极与绝缘筒3的连接方式采用过盈配合的方式，那么就可带来过盈配合的有益效果。

需要说明的是，电极凸台部和绝缘筒3的过盈量越大，密封性越好，但越难装配，所需要的装配静压力越大，过盈量越小，越易装配，所需要的装配静压力越小，但密封性越差，具体可根据绝缘筒3和电极凸台部的尺寸设置过盈量，以在保证密封性的同时，还可以不至于造成装配困难。

为了进一步保证电极凸台部与绝缘筒3之间的密封性，可在电极凸台部与绝缘筒3的内壁之间设置有胶层。即在将电极装配至绝缘筒3之前，可在电极凸台部的外侧涂胶，然后再通过外力将电极的电极凸台部压入绝缘筒3内，使得电极凸台部与绝缘筒3之间存在过盈配合和胶层两种密封结构，密封效果进一步提高，而且结构稳定性也更优。

可选的，在绝缘筒3两端的上电极2和下电极8与绝缘筒3均采用过盈配合的方式连接时，上电极2的上电极凸台部203与绝缘筒3之间，以及下电极8的下电极凸台部803与绝缘筒3之间均设置胶层。在仅一个电极与绝缘筒3采用过盈配合的方式连接时，例如上电极2的上电极凸台部203与绝缘筒3上端的端部孔过盈配合；而下电极8的下电极凸台部803与绝缘筒3下端的端部孔保持采用螺纹配合的方式连接。上电极2的上电极凸台部203与绝缘筒3之间设置胶层，下电极8的下电极凸台部803与绝缘筒3之间也可以设置胶层。

本发明提供的避雷器用电极固定结构，通过将电极的电极凸台部与绝缘筒3通过过盈配合，并将电极凸台部的外周面涂胶使得在电极凸台部与绝缘筒3的内壁之间形成胶层，与现有技术中的螺纹配合相比，本发明克服了技术偏见，将现有技术中普遍延续多年的螺纹配合方式，替换为过盈加涂胶的方式，经实际本实施例公开的避雷器用电极固定结构能够使得电极被紧固在绝缘筒3上，对绝缘筒3内环境形成良好的密封性能保护，防止潮气入侵造成绝缘筒3内绝缘失效或电阻片6被破坏。而且过盈配合的组装难度远小于传统的螺纹结构，只需要通过静压力压入即可，生产时间更短，所需人工更少，生产效率更高，更利于自动化生产。

在本发明一具体实施例中，电极凸台部与绝缘筒3的过盈量大于或等于0.05mm且小于或等于0.15mm，即在一种实施例中，电极凸台部与绝缘筒3的过盈量控制在0.05mm～0.15mm范围内，经实际验证在某一具体尺寸的避雷器中，将过盈量控制在上述尺寸范围，能够保证在方便安装的同时，能够对绝缘筒3内环境形成良好的密封性能保护。需要说明的是，过盈量的具体尺寸与电极凸台部和绝缘筒3的具体尺寸存在必然的联系，即电极凸台部和绝缘筒3的尺寸越大，相应的过盈量也可被允许设计的更大，相反的，则过盈量则需要设计的较上述尺寸范围更小。

为了进一步提升绝缘筒3的密封性，在本发明一具体实施例中，电极具有外露于筒绝缘3外部的电极腰部，电极腰部的外轮廓面与绝缘筒3的外轮廓面共面，外绝缘伞套7包覆于电极腰部的外部。

上电极2具有上电极腰部202，下电极8具有下电极腰部802，上电极腰部202的端面与筒绝缘3的上端相抵，下电极腰部802的端面与绝缘筒3的下端相抵。电极腰部的外轮廓面与绝缘筒3的外轮廓面共面，使得上电极腰部202、下电极腰部802和绝缘筒3组成一个光滑的圆柱形结构，使得外绝缘伞套7可包覆于上电极腰部202和下电极腰部802的外部，以密封绝缘筒3与上电极2和下电极8之间的接触面，进一步提升绝缘筒3的密封性。

另外，还可在安装上电极2和下电极8之前，在上电极腰部202和下电极腰部802面向绝缘筒3的一端端面涂胶，以密封上电极腰部202和下电极腰部802的端面与绝缘筒3的端面之间的缝隙，进一步提升了绝缘筒3的密封性。

在本发明一具体实施例中，电极凸台部的外周面和/或电极腰部202的外周面开设有密封槽，该密封槽优选为环绕外周面的环形槽。例如，可在上电极2的上电极凸台部203以及下电极8的下电极凸台部803上开设环绕外周面的密封槽，该密封槽的数量可间隔布置多个，也可仅设置一个。需要说明的是，密封槽可以为环绕电极凸台部外周面一周的环形槽，也可为相断开的多个间断槽。

本发明实施例通过在电极凸台部上设置密封槽，可使得在密封槽内容纳更多的胶层，以增加胶层与电极凸台部和绝缘筒3的接触面积，使得绝缘筒3与电极紧密贴合，也使得潮气入侵绝缘筒3内部结构时路径变得更长，更加难以渗入，提升了避雷器在潮湿及污秽环境下工作的稳定性，并提高了一定的机械强度。

还可在上电极2的上电极腰部202以及下电极8的下电极腰部802上开设环绕外周面的密封槽，该密封槽的数量可间隔布置多个，也可仅设置一个。需要说明的是，密封槽可以为环绕电极腰部外周面一周的环形槽，也可为相断开的多个间断槽。

本发明实施例通过在电极腰部上设置密封槽，可使得外绝缘伞套7与电极腰部的接触面更大，使得外绝缘伞套7与电极紧密贴合，也使得潮气入侵绝缘筒3内部结构时，路径变得更长，更加难以渗入，进一步提升了避雷器在潮湿及污秽环境下工作的稳定性，并提高了一定的机械强度。

在本发明一具体实施例中，电极具有外露于外绝缘伞套7外部的电极外露部，电极外露部的外轮廓面与外绝缘伞套7的最小外轮廓面共面。即上电极2的上电极外露部201的外轮廓面与外绝缘伞套7的最小外轮廓面共面，下电极8的下电极外露部801的外轮廓面与外绝缘伞套7的最小外轮廓面共面。

本实施例通过将上电极外露部201和下电极外露部801的外轮廓面与外绝缘伞套7的最小外轮廓面共面，使得外绝缘伞套7与电极外露于外绝缘伞套7外部的部分(上电极外露部201和下电极外露部801)处于同一圆周面上，使得外绝缘伞套7与电极的外露部分(上电极外露部201和下电极外露部801)不存在台阶突变，不易于受外力、冲击下而使得二者发生变形后导致密封部位产生缝隙，最终影响二者的密封性，进一步保证了避雷器经历长时间在线运行的机械应力作用后的密封性能。

如图1所示，本发明实施例还公开了一种避雷器，包括电极、绝缘筒3、外绝缘伞套7和设置于绝缘筒3内的芯体组件，电极通过如上实施例公开的避雷器用电极固定结构进行固定，芯体组件位于上电极2和下电极8之间。本发明实施例公开的避雷器，由于采用了上述避雷器用电极固定结构，因此兼具上述避雷器用电极固定结构的所有技术效果，本文在此不再赘述。

在本发明一具体实施例中，芯体组件包括设置于绝缘筒3内的电阻片6以及位于电阻片6和至少一个电极之间的弹性调节组件4。图1示出的实施例中，弹性调节组件4位于电阻片6和上电极2之间，需要说明的是，弹性调节组件4还可设置在电阻片6和下电极8之间，当然，电阻片6和下电极8之间，以及电阻片6和上电极2之间也可均设置弹性调节组件4。电阻片6设置3片以上，具体可根据实际应用场景选择电阻片6的数量。

弹性调节组件4包括金属弹簧401和连接在金属弹簧401两端的导电带402。为了保证电气连通效果，导电带402可设置多条，且均布在金属弹簧401的外周，例如导电带402设置两条，且分别对称设置在金属弹簧401的两侧。导电带402的均布设置，不仅能够方便实现自动化生产，而且可获得更加稳定的导电效果。

本领域技术人员可以理解的是，在不考虑上述效果时，也可根据实际情况，随意设置多条导电带402的布置关系，当然，导电带402也可仅设置一条。

导电带402相较金属弹簧401具有更优的导电效果，导电带402的两端分别缠绕在金属弹簧401的两端，使得将该金属弹簧401设置在电阻片6和电极之间时，以设置在电阻片6和上电极2为例，导电带402的两端分别与上电极2和电阻片6电连接，在金属弹簧401的金属弹簧力作用下，将导电带402的两端分别压紧在上电极2和电阻片6上，使得由上电极2至电阻片6形成良好的电气通路。

金属弹簧401使得绝缘筒3内各零件被紧密压接在一起，不会产生晃动或偏移，即便是经受长期在线运行的机械振动后，依然能保持良好的电气性能，避雷器使用寿命和运行可靠性得到有效提升。

金属弹簧401可采用碳素钢或其它导电性能良好的金属材料，导电带402可采用铜或其它导电性能、弹性良好的金属材料。

芯体组件还可包括设置于弹性调节组件4和电阻片6之间的金属垫片5，本实施例通过在电阻片6和弹性调节组件4之间设置金属垫片5，可根据金属垫片5的数量以及厚度，调节金属弹簧401的预紧力，以保证保持良好的电气性能。金属垫片5、上电极2和下电极8一般采用铝制材料制成，以提高电气性能。

本发明实施例还公开了一种避雷器制备方法，用于制备上述实施例公开的避雷器，包括步骤：

1)将其中一个电极的电极凸台部203涂胶后，并通过静力压入绝缘筒3的一端；可首先安装下电极8，将下电极8的下电极凸台部803的外周面上涂胶后，通过静压力压入绝缘筒3的下端，下电极凸台部803与绝缘筒3的孔过盈配合，通过静压力克服由过盈量带来的阻力，将将下电极8的下电极凸台部803压入绝缘筒3的下端孔内。

2)将电阻片6、金属垫片5和弹性调节组件依次叠放入绝缘筒3中，使得电阻片6与下电极8的下电极凸台部803相抵接，以便形成电气导通。

3)将另一个电极的电极凸台部涂胶后，并通过静力压入绝缘筒3的另一端；即将上电极2的上电极凸台部203的外周面上涂胶后，通过静压力压入绝缘筒3的上端，上电极凸台部203与绝缘筒3的孔过盈配合，通过静压力克服由过盈量带来的阻力，将将上电极2的上电极凸台部203压入绝缘筒3的上端孔内。

4)在绝缘筒3外注塑并硫化外绝缘伞套7，由于注塑并硫化外绝缘伞套7与现有技术相同，本文在此不再赘述。

避雷器的各部件之间的配合关系，以及各部件的结构特点，请参考上述实施例公开的内容。

本发明提供的避雷器制备方法，由于用于制备上述避雷器，因此兼具上述避雷器的所有技术效果，本文在此不再赘述。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

应当理解，本申请中如若使用了“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”，仅是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本申请实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本申请实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请中如若使用了流程图，则该流程图是用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。