CN113035475A - 防爆避雷器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防爆避雷器，包括：绝缘外套，所述绝缘外套包括密封端口；电阻组件，其位于所述绝缘外套内部；以及导电塞，所述导电塞嵌入所述绝缘外套的密封端口且抵靠所述电阻组件；其中，所述导电塞被构造为能够在所述绝缘外套内部因短路电流所产生的气体的作用下从所述绝缘外套的密封端口脱离。本发明的防爆避雷器能够定向地释放高温高压气体以避免爆炸。

Description

防爆避雷器

技术领域

本发明涉及避雷器，具体涉及一种防爆避雷器。

背景技术

避雷器是一种用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流幅值的一种电器。避雷器在正常系统工作电压下呈现高电阻状态，仅有微安或毫安级电流通过。在高电压作用时呈现低电阻，将雷电流导向大地，从而限制了避雷器两端的电压。

避雷器的其中一个重要的参数指标是当电气系统发生短路时，避雷器能够按照标准要求承受规定的短路电流。

然而，现有的避雷器所连接的线路发生短路时，避雷器容易发生炸裂从而危害到附近的操作人员和电气设备的安全。

发明内容

针对现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种防爆避雷器，包括：

绝缘外套，所述绝缘外套包括密封端口；

电阻组件，其位于所述绝缘外套内部；以及

导电塞，所述导电塞嵌入所述绝缘外套的密封端口且抵靠所述电阻组件；

其中，所述导电塞被构造为能够在所述绝缘外套内部因短路电流所产生的气体的作用下从所述绝缘外套的密封端口脱离。

优选的，所述绝缘外套限定了用于容纳所述电阻组件和导电塞的容纳空间，所述导电塞在所述气体的作用下沿所述容纳空间的纵轴远离所述电阻组件运动。

优选的，所述导电塞包括柱塞本体和固定在所述柱塞本体的外侧壁上的密封部；所述绝缘外套的密封端口的内侧壁具有与所述密封部的形状相适配的密封适配部。

优选的，所述密封部被构造为伞裙状凸起；所述密封适配部被构造为与所述伞裙状凸起的形状相适配的伞裙状凹槽，所述伞裙状凸起和伞裙状凹槽用于使得所述导电塞和所述密封端口在不借助固定装置的情况下实现紧密配合连接。

优选的，所述伞裙状凸起的侧壁的一部分形成导向斜面，另一部分形成限位面，所述限位面垂直于所述容纳空间的纵轴。

优选的，所述伞裙状凹槽的槽深被构造为与预定的短路电流的规格成正相关关系。

优选的，所述电阻组件包括串联的多片电阻片，所述多片电阻片彼此平行且沿所述容纳空间的纵轴紧密堆叠布置。

优选的，所述绝缘外套还包括与所述密封端口相对设置的接线端口，所述防爆避雷器还包括位于所述接线端口内部的导电组件，所述导电组件抵靠所述电阻组件。

优选的，所述导电组件包括：导电杆，所述导电杆的一端用于连接待避雷保护的电气设备；以及导电端子，所述导电端子的一端与所述导电杆的另一端固定连接，其另一端抵靠所述电阻组件。

优选的，所述绝缘外套由具有弹性的绝缘材料制成，且所述绝缘外套处于拉伸状态以提供将所述导电组件、电阻组件和导电塞压紧在一起的弹性恢复力。

优选的，所述防爆避雷器还包括与所述导电塞固定连接的接地线。

优选的，所述防爆避雷器还包括：覆盖在所述绝缘外套的外侧壁上的半导体外套；固定在所述半导体外套上的连接件；以及固定在所述连接件和地之间的导线。

优选的，所述电阻组件由非线性电阻材料制成，所述导电塞由金属材料制成，所述半导体外套由具有柔性或弹性的半导体材料制成。

本发明的防爆避雷器能够定向地释放短路时产生的高温高压气体，避免了爆炸以及电阻组件横向从绝缘外套中飞射出去。

绝缘外套对导电塞施加弹性恢复力，在不借助额外的固定装置的情况下使得导电端子、电阻组件和导电塞压紧在一起。

导电端子抵靠接触电阻组件的一端以实现良好的电连接，一旦导电塞从绝缘外套的密封端口脱离，电阻组件能够迅速地与导电端子脱离，且从密封端口定向喷射出去。

导电塞的密封部被构造为伞裙状凸起，能够在不借助固定装置的情况下，实现导电塞与密封端口的紧密配合连接，且导电塞紧密抵靠电阻组件，并且在正常电流下防止导电塞从绝缘外套的密封端口脱离。伞裙状凸起的导向斜面起到导向作用，使得导电塞能够顺利地嵌入到绝缘外套的密封端口。

电阻组件采用多片电阻片堆叠布置，当导电塞从密封端口脱离后，多片电阻片更容易和迅速地从密封端口定向喷出。

半导体外套上的导线能够及时将感应电荷泄放至大地，能够防止发生泄漏电流触电危险。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1是根据本发明较佳实施例的防爆避雷器的立体示意图。

图2是图1所示的防爆避雷器沿着箭头A1所指的方向看的立体示意图。

图3是图2所示的防爆避雷器沿着箭头A2所指的方向看的平面示意图。

图4是图1所示的防爆避雷器的立体分解图。

图5是图4所示的防爆避雷器沿着箭头A3所指的方向看的平面分解图。

图6是图4所示的导电塞的放大示意图。

图7是图3所示的防爆避雷器的剖视图。

图8是图7所示的防爆避雷器中的导电塞和接地线从绝缘外套脱离后的剖视图。

图9是图8中的区域B的局部放大示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。

申请人在研究中发现，避雷器在承受规定的短路电流时，绝缘外套内部产生的电弧将烧蚀绝缘外套内部的电阻装置和绝缘外套，产生的高温高压气体将使得绝缘外套发生炸裂，由此电阻装置将从绝缘外套中横向飞射出去。基于上述研究发现，申请人创造性地使得避雷器定向地释放高温高压气体，避免电阻装置从绝缘外套横向射出。

图1是根据本发明较佳实施例的防爆避雷器的立体示意图，图2是图1所示的防爆避雷器沿着箭头A1所指的方向看的立体示意图，图3是图2所示的防爆避雷器沿着箭头A2所指的方向看的平面示意图。如图1至3所示，防爆避雷器1大体上呈柱状，其包括绝缘外套17，包覆在绝缘外套17的外侧壁上的半导体外套11，固定在半导体外套11上的连接件111和112，其中绝缘外套17包括相对设置的接线端口174和密封端口175，接线端口174用于与待避雷保护的开关或变压器等电气设备(附图未示出)电连接。防爆避雷器1还包括位于绝缘外套17的密封端口175处的接地线16。

绝缘外套17优选由具有弹性的绝缘材料一体成型。半导体外套11、连接件111和112优选由具有柔性或弹性的半导体材料一体成型，例如由半导体橡胶制成。

图4是图1所示的防爆避雷器的立体分解图，图5是图4所示的防爆避雷器沿着箭头A3所指的方向看的平面分解图。如图4和图5所示，防爆避雷器1还包括导电组件13、电阻组件14和导电塞15。绝缘外套17限定了大体上呈柱状的容纳空间，且呈柱状的容纳空间具有纵轴L，其中电阻组件14和导电塞15位于该容纳空间中。

导电组件13包括导电端子131、导电杆132、螺纹杆133和螺母134。导电端子131呈T型，其一端抵靠并紧密接触电阻组件14，其另一端具有通孔1311。导电杆132位于绝缘外套17的接线端口174限定的容纳空间中。螺纹杆133的一端适于穿过导电端子131的通孔1311后固定在导电杆132上，其另一端适于与螺母134配合固定连接，从而实现了导电杆132和导电端子131的固定连接和电连接。

电阻组件14大体上呈柱状或杆状，其包括串联连接的多片电阻片141，多片电阻片141彼此平行且堆叠布置，多片电阻片141的堆叠方向平行于绝缘外套17限定的容纳空间的纵轴L。电阻片141由非线性电阻材料制成，例如由氧化锌材料制成，氧化锌材料在正常工作电流下呈高阻状态，且在雷电流或短路电流下呈低阻状态。

导电塞15和接地线16由金属材料制成，两者固定连接并实现良好的电连接。

导电端子131用于抵靠且紧密接触电阻组件14的一端，导电塞15用于抵靠且紧密接触电阻组件14的另一端，由此导电杆132、导电端子131、电阻组件14、导电塞15和接地线16串联连接且形成了短路电流放电路径。

图6是图4所示的导电塞的放大示意图。如图6所示，导电塞15大体上呈柱状，包括柱塞本体151和固定在柱塞本体151的外侧壁上的密封部，密封部被构成为伞裙状凸起152。伞裙状凸起152的侧壁的一部分形成导向斜面1521，且另一部分形成限位面1522，其中限位面1522呈圆环形平面，且大体上垂直于绝缘外套17限定的容纳空间的纵轴L。

图7是图3所示的防爆避雷器的剖视图，其中剖切面经过绝缘外套17限定的容纳空间的纵轴L。如图7所示，半导体外套11紧密包覆在绝缘外套17上，电阻组件14位于绝缘外套17内部，绝缘外套17的接线端口174限定了容纳空间171，以用于容纳导电端子131、导电杆132、螺纹杆133和螺母134(参见图4和图5所示)，绝缘外套17的密封端口175限定了容纳空间172，以用于容纳导电塞15。由此导电杆132、导电端子131、电阻组件14和导电塞15被绝缘外套17所包裹，避免操作人员接触产生触电危险。

导电塞15紧密嵌入绝缘外套17的密封端口175处，并且将电阻组件14压紧在导电塞15和导电端子131之间，由此电阻组件14的一端抵靠且紧密接触导电端子131，另一端抵靠并紧密接触导电塞15。

图8是图7所示的防爆避雷器中的导电塞和接地线从绝缘外套脱离后的剖视图。如图8所示，绝缘外套17的密封端口175的内侧壁具有密封适配部，其与导电塞15的伞裙状凸起152的形状相适配，即密封适配部被构造为伞裙状凹槽173。

图9是图8中的区域B的局部放大示意图。如图9所示，伞裙状凹槽173的槽深为h，伞裙状凹槽173的内侧壁的一部分形成嵌合斜面1731，且另一部分形成阻挡面1732，其中嵌合斜面1731与导电塞15的导向斜面1521的形状相同，阻挡面1732与导电塞15的限位面1522的形状相同。导电塞15的伞裙状凸起152的外侧壁的直径大于绝缘外套17的密封端口175的直径。当导电塞15沿着图9所示的箭头A4所指的方向插入绝缘外套17中时，导电塞15的伞裙状凸起152先将绝缘外套17的密封端口175撑开，伞裙状凸起152的导向斜面1521起到导向作用，使得导电塞15能够顺利地嵌入到绝缘外套17的密封端口175限定的容纳空间172，最终导电塞15的导向斜面1521紧密抵靠绝缘外套17的嵌合斜面1731，且导电塞15的限位面1522紧密抵靠绝缘外套17的阻挡面1732。

下面结合图4、图7、图8和图9简述本发明的防爆避雷器1的组装过程。再次参考图4所示，首先将导电组件13组装在一起，然后将电阻组件14从绝缘外套17的密封端口175处放置在绝缘外套17内部。再次参考图8所示，在绝缘外套17的密封端口175施加拉力，使得绝缘外套17被拉伸。再次参考图9所示，将导电塞15沿着箭头A4所指的方向插入绝缘外套17的密封端口175，释放施加在绝缘外套17的密封端口处的拉力，最后使得导电塞15抵靠在电阻组件14的一端，具体参见图7所示。

在防爆避雷器1的组装状态下，由于绝缘外套17优选由弹性材料制成且处于拉伸状态，绝缘外套17的伞裙状凹槽173对导电塞15的伞裙状凸起152施加弹性恢复力，该弹性恢复力将导电端子131、电阻组件14和导电塞15压紧在一起，因此在不借助额外的固定装置的情况下实现了导电端子131、电阻组件14、导电塞15和接地线16之间良好的电连接。

下面将结合图7和图8来简述本发明的防爆避雷器1的防爆原理。如图7所示，当待保护的电气设备发生短路时，导电端子131、电阻组件14、导电塞15和接地线16流经短路电流，绝缘外套17内部产生高温高压气体，该高温高压气体对导电塞15施加冲力，由于该冲力的方向平行于绝缘外套17限定的容纳空间的纵轴L，且与绝缘外套17的弹性恢复力的方向相反，同时该冲力远大于弹性恢复力，从而将导电塞15从绝缘外套17的密封端口175迅速地喷射出来，电阻组件14也从绝缘外套17的密封端口175迅速地喷射出来。由于导电塞15从绝缘外套17的密封端口175迅速地脱离，高温高压气体和电阻组件14只能从绝缘外套17的密封端口175定向地释放，而不会沿着垂直于绝缘外套17的侧壁的方向喷射出来，避免电阻组件14沿着垂直于绝缘外套17的侧壁的方向横向喷射出来。

本发明的防爆避雷器1的导电塞15抵靠电阻组件14的一端以实现良好的电连接，当防爆避雷器1承受短路电流时，绝缘外套17内部的高温高压气体的冲力使得导电塞15沿远离电阻组件14的方向运动并从绝缘外套17的密封端口175脱离，使得高压气体从防爆避雷器1的底部定向释放出去。

防爆避雷器1中的导电端子131抵靠接触电阻组件14的另一端以实现良好的电连接，当防爆避雷器1承受短路电流时，一旦导电塞15开始从绝缘外套17的密封端口175脱离，电阻组件14能够迅速地与导电端子131脱离，并从绝缘外套17的密封端口175定向喷射出去，避免绝缘外套17炸裂和电阻片141横向飞射出去，从而保护了附近的操作人员和设备的安全。

防爆避雷器1在组装状态下，伞裙状凹槽173的阻挡面1732抵靠伞裙状凸起152的限位面1522，当导电塞15从绝缘外套17的密封端口175喷射出来的过程中，伞裙状凹槽173对伞裙状凸起152施加与高温高压气体的冲力的方向相反的压紧力。实验发现，该压紧力与密封适配部173的槽深h成正相关关系。伞裙状凹槽173的槽深h优选被构造为与预定的短路电流的规格成正相关关系，例如根据短路电流的规格以及高温高压气体产生的冲力大小来设计伞裙状凹槽173的槽深h，使得在发生短路故障时，确保绝缘外套17内部的高温高压气体的冲力能够冲开导电塞15，使其定向地从密封端口175快速喷射出来，使得高温高压气体的压力和能量从密封端口175定向释放出来。同时使得防爆避雷器1能够正常泄放雷击电流，即雷击电流流经电阻组件14时，避免导电塞15从密封端口175喷射出来。

电阻组件14采用多片电阻片141堆叠布置，相比于一体式电阻杆或电阻棒，更容易和迅速地从密封端口175定向喷出。

本发明的防爆避雷器1在保护电气设备的过程中，其绝缘外套17的表面上会积累感应电荷，半导体外套11覆盖在绝缘外套17的表面上，使得感应电荷汇聚到半导体外套11上，连接在半导体外套11的连接件111和112和地之间的导线(附图未示出)能够及时将感应电荷泄放至大地，使得防爆避雷器1的表面不带感应电荷，因此当操作人员触碰到防爆避雷器1的外表面时，能够防止发生静电触电危险。

导电塞15的密封部被构造为伞裙状凸起，一方面方便导电塞15的插入绝缘外套17的密封端口175，另一方面能够在不借助固定装置的情况下，实现导电塞15与密封端口175的紧密配合连接，且导电塞15紧密抵靠电阻组件14，并且在正常电流下防止导电塞15从绝缘外套17的密封端口175脱离。

本发明的绝缘外套17的密封适配部和导电塞15的密封部并不限于呈伞裙状，在本发明的其他实施例中，密封适配部和密封部的横截面的形状可以是长方形、梯形或半圆形等形状。

在本发明的其他实施例中，绝缘外套的密封适配部被构造呈环状凸起，相应地，导电塞的密封部被构造呈与该环状凸起相适配的环状凹槽。

本发明并不意欲限制电阻组件14中的电阻片的数量和每一个电阻片的厚度。在实际应用中，可以根据短路电流的规格、绝缘外套17的长度，电阻片材料的阻值来进行合适的选择。

本发明的导电杆132和导电端子131并不限于采用螺栓和螺母固定连接，在本发明的其他实施例中，可以采用现有技术中的其他固定装置实现导电杆132和导电端子131之间的固定连接，只要能够使得两者之间形成良好的电连接即可。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (13)

1.一种防爆避雷器，其特征在于，包括：

绝缘外套，所述绝缘外套包括密封端口；

电阻组件，其位于所述绝缘外套内部；以及

导电塞，所述导电塞嵌入所述绝缘外套的密封端口且抵靠所述电阻组件；

其中，所述导电塞被构造为能够在所述绝缘外套内部因短路电流所产生的气体的作用下从所述绝缘外套的密封端口脱离。

2.根据权利要求1所述的防爆避雷器，其特征在于，所述绝缘外套限定了用于容纳所述电阻组件和导电塞的容纳空间，所述导电塞在所述气体的作用下沿所述容纳空间的纵轴远离所述电阻组件运动。

3.根据权利要求2所述的防爆避雷器，其特征在于，所述导电塞包括柱塞本体和固定在所述柱塞本体的外侧壁上的密封部；所述绝缘外套的密封端口的内侧壁具有与所述密封部的形状相适配的密封适配部。

4.根据权利要求3所述的防爆避雷器，其特征在于，所述密封部被构造为伞裙状凸起；所述密封适配部被构造为与所述伞裙状凸起的形状相适配的伞裙状凹槽，所述伞裙状凸起和伞裙状凹槽用于使得所述导电塞和所述密封端口在不借助固定装置的情况下实现紧密配合连接。

5.根据权利要求4所述的防爆避雷器，其特征在于，所述伞裙状凸起的侧壁的一部分形成导向斜面，另一部分形成限位面，所述限位面垂直于所述容纳空间的纵轴。

6.根据权利要求4所述的防爆避雷器，其特征在于，所述伞裙状凹槽的槽深被构造为与预定的短路电流的规格成正相关关系。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的防爆避雷器，其特征在于，所述电阻组件包括串联的多片电阻片，所述多片电阻片彼此平行且沿所述容纳空间的纵轴紧密堆叠布置。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的防爆避雷器，其特征在于，所述绝缘外套还包括与所述密封端口相对设置的接线端口，所述防爆避雷器还包括位于所述接线端口内部的导电组件，所述导电组件抵靠所述电阻组件。

9.根据权利要求8所述的防爆避雷器，其特征在于，所述导电组件包括：

导电杆，所述导电杆的一端用于连接待避雷保护的电气设备；以及

导电端子，所述导电端子的一端与所述导电杆的另一端固定连接，其另一端抵靠所述电阻组件。

10.根据权利要求8所述的防爆避雷器，其特征在于，所述绝缘外套由具有弹性的绝缘材料制成，且所述绝缘外套处于拉伸状态以提供将所述导电组件、电阻组件和导电塞压紧在一起的弹性恢复力。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的防爆避雷器，其特征在于，所述防爆避雷器还包括与所述导电塞固定连接的接地线。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的防爆避雷器，其特征在于，所述防爆避雷器还包括：

覆盖在所述绝缘外套的外侧壁上的半导体外套；

固定在所述半导体外套上的连接件；以及

固定在所述连接件和地之间的导线。

13.根据权利要求12所述的防爆避雷器，其特征在于，所述电阻组件由非线性电阻材料制成，所述导电塞由金属材料制成，所述半导体外套由具有柔性或弹性的半导体材料制成。

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