一种大容量电缆护层过电压限制器的制作方法

本发明涉及输变电技术领域，具体而言，涉及一种大容量电缆护层过电压限制器。

背景技术：

目前高压电缆线路的接地方式一般采用交叉互联接地或一端直接接地另一端经电缆护层过电压限制器接地。这种接地方式都需要用到电缆护层过电压限制器。过电压限制器是电力系统的重要保护电器，用于保护电力系统串联补偿装置免受过电压的损害。过电压限制器的特性决定着串联补偿装置的绝缘和设备的造价。

过电压限制器由一个或一组氧化锌非线性电阻组装而成，在正常运行时，过电压限制器呈高阻状态，可以有效降低电缆线路的接地环流；当系统出现单相接地短路时，金属护层会感应很高的过电压，过电压限制器的氧化锌非线性电阻可以吸收过电压能量限制过电压幅值，从而保护电缆外护套的绝缘。

目前电缆护层过电压限制器选用通用的避雷器阀片组装，运行中损坏率较高，主要原因是阀片的工频耐受能量即电阻片的工频耐受能量不够，电缆发生单相接地时长持续时间的过电压能量导致阀片损坏。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种大容量电缆护层过电压限制器，旨在解决现有电阻片的工频耐受能量不够导致电阻片损坏的问题。

本发明提出了一种大容量电缆护层过电压限制器，该过电压限制器包括：内部中空的外套；设置在所述外套的内部且分别设置在所述外套内部两端的两个电极片；叠放在两个所述电极片之间的若干个压敏电阻片，所述压敏电阻片内含有晶粒促长剂，用以促进晶粒长大以降低所述压敏电阻片的电位梯度，以增大所述压敏电阻片的体积。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述压敏电阻片的额定电压为2kv；所述压敏电阻片为圆柱体结构，并且，所述压敏电阻片的高度为18～20mm，外径为60～62mm。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述压敏电阻片的高度为20mm，外径为62mm。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述外套包括：绝缘层，其绕包在所述电极片和所述压敏电阻片的外部，用以对所述电极片和所述压敏电阻片进行固定和绝缘；弹性层，其包覆在所述绝缘层的外部。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述弹性层的外壁上设有若干个伞裙结构，其沿所述弹性层的轴向并排设置，用以增大所述大容量电缆护层过电压限制器的爬电距离。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述弹性层和/或所述伞裙结构采用硅橡胶材料制成，并且，所述绝缘层采用环氧玻璃丝带制成。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，还包括：分别设置在所述外套的两端且均穿设于所述外套的两个连接件，所述连接件设置于所述外套内的端部与所述电极片相连接。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述电极片的端面上设置有连接凸台，用以连接所述连接件。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述连接凸台上设有螺纹孔，所述连接件为连接螺栓，用以与所述螺纹孔相螺接。

进一步地，上述大容量电缆护层过电压限制器，所述压敏电阻片为氧化锌非线性电阻片。

本发明提供的大容量电缆护层过电压限制器，通过若干个压敏电阻片和两个电极片串联叠装并封装在外套内，通过在压敏电阻片内添加晶粒促长剂，以促进压敏电阻片的晶粒长大，进而在电压一定时使得压敏电阻片的横截面尺寸或高度增大，从而提升压敏电阻片的通流容量、能量吸收能力和tov耐受能力高，以便使得该过电压限制器单相短路故障时不会因吸收能力不够导致自身损坏，且故障解除后，保护器恢复正常继续运行使用，具有很高的运行可靠性，保障电力系统安全运行。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的大容量电缆护层过电压限制器的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1，其为本发明实施例提供的大容量电缆护层过电压限制器的结构示意图。如图所示，该过电压限制器包括：外套1、两个电极片2、若干个压敏电阻片3和两个连接件4；其中，

外套1为内部中空的复合外套，其用以将两个电极片2和若干个压敏电阻片3封装在外套1的内部，以对两个电极片2和若干个压敏电阻片3进行密封对外绝缘。具体地，外套1为内部中空的圆柱型结构，其上下两端均设置有安装孔，用以安装连接件4。

两个电极片2设置在外套1的内部且分别设置在外套1内部的两端(如图1所示的上下两端)。具体地，两个电极片2分别作为高压端和低压端，用以连接个连接件4以导通电流，进而通过压敏电阻片3实现过电压的限制，从而保护电气设备免受雷击时高瞬态或其他状态下过电压的危害。其中，电极片2可以为金属电极片。

若干个压敏电阻片3叠放在两个电极片2之间，压敏电阻片3内含有晶粒促长剂，用以促进晶粒长大以降低压敏电阻片3的电位梯度，以增大压敏电阻片3的体积，进而在电压一定时使得压敏电阻片3的横截面尺寸或高度增大，从而提升压敏电阻片3的通流容量和能量吸收能力，以便使得该过电压限制器不会因吸收能力不够导致自身损坏，且故障解除后，保护器恢复正常继续运行使用，具有很高的运行可靠性。具体地，压敏电阻片3可以为氧化锌非线性电阻片，在制作过程中在氧化锌材料中添加晶粒促长剂，在加工时使氧化锌晶粒适当长大，使压敏电阻片的电位梯度降低至100v/mm(常规电阻片的电位梯度为210v/mm)。在相同额定电压下，大容量电缆护层过电压限制器的压敏电阻片3的厚度就会提高或者横截面尺寸提高，从而提升其通流容量，以提高其吸收能力避免压敏电阻片的损坏。压敏电阻片3和电极片2之间依次叠放，以便于压敏电阻片3和电极片2封装和固定。其中，压敏电阻片3可以为氧化锌非线性电阻片。氧化锌非线性电阻片中添加的晶粒促长剂可以为硅硼玻璃，硅硼玻璃熔融温度低，远低于烧结温度，使其在烧结过程中液相能充分的浸润氧化锌晶粒，使晶粒尺寸增大，分布更加均匀，有效的改善了氧化锌压敏电阻的微观结构，同时还能促进压敏电阻晶粒生长，使氧化锌在950℃具有较好的烧结性能，降低了压敏电阻的电位梯度，提高了非线性特性；硅硼玻璃的添加量与其他原料的科学配比，能使氧化锌压敏电阻的晶粒生长动力学指数为2.13左右，激活能为142.6kj/mol，与现有硅硼玻璃相比，晶粒生长动力学指数和激活能都较小，因此能在降低烧结温度的同时促进晶粒的生长效果，增强非线性特性性能，提供一种低压高能氧化锌压敏电阻，其利用陶瓷工艺制成，元件材料包括以下重量份的原料：氧化锌92.4-92.8份、硅硼玻璃3.6-4.2份、三氧化二铋0.45-0.62份、五氧化二铌0.35-0.42份、氧化锡0.05-0.08份、碳酸铜0.08-0.14份；其中，硅硼玻璃的制备方法如下：将氧化砷、氧化锡、氧化铅、氧化硅、硼酸、氧化铒按重量比18:13:28:25:34:4混合均匀，以升温速度为4-6℃/分钟升温至650℃，保温2.5-3小时，然后以升温速度8-10℃/分钟继续升温至950℃后，保温1-1.5小时，然后在蒸馏水中淬火，取出烘干后，研磨，过360目筛即得。其中，利用陶瓷工艺制作生片，然后将生片置于高温炉中，以4℃/min的升温速度升温至800℃后，保温40分钟，然后以该升温速度继续升温至1170℃后，保温30分钟，降温至750℃，随炉冷却至室温，最后被表面银电极即可；生片的规格为φ16.5mm×2mm。

两个连接件4分别设置在外套1的两端且均穿设于外套1，连接件4设置于外套1内的端部与电极片2相连接。具体地，两个连接件4可以为连接螺栓，其分别设置在外套1的上下两端，且其螺纹杆穿设于外套1的安装孔，以便分别通过螺纹杆与外套1内的两个电极片2相连接。为便于连接件4的拆卸，优选地，连接件4与电极片2之间相螺接。连接件4设置在外套1外部的部分通过螺母固定。

继续参见图1，外套1包括：绝缘层11和弹性层12；其中，

绝缘层11绕包在电极片2和压敏电阻片3的外部，用以对电极片2和压敏电阻片3进行固定和绝缘。具体地，绝缘层11可以采用环氧玻璃丝带制成，以便环绕包覆在电极片2和压敏电阻片3的外壁上，实现电极片2和压敏电阻片3的封装和固定，同时通过绝缘层11对电极片2和压敏电阻片3进行绝缘以实现对外绝缘，确保该大容量电缆护层过电压限制器的安全性。

弹性层12包覆在绝缘层11的外部。具体地，弹性层12可以包覆在绝缘层11的外部，以便实现电极片2和压敏电阻片3的双重密封，增大了爬电距离，提高该大容量电缆护层过电压限制器的自身安全性能。为进一步增大电压限制器的爬电距离，优选地，弹性层12的外壁上设有若干个伞裙结构13，其沿弹性层12的轴向并排设置，以进一步提高该大容量电缆护层过电压限制器的自身安全性能。其中，弹性层和/或伞裙结构可以采用硅橡胶材料制成，弹性层12可以通过模铸进行加工。

继续参见图1，电极片2的端面上设置有连接凸台21，用以连接连接件4。具体地，电极片2为圆柱体结构，其断面(如图1所示上方的电极片2的上端面)上设置有连接凸台21，以便实现电极片2和连接件4之间的连接，进而实现两者之间电流的导通。优选地，连接凸台21上设有螺纹孔，以便与连接件4的螺纹杆相螺接。其中，绝缘层11内部的两端设有缺口111，用以对连接凸台21进行让位。

继续参见图1，压敏电阻片3为圆柱体结构，通过在在氧化锌材料中添加晶粒促长剂，在加工时使氧化锌晶粒适当长大，使压敏电阻片的电位梯度降低，以便为了增大大容量电缆护层过电压限制器的通流容量，压敏电阻片3的截面积可比常规大容量电缆护层过电压限制器中的压敏电阻片的截面积设计有所提升，优选地，压敏电阻片3的高度可以为18～20mm，外径可以为60～62mm；进一步优选地，压敏电阻片3的结构尺寸为d62mm×20mm，即高度为20mm，直径为62mm。压敏电阻片3的结构尺寸为d62mm×20mm时，浪涌能量吸收能力更强，其2000μs方波通流能力可达到1200a，极限能量吸收能力超过50kj，在相同的外径和额定电压下其能量吸收能力是常规产品的2倍，该大容量电缆护层过电压限制器能量寿命大于20次。

本实施例中，大容量电缆护层过电压限制器可安装2片、3片或4片压敏电阻片3，其对应的额定电压分别为4kv、6kv和8kv。额定电压4kv和6kv大容量电缆护层过电压限制器适用于110kv的短电缆线路和长电缆线路，6kv和8kv大容量电缆护层过电压限制器适用于220kv～500kv的短电缆线路和长电缆线路，长电缆线路一般指单段长度在700m以上。

综上，本实施例提供的大容量电缆护层过电压限制器，通过若干个压敏电阻片3和两个电极片2串联叠装并封装在外套1内，通过在压敏电阻片3内添加晶粒促长剂，以促进压敏电阻片3的晶粒长大，进而在电压一定时使得压敏电阻片3的横截面尺寸或高度增大，从而提升压敏电阻片3的通流容量、能量吸收能力和tov(transientovervoltage，暂态过电压)耐受能力高，以便使得该大容量电缆护层过电压限制器单相短路故障时不会因吸收能力不够导致自身损坏，且故障解除后，保护器恢复正常继续运行使用，具有很高的运行可靠性，保障电力系统安全运行。也就是说，通过压敏电阻片3的配方、工艺的调节和优化组合，使大容量电缆护层过电压限制器达到最佳的技术经济性，又解决了电缆发生单相短路故障时大容量电缆护层过电压限制器压敏电阻片3损坏的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。