用于制造多腔室避雷器的方法

摘要

本发明涉及用于保护包括电力线的电气设备免受例如由雷击造成的过电压的装置，尤其涉及用于制造多腔室避雷器的方法。制造多腔室避雷器的方法包括将内部放置有所述电极的避雷器硫化，以及对硫化后的避雷器进行附加的热调理。在调温处理中，避雷器被首先加热到100℃并维持一小时，然后执行三次加热循环，三次加热循环包括：加热到200℃并维持一小时，以及随后降温到100℃并维持一小时；然后将多腔室避雷器进行冷却。技术效果：该方法可以制造需要用在各种工作环境中的、具有改善的机械和电气特性的多腔室避雷器。

权利要求

1.一种制造多腔室避雷器的方法，包括：

将电极放置在铸模中；

将所述铸模填满硅橡胶；

将内部放置有所述电极的多腔室避雷器硫化；以及对硫化后的多腔室避雷器进行调温处理，

在调温处理中，多腔室避雷器被放置在用于调温处理的加热箱中，加热到100℃并随后维持在100℃一小时，然后对以下处理执行三次循环：加热到200℃并随后维持在200℃一小时，以及随后降温到100℃并随后维持在100℃一小时；然后将多腔室避雷器进行冷却。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在2MPa的压力的情况下维持在100℃的温度，以及在1MPa的压力的情况下维持在200℃的温度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在1MPa的压力的情况下维持在100℃的温度，以及在2MPa的压力的情况下维持在200℃的温度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，温度下降的速度是50℃/小时。

说明书

用于制造多腔室避雷器的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及用于保护包括电力线的电气设备免受过电压(例如由雷击造成)的装置，尤其涉及用于制造多腔室避雷器的方法。

背景技术

[0002] CN109449763教导了一种用于制造多腔室避雷器的方法。该方法包括将避雷器的元件(电极)放在模腔中，以多聚物填满模具(并形成放电间隙)，以及在150℃的温度将模压聚合物硫化400秒。

[0003] 在已知的产品中，过氧化物用作催化剂，并且在硫化过程中，硫化后的避雷器中的硫化剂的分解产物无法被彻底去除，这导致不能令人满意的成品性能特性(低的强度、抗扯性、耐疲劳度)。另外，这样制造的避雷器由于其显著收缩(2-5％)而造成装配式形状和几何尺寸不稳定。这使得避雷器的设计和使用混乱，并且还负面地影响了避雷器的特性(例如，由于不均匀收缩，放电间隙的尺寸可能不同)。

[0004] 为了消除这些缺点，硅酮混合物的厂商推荐，在硫化之后执行在制造多腔室避雷器中使用的第二阶段硫化(热调理，调温工艺)。特定地，推荐将由硅橡胶制成的产品送入加热箱并在200℃的温度热调理四个小时。期间，硫化过程中发生的化学反应的衰变产物从橡胶中去除。

[0005] 然而，由于在多腔室避雷器内嵌入了多个金属元件(电极)，因此硅橡胶厂商提出的调温方法不适于多腔室避雷器。电弧燃烧过程中出现的动载荷影响了避雷器在电极和放电腔室附近的橡胶壁。从而，放电腔室附近的硅橡胶受到来自放电的破坏性冲击，电极附近的橡胶壁受到来自电极的温度影响。另外，由于在用橡胶对电极进行了处理的区域中存在金属-橡胶分界线(过渡)并且该过渡对于由于高温和放电造成的破坏更敏感，因此硅橡胶的胶粘性将恶化并且避雷器的性能下降。

发明内容

[0006] 本发明的目的是提供一种可以制造需要工作在各种工作环境中的、具有改善的机械和电气特性的多腔室避雷器。

[0007] 本发明提供了一种制造多腔室避雷器的方法，包括：将电极放置在模具中，将所述模具填满硅橡胶，将内部放置有所述电极的多腔室避雷器的硅橡胶硫化，以及硫化后的多电极避雷器进一步受到调温处理，在调温处理中，多电极避雷器被放置在空气流通的加热箱中，加热到100℃并维持在100℃一小时，然后将以下处理执行三次循环：增加温度到200℃并维持在200℃一小时，以及随后降温到100℃并维持在100℃一小时；这些循环之后将多电极避雷器进行冷却。在本发明的一个实施例中，可以在2MPa(兆帕)的压力维持在100℃的温度，以及在1MPa的压力维持在200℃的温度。在本发明的另一个实施例中，在1MPa的压力维持在100℃的温度，以及在2MPa的压力维持在200℃的温度。温度下降的速度优选是50℃/小时。

[0008] 对多电极避雷器长时间的附加温度处理(调温)确保在制成的避雷器中彻底去除硫化剂的衰变产物，这使得避雷器的机械强度增加并防止避雷器元件的尺寸改变。同时，与电极附近的橡胶壁从两侧(外部(即通过加热箱)以及内部(即通过电极，其也通过加热箱加热))加热无关，电极和放电腔室附近的硅橡胶不恶化。

[0009] 避雷器的重要特性之一是残余压应变。在燃烧瞬间，在放电腔室内产生压力，并且在腔室内出现的等离子体开始移动并通过位于电极之间的间隙(用于释放等离子体的渠道)喷出。间隙变得更宽到某种程度。如果该产品没有通过调温处理，则橡胶丢失其弹性特性(其可以通过压力压缩但不返回到其原始尺寸)，这将导致间隙尺寸增加，间隙尺寸增加将造成避雷器的电弧特性恶化或放电不熄灭。

[0010] 同时，所要求保护的调温处理(在暴露的情况下预加热到100°С，循环的温度间隔暴露于200°С/100°С并且暴露以及逐渐冷却)提供加热、维持以及冷却工件的优化速度，这排除了由于通过加热箱和金属电极的双加热导致的避雷器壁燃烧的可能性。另外，所要求保护的调温处理提供整个工件的逐渐一致的收缩，并且因此，确定了制成的避雷器的所需电气特性和稳定形状。调温处理期间的压力改变有助于对多腔室避雷器的强度的附加训练。

附图说明

[0011] 图1是多电极避雷器的调温工艺的曲线图。

具体实施方式

[0012] 下面具体描述根据本发明的用于制造多腔室避雷器的方法。在安装阶段，中间电极和端电极被安装到预先准备的模具中以形成放电间隙，并且该模具填满了硅橡胶。在浇注阶段，在电极之间的放电间隙中安装板，该板在制成避雷器之后被从中去除。

[0013] 在硫化阶段通过标准技术(例如，在150℃将模压聚合物硫化400秒)将避雷器胚体硫化来硬化硅橡胶。作为硫化的结果，工件具有了相对固定的形状，但仍保持相当多的柔韧性和弹性。

[0014] 然后，硫化的多电极避雷器经受预加热阶段的调温工艺。为此，将其放入加热箱(例如烤箱或高温舱)以进行调温处理，加热到100℃，并在该温度保持一小时。在这段时间内，硅橡胶准备好可以加热到200℃。特定地，在此期间，将平衡橡胶和电极接合的金属-橡胶过渡处以及避雷器在电极附近的壁处的热化学工艺。

[0015] 之后，进行加热循环：到200℃并在200℃维持一小时，随后冷却到100℃并在100℃维持一小时。在避雷器暴露于200℃的过程中，主要的调温处理发生，在此期间，参与硫化阶段的试剂以及硫化产物被去除。另外，消除了聚合物交联结构的异质性(其是应力集中器(可能用作产品开始出问题的位置))。因此，在避雷器暴露于200℃的时间段期间，其机械性能和可靠性极大改善。

[0016] 因为电极附近的硅橡胶壁是从两侧加热：从加热箱(外部地)以及从电极(内部地)，因此在处于200℃的一小时的时段的最后部分，硅橡胶变热到如下程度：可能出现电极附近的硅橡胶壁的负面的不可逆的改变。因此，可能发生壁燃烧、橡胶的弹性、柔韧性和绝缘性能损失。为了防止其发生，调温的温度降低到100℃，并且在100℃保持避雷器一小时。期间，硅橡胶的温度也降低到100℃，并且电极附近的硅橡胶的负面的不可逆的改变的风险被消除。另外，橡胶微结构松弛，并且橡胶的热化学过程再次平衡。

[0017] 温度以比加热阶段增加的速度低的速度降低，大约慢4倍(即，大约50℃/小时)。这首先由于加热箱的较大的冷却惯性。第二，加热箱中的温度缓和降低防止硅橡胶结构以及其中热化学反应过程的尖锐和急迫的改变。第三，由于避雷器具有自身的热惯性，因此即使温度的猛烈降低也不会加速避雷器到100℃的冷却过程。

[0018] 在将避雷器在100℃的温度保持一小时之后，以上循环再重复两次。作为结果，避雷器在200℃的温度一共被调温三个小时，这少于硅橡胶厂商推荐的温度控制持续时间：在200℃四个小时。然而，温度以大约50℃/小时的速度从200℃到100℃的缓和降低总地相当于在200℃再调温一小时。由于温度以大约50℃/小时的速度从200℃到100℃的三次缓和降低代替在硅橡胶在200℃暴露一小时的优点以及硅橡胶、电极以及橡胶-金属分界线的热训练，避雷器冷却期间缓和的温度降低提供了对完工后的避雷器的机械性能的附加的改善。

[0019] 在第三次循环的结尾，避雷器还被维持在100℃的温度一小时。这是必须的以进一步加强避雷器的机械特性以及防止避雷器在炉子中长时间连续冷却到23℃的环境温度过程中橡胶结构的负面改变。

[0020] 在将避雷器保持在100℃的温度之后，将其冷却至环境温度并从加热箱中移除。避雷器完工。

[0021] 在持续通风的情况下进行调温处理以去除硫化剂(过氧化物)的衰减的挥发成分。在本发明的一个实施例中，在2MPa的压力下暴露在100℃的温度中以对橡胶进行附加的硬化，并且在1MPa的压力下暴露在200℃的温度中以提供用于使硫化剂离开橡胶的有利条件。

[0022] 在另一实施例中，在1MPa的压力下暴露在100℃的温度中以提供用于使硫化剂离开橡胶的有利条件，并且2MPa的压力、200℃的温度用于进一步加强橡胶。在该实施例中，也实现了避雷器的机械性能的附加的改善，但是改善的量小于前面的实施例。

[0023] 另外，可以在没有压力调节的情况下执行调温。在该情况下，避雷器将被充分调温，但是其机械性能没有额外改善。

[0024] 由所描述的方法制造的多腔室避雷器的测试结果表明了强度特性的极大改善，收缩值减小，形状和尺寸稳定，残余变形减少，在各种条件下改善的性能。另外，在测试过程中，放电腔室在暴露于高电流时没有损坏。

[0025] 因此，所描述的方法提供了需要工作在各种工作环境中的、具有改善的机械和电气特性的多腔室避雷器。