一种风力发电机绕组保护电源防雷器论文和设计-韩伟

全文摘要

本实用新型提供一种风力发电机绕组保护电源防雷器，包括一个下端具有螺杆的电流输出外筒，电流输出外筒的内部底面上设置有至少两个连接在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片，位于最上层的压敏电阻基片的上方设置有内部装有挤压簧的承压杯，承压杯的上方设置有极性十字帽，极性十字帽的上方套设有T型隔离套，T型隔离套的上方套设有增强帽，且T型隔离套的向四周延伸后的下端外壁与电流输出外筒的上端内壁相抵接，增强帽的下端内壁包覆在电流输出外筒的上端外壁上。本实用新型有效解决了现有技术中经过改进后的电涌保护器应用在中压配电系统电压等级较高或海上风电的风力发电机绕组防护中时仍存在的防水防尘防盐雾增强绝缘耐压方面效果不佳的问题。

主设计要求

1.一种风力发电机绕组保护电源防雷器，其特征在于，包括一个下端具有螺杆的电流输出外筒，所述电流输出外筒的内部底面上设置有至少两个连接在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片，位于最上层的所述压敏电阻基片的上方设置有内部装有挤压簧的承压杯，所述承压杯的上方设置有极性十字帽，所述极性十字帽的上方套设有T型隔离套，所述T型隔离套的上方套设有增强帽，且所述T型隔离套的向四周延伸后的下端外壁与所述电流输出外筒的上端内壁相抵接，所述增强帽的下端内壁包覆在所述电流输出外筒的上端外壁上。

设计方案

2.根据权利要求1所述的防雷器，其特征在于，至少两个所述压敏电阻基片之间通过同心等圆铝箔连接在一起；位于最上层的所述压敏电阻基片与所述承压杯之间也通过同心等圆铝箔连接。

3.根据权利要求1所述的防雷器，其特征在于，所述增强帽的上端外壁设置有环形槽。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述承压杯的上端外壁上设置有第一限位槽，所述第一限位槽内设置有第一密封环，所述承压杯与所述极性十字帽之间通过所述第一密封环加以密封。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述极性十字帽的中部外壁上设置有第二限位槽，所述第二限位槽内设置有第二密封环，所述极性十字帽与所述T型隔离套之间通过所述第二密封环加以密封。

6.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述T型隔离套的向四周延伸后的下端外壁上设置有第三限位槽，所述第三限位槽内设置有第三密封环，所述T型隔离套与所述电流输出外筒之间通过所述第三密封环加以密封。

7.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述T型隔离套的向四周延伸后的下端上方套设有承载环；所述电流输出外筒的上端内壁上位于所述承载环的上方位置处还设有限位固定槽，所述限位固定槽内设置有孔用弹性挡圈。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述极性十字帽顶部设置有螺栓，所述极性十字帽与所述螺栓之间设置有第一自锁防松垫；所述螺杆上设置有螺母，所述电流输出外筒的底部与所述螺母之间设置有第二自锁防松垫。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述压敏电阻基片的侧面设置有绝缘喷砂。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的防雷器，其特征在于，所述电流输出外筒和所述极性十字帽均采用航空铝合金材料或不锈钢材料制成；所述T型隔离套和所述增强帽均采用聚砜材料制成。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电子设备保护技术领域，具体涉及一种风力发电机绕组保护电源防雷器。

背景技术

目前，防雷器(Surge Protection Device，SPD)的种类较多，其制造技术虽不断提升，但在实际应用中存在的缺陷仍较多，防雷器起火燃烧并引发事故的现象仍有发生，造成了很大的损失。

虽然，现有技术中公开了一种长使用寿命高保护的电涌保护器(申请公布号：CN106960709 A)，其提供了一种结构合理、操作方便、工作性能可靠、保护效果好的长使用寿命高保护的电涌保护器，以此来满足当今电涌保护器效果提升的发展趋势和日益不断的市场需求。然而，如果要将该电涌保护器应用在中压配电系统电压等级较高或海上风电的风力发电机绕组防护中时，仍有一些可以改进的缺陷，如防水防尘防盐雾增强绝缘耐压方面效果不佳等问题，不能较好地满足使用需求。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种风力发电机绕组保护电源防雷器，以解决现有技术中经过改进后的电涌保护器应用在中压配电系统电压等级较高或海上风电的风力发电机绕组防护中时，仍存在的防水防尘防盐雾增强绝缘耐压方面效果不佳的问题。

本实用新型实施例提供一种风力发电机绕组保护电源防雷器，其特征在于，包括一个下端具有螺杆的电流输出外筒，所述电流输出外筒的内部底面上设置有至少两个连接在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片，位于最上层的所述压敏电阻基片的上方设置有内部装有挤压簧的承压杯，所述承压杯的上方设置有极性十字帽，所述极性十字帽的上方套设有T型隔离套，所述T型隔离套的上方套设有增强帽，且所述T型隔离套的向四周延伸后的下端外壁与所述电流输出外筒的上端内壁相抵接，所述增强帽的下端内壁包覆在所述电流输出外筒的上端外壁上。

作为本实用新型的优选方式，至少一个所述压敏电阻基片之间通过同心等圆铝箔连接在一起；位于最上层的所述压敏电阻基片与所述承压杯之间也通过同心等圆铝箔连接。

作为本实用新型的优选方式，所述增强帽的上端外壁设置有环形槽。

作为本实用新型的优选方式，所述承压杯的上端外壁上设置有第一限位槽，所述第一限位槽内设置有第一密封环，所述承压杯与所述极性十字帽之间通过所述第一密封环加以密封。

作为本实用新型的优选方式，所述极性十字帽的中部外壁上设置有第二限位槽，所述第二限位槽内设置有第二密封环，所述极性十字帽与所述T型隔离套之间通过所述第二密封环加以密封。

作为本实用新型的优选方式，所述T型隔离套的向四周延伸后的下端外壁上设置有第三限位槽，所述第三限位槽内设置有第三密封环，所述T型隔离套与所述电流输出外筒之间通过所述第三密封环加以密封。

作为本实用新型的优选方式，所述T型隔离套的向四周延伸后的下端上方套设有承载环；所述电流输出外筒的上端内壁上位于所述承载环的上方位置处还设有限位固定槽，所述限位固定槽内设置有孔用弹性挡圈。

作为本实用新型的优选方式，所述极性十字帽顶部设置有螺栓，所述极性十字帽与所述螺栓之间设置有第一自锁防松垫；所述螺杆上设置有螺母，所述电流输出外筒的底部与所述螺母之间设置有第二自锁防松垫。

作为本实用新型的优选方式，所述压敏电阻基片的侧面设置有绝缘喷砂。

作为本实用新型的优选方式，所述电流输出外筒和所述极性十字帽均采用航空铝合金材料或不锈钢材料制成；所述T型隔离套和所述增强帽均采用聚砜材料制成。

本实用新型实施提供的风力发电机绕组保护电源防雷器，在现有技术中经过改进后的电涌保护器结构的基础上，通过在电流输出外筒的上方设置具有延伸的下翻边的增强帽，可以进一步增加防水防尘防盐雾增强绝缘耐压效果，延长爬电和耐压距离，防止液体直接通过增强帽流向电流输出外筒表面而出现短路现象；同时，在电流输出外筒内部设置有多个同心串联在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片，从而增强了高短路耐受能力，在遇到浪涌电流时产生的热量迅速进行释放，使得压敏电阻基片及时达到热平衡，延长压敏电阻基片的使用寿命，同时也使该防雷器能够应用在中压配电系统1140V、3150V及更高电压等级或海上风电的风力发电机绕组防护中。

本实用新型实施例提供的风力发电机绕组保护电源防雷器，有效解决了现有技术中经过改进后的电涌保护器应用在中压配电系统电压等级较高或海上风电的风力发电机绕组防护中时，仍存在的防水防尘防盐雾增强绝缘耐压方面效果不佳的问题，使其可以更好地满足使用需求

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器的剖面结构示意图；

图3为图2中Y处的局部放大图；

图4为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器中增强帽的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器中T型隔离套的剖面结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器中极性十字帽的剖面结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器中承压杯的剖面结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器中电流输出外筒的剖面结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器的电路原理图；

图10为本实用新型实施例提供的一种风力发电机绕组保护电源防雷器应用在风力发电机绕组时的连接示意图。

其中，1、电流输出外筒，2、压敏电阻基片，3、承压杯，4、挤压簧，5、承载环，6、第一密封环，6-1、第一限位槽，7、极性十字帽，8、第二密封环，8-1、第二限位槽，9、T型隔离套，10、第三密封环，10-1、第三限位槽，11、螺杆，12、孔用弹性挡圈，13、增强帽，14-1、第一自锁防松垫，14-2、第二自锁防松垫，15、螺栓，16、螺母，17、环形槽，18、铝箔，19、限位固定槽。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

本实用新型实施例公开了一种风力发电机绕组保护电源防雷器，参照图1～图8所示，其包括一个下端具有螺杆11的电流输出外筒1，电流输出外筒1的内部底面上设置有至少两个连接在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片2，位于最上层的压敏电阻基片2的上方设置有内部装有挤压簧4的承压杯3，承压杯3的上方设置有极性十字帽7，极性十字帽7的上方套设有T型隔离套9，T型隔离套9的上方套设有增强帽13，且T型隔离套9的向四周延伸后的下端外壁与电流输出外筒1的上端内壁相抵接，增强帽13的下端内壁包覆在电流输出外筒1的上端外壁上。

本实施例中，其包括一个电流输出外筒、多个连接在一起的高性能泄放的圆形氧化锌压敏电阻基片和一个电流输入的极性十字帽，进一步通过挤压簧、承压杯等将三部分紧密连接在一起构成整个的泄放通道。进一步地，可通过电流输出外筒下端一体成型的螺杆连接在被保护整机设备的电流流出端，用来释放瞬时过电压。

在其内部结构的设置上，颠覆了传统防雷器通过合金焊料焊接的思路，多个压敏电阻基片装入电流输出外筒的内部，保持彼此同心，采用挤压紧固法将电流输入的极性十字帽通过挤压簧和承压杯压紧在最上层的压敏电阻基片的端面上，承压杯与多个压敏电阻基片构成同心同被金属电极面积的紧结合，消除了传统产品存在的因焊接不平整、合金锡料流动不一致而形成的焊接微孔缺陷和脉冲电流冲击时的电位差，既满足IEC标准要求，也符合防雷器效果提升的发展趋势。而且，设置了多个压敏电阻基片后，可以有效确保其能够应用在更高电压等级的风力发电机绕组防护中。

同时，极性十字帽与电流输出外筒利用套装在极性十字帽上的T型隔离套隔离。此外，极性十字帽与承压杯间采用零误差紧配合高导通降低残压的结合方式，二者既相互独立，又相互紧贴，不妨碍冲击电流通道和各自的热胀冷缩，厚实的结构又能有效地帮助散热，提高保护水平。

本实施例中所述的风力发电机绕组保护电源防雷器，在现有技术中经过改进后的电涌保护器结构的基础上，通过在电流输出外筒的上方设置具有延伸的下翻边的增强帽，可以进一步增加防水防尘防盐雾增强绝缘耐压效果，延长爬电和耐压距离，防止液体直接通过增强帽流向电流输出外筒表面而出现短路现象；同时，在电流输出外筒内部设置有多个同心串联在一起的圆形氧化锌压敏电阻基片，从而增强了高短路耐受能力，在遇到浪涌电流时产生的热量迅速进行释放，使得压敏电阻基片及时达到热平衡，延长压敏电阻基片的使用寿命，同时也使该防雷器能够应用在中压配电系统1140V、3150V及更高电压等级的风力发电机绕组防护中。

优选地，T型隔离套9的向四周延伸后的下端上方套设有承载环5；电流输出外筒1的上端内壁上位于承载环5的上方位置处还设有限位固定槽19，限位固定槽19内设置有孔用弹性挡圈12。

具体地，通过设置承载环和孔用弹性挡圈，可以进一步实现极性十字帽与承压杯之间、承压杯与压敏电阻基片之间以及多个压敏电阻基片之间构成同心同面积的紧密结合以消除传统焊接的不平整，同时还可使电流输出外筒、多个连接在一起的压敏电阻基片和极性十字帽这三部分紧密连接在一起构成整个的泄放通道。

优选地，承压杯3的上端外壁上设置有第一限位槽6-1，第一限位槽内6-1设置有第一密封环6，承压杯3与极性十字帽7之间通过第一密封环6加以密封。

优选地，极性十字帽7的中部外壁上设置有第二限位槽8-1，第二限位槽8-1内设置有第二密封环8，极性十字帽7与T型隔离套9之间通过第二密封环8加以密封。

优选地，T型隔离套9的向四周延伸后的下端外壁上设置有第三限位槽10-1，第三限位槽10-1内设置有第三密封环10，T型隔离套9与电流输出外筒1之间通过第三密封环10加以密封。

具体地，分别通过上述三种不同的密封方式，使整个产品能够达到较好的密封效果，有效提高了产品的防水防尘能力。

优选地，压敏电阻基片2的侧面设置有绝缘喷砂。

具体地，使用过程中产生的混合气体中大量的碳可能会附着在压敏电阻基片的侧面，使产品出现误失效的情况。因此，压敏电阻基片侧面采用喷砂绝缘技术，其耐压水平为原有技术涂覆釉面的2～3倍，解决了压敏电阻基片侧面在烧制过程中残存应力和电场力的角、边和尖效应，消除了周边因绝缘产生的闪络或击穿，使压敏电阻基片的能量充分利用，并被充分发挥。

优选地，电流输出外筒1和极性十字帽7均采用航空铝合金材料或不锈钢材料制成；T型隔离套9和增强帽13均采用聚砜材料制成。

具体地，采用航空铝合金材料或不锈钢材料制作电流输出外筒，可以充分利用航空铝合金材料或不锈钢材料具有的可以更快地把热源的分子或原子动能进行传递和吸收的特性，从而通过电流输出外筒足够大的比表面积以及同轴对称的连接方式，均匀分布电流，将串联的多个压敏电阻基片遇到浪涌电流时产生的热量迅速进行释放，使得压敏电阻基片及时达到热平衡，进一步有效延长压敏电阻基片的使用寿命。同时，采用航空铝合金材料或不锈钢材料制作极性十字帽，导电性能较好，同时也有利于散热。

采用聚砜材料制作T型隔离套和增强帽，而聚砜材料是一种无定形的高性能聚合物，其具有机械性能高、化学性能稳定、耐热高(连续使用温度大约170℃)、尺寸稳定性好、抗蠕变性强度大、燃烧时不产生碳的特点。而一般的隔离材料是采用常规的PBT或尼龙材料，这种材料在受热时就会产生碳，致使电极污染，绝缘强度消失。

在上述实施例的基础上，至少两个压敏电阻基片2之间通过同心等圆铝箔18连接在一起；位于最上层的压敏电阻基片2与承压杯3之间也通过同心等圆铝箔18连接。

本实施例中，多个压敏电阻基片之间以及位于最上层的压敏电阻基片与承压杯之间均采用同心等圆铝箔进行软连接。通过铝箔进行软连接后，可以有效防止瞬时过电压通过时各个压敏电阻基片之间以及压敏电阻基片与承压杯的金属表面之间的硬对硬的机械应力损伤。

此外，这样连接后，整体产品结构能够简单方便地安装在被保护设备上，并进行配套电缆或铜排的连接使用，具有很高的绝缘性、防腐蚀性、防盐雾性、防爆防燃及防振性。并且，以风力发电机绕组安全考虑，产品失效后为短路电路，主开关跳起直至被更换。

在上述实施例的基础上，增强帽13的上端外壁设置有环形槽17。

本实施例中，通过在增强帽的上端外壁设置了环形槽，可以进一步有效增加防水防尘防盐雾增强绝缘耐压效果，延长爬电和耐压距离，进一步不防止液体直接通过增强帽流向电流输出外筒表面，导致短路。

在上述实施例的基础上，极性十字帽7顶部设置有螺栓15，极性十字帽7与螺栓15之间设置有第一自锁防松垫14-1；螺杆11上设置有螺母16，电流输出外筒1的底部与螺母16之间设置有第二自锁防松垫14-2。

本实施例中，安装完成后的产品应用在风力发电机绕组防护中时，与中压风力发电机绕组铜排固定时，可通过第一自锁防松垫圈、第二自锁防松垫圈螺栓、螺栓和螺母进行直接旋紧安装。

在上述各个实施例所述的风力发电机绕组保护电源防雷器的结构基础上，下面将进一步详细说明其安装过程：

将多个侧面经过绝缘喷砂技术处理后的圆形氧化锌压敏电阻基片，同心平放入一个航空铝合金或不锈钢制成的电流输出外筒的内部底面上，各个压敏电阻基片之间与最上层的压敏电阻基片和承压杯之间连接时均通过同心等圆铝箔构成软连接，然后依次放入在第一限位槽套紧第一密封环的承压杯。承压杯的下底面同心紧贴最上层的压敏电阻基片的上端面，承压杯中置入高强度耐压能力可达800kg以上的挤压簧，向上依次为在第二限位槽套紧第二密封环和按紧包覆T型隔离套的极性十字帽，通过挤压紧固法将极性十字帽下端压入承压杯中，两者之间零误差紧配合达到高导通低残压要求，在T型隔离套的第三限位槽中放入第三密封环，在极性十字帽同心套装O型航空铝合金或不锈钢制成的承载环，最后将一个孔用弹性挡圈镶嵌入电流输出外筒的限位固定槽中，对产品内部的挤压进行定位固定和密封，最后套装与T型隔离套同材质的增强帽，增强帽上的环形槽可以有效增加防水防尘防盐雾增强绝缘耐压效果，延长爬电和耐压距离，防止液体直接通过增强帽流向电流输出外筒表面，导致短路。

完成后的产品在与中压风力发电机绕组铜排固定时，可通过其上部的第一自锁防松垫圈和螺栓以及下部的第二自锁防松垫圈和螺母进行直接旋紧安装。

参照图9和图10所示，将本产品中电流输出外筒下端的螺杆和上端的极性十字帽顶部的螺纹孔通过螺帽螺栓接入被保护的风力发电机组绕组的电路中，连接方式同轴对称，均匀分布电流。当电网系统正常时，产品内部的压敏电阻基片处于高阻状态，不影响电路的正常工作，当压敏电阻基片性能劣化，以风力发电机绕组安全考虑，失效后为短路电路，主开关跳起直至被更换。劣化过程中压敏电阻基片发热通过航空铝合金或不锈钢外制成的电流输出外筒更快地把热源的分子或原子动能进行传递和吸收，热源的分子或原子的动能迅速传递至比表面积大其几倍的电流输出外筒，及时达到热平衡，延长压敏电阻基片的使用寿命。

就保护电压而言，传统的防雷器的保护电压Ures＝UL1+USPD+UL2，而本实施例中所述的产品的保护电压Ures＝USPD，消除了后级负载电压一定程度的跌落，低残压提高了产品的保护水平，更有效的保护风力发电机绕组。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

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