一種開關控制型金屬氧化物避雷器制造技術

本發明專利技術提供一種開關控制型金屬氧化物避雷器，避雷器的高壓端通過輸電導線與斷路器相連，其低壓端接地；斷路器在控制系統的控制下進行分合閘操作；避雷器包括豎直方向依次串接的單元節，單元節包括外部的絕緣套管和安裝在絕緣套管內的金屬氧化物電阻片；避雷器的底部單元節兩端并聯有控制單元，控制單元包括快速開關和連接快速開關的控制器；控制系統在向斷路器發送合閘或分閘命令前，先向控制器發送控制信號，使控制器觸發快速開關合閘，快速開關合閘后，底部單元節被短接。本發明專利技術提供的避雷器可在維持現有避雷器用金屬氧化物電阻片性能參數不變的基礎上，降低避雷器殘壓，提高避雷器的保護水平和抗震性能，取消斷路器合閘電阻，降低成本。

Switch control type metal oxide lightning arrester

The present invention provides a control switch type metal oxide arrester, high voltage transmission line lightning arrester is connected with the circuit breaker through the low-voltage end grounding; circuit breaker switching operations under the control of the control system; the arrester includes successively connected unit section in vertical direction, the unit section consists of an external insulating sleeve and installed in the insulated metal oxide resistor inside the casing; the bottom unit arrester is connected in parallel with the control unit, the control unit comprises a fast switch and a controller is connected with a fast switching control system; in closing the circuit breaker to send or gate before the order, first to send control signals to the controller controller, fast switching fast switching, after closing the bottom unit section is short circuited. Based on the arrester provided by the invention can be used in the maintenance of the existing arrester constant metal oxide varistor performance parameters, reduce the residual voltage of arrester, improve the level of protection and the seismic performance of the arrester, eliminating Breaker Closing Resistors, reduce the cost.

【技術實現步驟摘要】
一種開關控制型金屬氧化物避雷器
本專利技術涉及一種避雷器，具體講涉及一種開關控制型的金屬氧化物避雷器。
技術介紹
從超高壓(330kV～750kV)輸電系統開始，操作過電壓對輸變電設備的絕緣水平已經起著控制作用，隨著系統電壓等級的升高，影響越來越大，須將操作過電壓倍數限制的越來越低。在超、特高壓輸電系統中，空氣間隙的操作沖擊放電電壓呈現飽和特性，操作過電壓水平對輸變電設備的造價和制造難度影響更大，因此，深度降低操作過電壓倍數、合理選取設備絕緣水平是十分必要的。避雷器是電力系統過電壓保護的主要裝置。避雷器電阻片從早期以碳化硅(SiC)為主要原料發展到現今以氧化鋅(ZnO)為主要原料，避雷器的性能在幾十年間得到了極大的提高，應用范圍越來越廣。特高壓常規金屬氧化物避雷器由避雷器本體和安裝在避雷器本體頂部的均壓環組成。其工作原理是利用金屬氧化物電阻片高電壓下呈現低阻值的特性，通過避雷器本體來釋放過電壓能量，將系統過電壓水平限制到較低數值。近年來，研究人員通過改進金屬氧化物電阻片的配方和生產工藝，研制出了性能更優越的高性能金屬氧化物電阻片，其中日本東芝公司研制的電阻片性能處于世界領先水平，主要指標為：能量吸收能力為300J/cm3，標稱電流下壓比1.55，允許荷電率92％，電位梯度200～600V/mm。在特高壓系統中，僅靠采用高性能電阻片的避雷器，仍無法將操作過電壓水平限制到規定的數值。對于特高壓交流輸電系統，目前主要是應用金屬氧化物避雷器、斷路器加裝合閘電阻兩種措施：(1)金屬氧化物避雷器和斷路器加裝合閘電阻兩種措施聯合使用。兩者共同作用可將系統的最大相對地2％統計操作過電壓限制在1.6p.u.～1.7p.u.。但是，由于合閘電阻在運行可靠性和經濟性方面仍存在較大不足，斷路器加裝合閘電阻后機構復雜，大大增加斷路器的運行風險，同時斷路器加裝合閘電阻后成本增加較多，電力系統運行部門和制造廠商均傾向于在系統條件允許情況下斷路器不采用合閘電阻。(2)當兩個特高壓變電站之間的線路較短時，將避雷器額定電壓降低，也可以將系統操作過電壓限制在1.6p.u.～1.7p.u.。例如，某特高壓線路段僅為60km，如果不采用斷路器加裝合閘電阻，僅采用金屬氧化物避雷器將操作過電壓限至標準允許的范圍內，須將金屬氧化物避雷器的額定電壓從目前的828kV降至804kV(額定電壓降低了3％)，避雷器的荷電率將從目前的0.77升高至0.79。但再長一點的線路，即使將避雷器額定電壓降至804kV也無法滿足要求。例如某特高壓線路長度為85.5km，采用804kV的避雷器僅能將沿線過電壓降至1.74p.u.，仍然無法滿足要求，必須將避雷器的額定電壓降至更低，甚至需降至762kV(額定電壓降低了8％)才能滿足要求。此時避雷器的長期運行荷電率將從目前的0.77升高至0.83，從而使避雷器電阻片在正常運行下的老化速度加快，可靠性裕度大大降低。而且使用762kV避雷器的前提條件還必須是將系統工頻過電壓限制在母線側1.2p.u.、線路側1.3p.u.，使用條件極其受限。在改進避雷器電阻片性能研究的同時，研究人員也試圖在避雷器的結構上尋找新突破，以提高避雷器的保護性能。80年代開始，國內、外的研究人員曾對金屬氧化物避雷器串、并聯放電間隙的情況進行過探討和研究，但限于間隙放電電壓的分散性很難解決，避雷器工作可靠性差。
技術實現思路
為了解決現有技術中所存在的上述不足，本專利技術提供一種開關控制型金屬氧化物避雷器，通過將一種的金屬氧化物避雷器同間隙觸發控制技術相結合，得出一種用于特高壓輸電系統的控制型金屬氧化物避雷器，這種技術方案在維持現有避雷器用金屬氧化物電阻片性能參數不變的基礎上，可降低避雷器殘壓，提高避雷器的保護水平和抗震性能。本專利技術提供的技術方案是：一種開關控制型金屬氧化物避雷器，所述避雷器的高壓端通過輸電導線與斷路器相連，其低壓端接地；所述斷路器在控制系統的控制下進行分合閘操作；所述避雷器包括豎直方向依次串接的單元節，所述單元節包括外部的絕緣套管和安裝在所述絕緣套管內的金屬氧化物電阻片；其改進之處在于：所述避雷器的底部單元節兩端并聯有控制單元，所述控制單元包括快速開關和連接所述快速開關的控制器；所述控制系統在向所述斷路器發送合閘或分閘命令前，先向所述控制器發送控制信號，使所述控制器觸發所述快速開關合閘，所述快速開關合閘后，所述底部單元節被短接。優選的，所述斷路器的一端與變壓器的輸出端相連，其另一端與用電設備相連，其控制端與控制系統相連，所述避雷器的高壓端連接在所述斷路器與用電設備之間的輸電導線上，所述變壓器的輸入端與供電電源相連；所述變壓器對供電電源輸出的電壓進行變壓后通過所述斷路器供應給用電設備；所述避雷器用于進行所述斷路器在合閘和分閘過程中的過電壓保護。優選的，所述外部絕緣套包括瓷柱和瓷柱兩端的法蘭盤；所述避雷器的整體呈底部單元節的瓷柱橫截面直徑最大，頂部單元節的瓷柱橫截面直徑最小的塔形結構，在等荷載條件下每個單元節底部產生的應力一致。進一步，所述瓷柱的內部中間具有圓柱形空心部分，用于容納金屬氧化物電阻片，且在其內部充有絕緣氣體；所述絕緣氣體為氮、二氧化碳或干燥空氣中的任意一種。進一步，所述瓷柱的外部具有間隔排列的大傘和小傘；大傘伸出的水平距離為75mm，小傘伸出的水平距離為60mm，距離最近的兩個大傘最低點之間的距離為75mm。進一步，所述法蘭盤的內側開有與法蘭盤同中心的瓷柱安裝孔，所述瓷柱安裝孔的孔壁上涂覆有瀝青層，所述瓷柱的兩端分別通過水泥膠合劑膠合在瓷柱安裝孔內；所述瓷柱兩端的膠合部位也涂覆有瀝青層；所述瓷柱安裝孔的孔壁上設有多個與所述瓷柱安裝孔同中心的環狀凸起。進一步，所述瓷柱頂部水泥膠合劑在豎直方向上的高度與對應瓷柱外部直徑比值等于或大于0.40；所述瓷柱底部水泥膠合劑在豎直方向上的高度與對應瓷柱外部直徑的比值等于或大于0.45。優選的，所述金屬氧化物電阻片的底部與單元節的底部法蘭盤采用直接壓接方式固定，其頂部與單元節的頂部法蘭盤之間設置有處于壓縮狀態的按壓彈簧。進一步，所述底部法蘭盤與所述頂部法蘭盤上對應設有豎直方向貫穿所述法蘭盤的固定孔；所述金屬氧化物電阻片周圍設置有豎直方向的兩端分別貫穿所述底部法蘭盤的固定孔和所述頂部法蘭盤的固定孔的支撐桿；所述支撐桿通過螺釘和密封墊固定在所述固定孔內。進一步，所述避雷器的整體高度小于11.6m。與最接近的現有技術相比，本專利技術具有如下顯著進步：1)本專利技術提供的技術方案將特高壓避雷器與快速開關技術、測量控制技術結合起來，可深度降低特高壓輸電系統用金屬氧化物避雷器的殘壓，提高避雷器的保護水平和運行可靠性，是一種高性能的過電壓保護裝置。2)本專利技術提供的開關控制型金屬氧化物避雷器適用于特高壓輸電系統的過電壓保護，其優異的保護性能允許系統降低電力設備和輸電線路絕緣水平，減少輸電成本；對于特高壓輸電系統，在維持現有電力設備和輸電線路絕緣水平不變的前提下，允許取消斷路器的分、合閘電阻，提高了斷路器的運行可靠性，減低了輸電系統的成本，經濟效益十分顯著。3)金屬氧化物避雷器的整體呈塔形結構，其底部單元節橫截面直徑最大，頂部單元節橫截面直徑最小，在等荷載條件下每個單元節底部產生的應力一致；與現有避雷器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關控制型金屬氧化物避雷器，所述避雷器的高壓端通過輸電導線與斷路器相連，其低壓端接地；所述斷路器在控制系統的控制下進行分合閘操作；所述避雷器包括豎直方向依次串接的單元節，所述單元節包括外部的絕緣套管和安裝在所述絕緣套管內的金屬氧化物電阻片；其特征在于：所述避雷器的底部單元節兩端并聯有控制單元，所述控制單元包括快速開關和連接所述快速開關的控制器；所述控制系統在向所述斷路器發送合閘或分閘命令前，先向所述控制器發送控制信號，使所述控制器觸發所述快速開關合閘，所述快速開關合閘后，所述底部單元節被短接。

【技術特征摘要】
1.一種開關控制型金屬氧化物避雷器，所述避雷器的高壓端通過輸電導線與斷路器相連，其低壓端接地；所述斷路器在控制系統的控制下進行分合閘操作；所述避雷器包括豎直方向依次串接的單元節，所述單元節包括外部的絕緣套管和安裝在所述絕緣套管內的金屬氧化物電阻片；其特征在于：所述避雷器的底部單元節兩端并聯有控制單元，所述控制單元包括快速開關和連接所述快速開關的控制器；所述控制系統在向所述斷路器發送合閘或分閘命令前，先向所述控制器發送控制信號，使所述控制器觸發所述快速開關合閘，所述快速開關合閘后，所述底部單元節被短接。2.根據權利要求1所述的一種開關控制型金屬氧化物避雷器，其特征在于：所述斷路器的一端與變壓器的輸出端相連，其另一端與用電設備相連，其控制端與控制系統相連，所述避雷器的高壓端連接在所述斷路器與用電設備之間的輸電導線上，所述變壓器的輸入端與供電電源相連；所述變壓器對供電電源輸出的電壓進行變壓后通過所述斷路器供應給用電設備；所述避雷器用于進行所述斷路器在合閘和分閘過程中的過電壓保護。3.根據權利要求1所述的一種開關控制型金屬氧化物避雷器，其特征在于：所述外部絕緣套包括瓷柱和瓷柱兩端的法蘭盤；所述避雷器的整體呈底部單元節的瓷柱橫截面直徑最大，頂部單元節的瓷柱橫截面直徑最小的塔形結構，在等荷載條件下每個單元節底部產生的應力一致。4.根據權利要求3所述的一種開關控制型金屬氧化物避雷器，其特征在于：所述瓷柱的內部中間具有圓柱形空心部分，用于容納金屬氧化物電阻片，且在其內部充有絕緣氣體；所述絕緣氣體為氮、二氧化碳或干燥空氣中的任意一種。5.根據權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳維江，陳秀娟，時衛東，李志兵，韓彬，劉之方，余輝，
申請(專利權)人：中國電力科學研究院，國家電網公司，
類型：發明
國別省市：北京,11