CN101533694B - 一种具备液体蒸发冷却功能的新型高能量ZnO避雷器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具备液体蒸发冷却功能的新型高能量ZnO避雷器。它克服现有的高能ZnO避雷器可吸收的能量有限，必须大量并联使用的缺点，应用于电力系统中的短路故障电流限制和发电机转子灭磁及过电压保护。其结构为：它包括复合硅橡胶伞套，其内部设有环氧树脂绝缘套筒，在环氧树脂绝缘套筒内固定安装有由若干片ZnO电阻阀片叠装而成的避雷器芯棒，所述避雷器芯棒上端部固定有上铝电极，所述避雷器芯棒下端部固定有下铝电极，在环氧树脂绝缘套筒内还固定避雷器芯棒的弹簧压紧装置，所述环氧树脂绝缘套筒密封，其内充满高绝缘液体蒸发冷却介质，所述芯棒整体浸泡在液体冷却介质中，同时避雷器芯棒内设有冷却装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种避雷器，尤其涉及一种采用液体蒸发冷却技术，应用于电力系统中的短路故障电流限制和发电机转子灭磁及过电压保护的具备液体蒸发冷却功能的新型高能量ZnO避雷器。
背景技术
随着电力系统输送容量的不断扩大，电网短路电流水平也不断增大，限制短路电流已成为现代电网发展中一个不可回避的重大技术和经济问题。而基于氧化锌避雷器的串联谐振经济型故障限流器，不仅可把短路电流限制到较低水平，而且具有运行可靠性高、无需外加控制而实现自动投切、价格低廉和技术经济性能好等明显优点，可望在高压电网中首先获得实用。高能量ZnO避雷器是串联谐振经济型故障限流器的关键技术，该技术的优劣决定了故障限流器技术的优劣。同时，高能量ZnO避雷器也是发电机转子灭磁及过电压保护应用中的至关重要的耗能元件。
ZnO避雷器作为串联谐振经济型故障限流器的关键部件，当系统发生故障时，数倍于负载电流的短路电流将流过串联在线路中的电容器，随故障电流的增加，电容器上的电压迅速增大。为避免电容器过电压损坏，通常在电容上并联ZnO避雷器，其高速动作可将电容器短路，将电容器两端电压限制在避雷器的残压水平，同时把电抗器串入系统实现限流，并有效抑制短路电流的首峰值。系统故障期间，由于ZnO避雷器的非线性电阻特性，使得故障电流主要从避雷器上流过，它必须在相当时间内(如80ms)承受限制后的系统短路电流，需要吸收巨大的短路能量，导致自身发热温度升高。避雷器所能承受的短路能量注入和温度是有一定限度的，当超过该限度时，可能导致避雷器爆炸，影响到故障限流器的运行安全。因此故障限流器对避雷器的暂态吸能能力要求极高，而通常变电设备用金属氧化物避雷器可吸收的能量有限，为解决避雷器吸收能量过大的问题，必须将大量的避雷器并联使用。同样由于能耗的原因，目前用于发电机转子灭磁和过电压保护的非线性电阻，其内部都是大量的ZnO阀片通过串并联组合构成。在多支路避雷器并联的情况下，微小的电压差异将会导致严重的电流分配不平均，从而导致能量分配的严重不均衡，控制每柱电流分布成为避雷器组件结构设计的关键问题。依靠大量避雷器多柱并联的方法来解决能耗问题，这在技术和经济上都有很大困难。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术和经济问题，提供一种具备液体蒸发冷却功能的新型高能量ZnO避雷器，它引入液体介质蒸发冷却技术，以克服现有的高能ZnO避雷器可吸收的能量有限，必须大量并联使用的缺点，提高故障限流器和发电机转子灭磁及过电压保护系统的经济性、可靠性。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种具备液体蒸发冷却功能的新型高能量ZnO避雷器，它包括复合硅橡胶伞套，其内部设有环氧树脂绝缘套筒，在环氧树脂绝缘套筒内固定安装有由若干片ZnO电阻阀片叠装而成的避雷器芯棒，所述避雷器芯棒上端部固定有上铝电极，所述避雷器芯棒下端部固定有下铝电极，在环氧树脂绝缘套筒内还固定避雷器芯棒的弹簧压紧装置，其特征在于：所述环氧树脂绝缘套筒密封，其内充满高绝缘液体蒸发冷却介质，所述芯棒整体浸泡在液体冷却介质中，同时避雷器芯棒内设有冷却装置。
所述冷却装置为若干个环形紫铜导电垫块，每个环形紫铜导电垫块置于两个ZnO电阻阀片之间，与ZnO电阻阀片共同叠装成避雷器芯棒，同时在每个环形紫铜导电垫块上沿径向加工有进出液冷却通孔。
所述弹簧压紧装置为安装在下铝电极和避雷器芯棒下端之间以及安装在上铝电极和避雷器芯棒上端之间的压紧弹簧。
所述上铝电极和下铝电极上装配有密封件。
在所述密封绝缘套筒外壁上留有径向外大内小的压力释放槽口。
所述上铝电极通过环氧树脂绝缘套筒与高压引线金属接线柱连接；下铝电极则通过环氧树脂绝缘套筒与接地法兰连接。
高压引线金属接线柱通过固定孔穿过绝缘套筒同上铝电极相连，接地法兰通过螺栓穿过环氧树脂绝缘套筒同下铝电极相连。
本发明将测试配好的成组环形高能量ZnO电阻阀片叠装成避雷器芯棒，叠装时，在两片ZnO电阻阀片之间叠压一加工有进出液冷却通孔的环形紫铜导电垫块，其尺寸与ZnO电阻阀片一致。避雷器芯棒两端装有上、下铝电极，通过弹簧压紧装置固定于密封的环氧树脂绝缘套筒内。上、下铝电极上装配有密封件，保证了避雷器的密封性能。在密封的环氧树脂绝缘套筒内充满了高绝缘液体蒸发冷却介质，避雷器芯棒整体浸泡在液体冷却介质中，当避雷器
通过极大短路电流时，ZnO电阻阀片发热，而液态介质汽化吸热，从而快速降低避雷器芯棒中心处的温度，防止ZnO电阻阀片过热烧毁，大大提高了避雷器暂态吸能能力。在密封环氧树脂绝缘套筒内壁上留有压力释放槽口。压力释放槽口为径向外大内小的喇叭口。在避雷器内部短路时，更易将内部瞬间产生很高的气压释放出去，压力释放性能更好。高压引线金属接线柱通过固定孔穿过环氧树脂绝缘套筒同上铝电极相连，接地法兰通过螺栓穿过环氧树脂绝缘套筒同下铝电极相连。环氧树脂绝缘套筒外绝缘为复合硅橡胶材料伞套，采用复合硅橡胶外套制造工艺，材料选用的主料是甲基乙烯基硅橡胶，主链为含硅氧键。
本发明的有益效果是：结构合理，可快速降低芯棒中心处的温度，防止阀片过热烧毁，大大提高了避雷器暂态吸能能力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是环形紫铜导电垫块加工有进出液冷却通孔结构示意图；
图3为图2的俯视图。
在图中，1、避雷器芯棒2、ZnO电阻阀片3、环形紫铜导电垫块4、进出液冷却通孔5、上铝电极6、下铝电极7、密封件8、弹簧压紧装置9、环氧树脂绝缘套筒10、高绝缘液体蒸发冷却介质11、复合硅橡胶材料伞套12、高压引线金属接线柱13接地法兰14压力释放槽口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
图1中，避雷器芯棒1由成组环形ZnO电阻阀片2叠装而成，ZnO电阻阀片2之间叠压环形紫铜导电垫块3，环形紫铜导电垫块3上沿径向加工有进出液冷却通孔4，如图2、图3所示，避雷器芯棒1两端装有上铝电极5和下铝电极6，两铝电极上均装配有密封件7，上、下铝电极与避雷器芯棒1一起通过弹簧压紧装置8固定于密封的环氧树脂绝缘套筒9内，在密封的环氧树脂绝缘套筒9内充满了高绝缘液体蒸发冷却介质10，避雷器芯棒1整体浸泡在高绝缘液体蒸发冷却介质10中，环氧树脂绝缘套筒9外绝缘为复合硅橡胶材料伞套11。高压引线金属接线柱12通过固定孔环氧树脂绝缘套筒9同上铝电极5相连，接地法兰13通过螺栓穿过环氧树脂绝缘套筒9同下铝电极6相连。在环氧树脂绝缘套筒9内壁上留有径向外大内小的压力释放槽口14。
Claims (3)
1.一种具备液体蒸发冷却功能的高能量ZnO避雷器，其特征是，它包括复合硅橡胶伞套，其内部设有环氧树脂绝缘套筒，在环氧树脂绝缘套筒内固定安装有由若干片ZnO电阻阀片叠装而成的避雷器芯棒，所述避雷器芯棒上端部固定有上铝电极，所述避雷器芯棒下端部固定有下铝电极，在环氧树脂绝缘套筒内还固定避雷器芯棒的弹簧压紧装置，所述环氧树脂绝缘套筒密封，其内充满高绝缘液体蒸发冷却介质，所述芯棒整体浸泡在液体蒸发冷却介质中，同时避雷器芯棒内设有冷却装置；所述冷却装置为若干个环形紫铜导电垫块，每个环形紫铜导电垫块置于两个ZnO电阻阀片之间，与ZnO电阻阀片共同叠装成避雷器芯棒，同时在每个环形紫铜导电垫块上沿径向加工有进出液冷却通孔；所述弹簧压紧装置为安装在下铝电极和避雷器芯棒下端之间以及安装在上铝电极和避雷器芯棒上端之间的压紧弹簧。
2.如权利要求1所述的具备液体蒸发冷却功能的高能量ZnO避雷器，其特征是，所述上铝电极和下铝电极上装配有密封件。
3.如权利要求1所述的具备液体蒸发冷却功能的高能量ZnO避雷器，其特征是，所述上铝电极通过环氧树脂绝缘套筒与高压引线金属接线柱连接；下铝电极则通过环氧树脂绝缘套筒与接地法兰连接。
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