CN105680430A - 干式空心限流电抗器装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种干式空心限流电抗器装置，其包括电抗器系统、电容器系统、避雷器系统，其特征在于，所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统通过连接导线并联连接，且所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件。本发明中的电抗器系统、电容器系统、避雷器系统分别由连接导线进行并联连接，且电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件，以解决高电压下电抗器主体及辅件局部场强过高问题，使得本发明能够满足750kV等电网对电压、电流分布、绝缘水平以及短时电流的要求。

Description

干式空心限流电抗器装置

技术领域

本发明涉及变压器保护设备技术领域，特别涉及一种干式空心限流电抗器装置。

背景技术

随着电网的飞速发展，短路电流水平不断增大，短路电流超过断路器遮断电流的情况已经常被预见。如果不采取有效措施，随之而来的后果将较为严重。最直接的有效措施是将所有断路器全部更换为更大遮断电流的断路器。但限于制造成本和技术难题，这显然难以实现。

根据当前超高压断路器制造技术，断路器的极限短路开断电流为63kA。为此，750kV系统最大短路电流必须控制在63kA以下，如果系统短路电流接近此极限值时，必须提前采取措施，如不能有效控制，不但会影响到系统的安全稳定运行，还会直接影响系统容量的扩大，不能适应和满足国民经济建设和人民生活。

在电网中采取串联大容量限流电抗器是限制短路电流的有效手段，可有效限制系统短路电流、保证主网可靠运行。目前加装限流电抗器是维持电网稳定运行的最简便、经济、可靠的措施。750kV站点需要增设此设备以应对日益严峻的短路电流全面超标问题。

750kV干式空心限流电抗器装置可串联于母线或线路侧，其包含的电抗器端部电场集中，绝缘水平均远高于普通电抗器。不同于常规并联电抗器或滤波用电抗器的连接方式，此类电抗器一般难以退出运行，这样也就对设备可靠性提出了更高的要求。

进一步详细而言，750kV干式空心限流电抗器单独运行即可解决短路电流超标问题，但当装有电抗器的线路发生接地故障时，流过电抗器的短路电流首半波会产生接近避雷器操作波保护水平的残压。当线路断路器开断此类故障时，会产生暂态恢复过电压(TRV)超标问题，对断路器产生危害。针对这一问题，通过在设备上并联耦合电容器予以解决。

另外，对于750kV系统，绝缘水平很高，为保证纵绝缘，对空心电抗器而言，只能增大设备尺寸，如此一来，运输难度很大。解决这一问题，应通过并联避雷器，降低设备的纵绝缘要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干式空心限流电抗器装置，以解决现有技术下存在的高压、超高压系统中短路电流超标引起断路器无法关断，进而带来的系统不能安全稳定运行的问题。本发明中，仅电抗器系统不能很好的解决上述问题，需配合电容器系统以及避雷器系统一起使用。

为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种干式空心限流电抗器装置，其包括电抗器系统、电容器系统、避雷器系统，其特征在于，所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统通过连接导线并联连接，且所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件。

优选地，所述电抗器系统包括电抗器防雨罩、电抗器线圈、电抗器支撑结构、电抗器电场屏蔽件，所述电抗器支撑结构支撑于所述电抗器线圈下方，所述电抗器防雨罩覆盖于所述电抗器线圈上方，所述电抗器线圈的上部和底部均设有所述电抗器电场屏蔽件。

优选地，所述电抗器防雨罩通过多个支撑杆与所述电抗器线圈顶部吊臂连接固定。

优选地，所述电抗器防雨罩的上表面及边缘设有多个所述电抗器电场屏蔽件。

优选地，所述电抗器支撑结构包括位于上部的金属过渡支座、位于下部的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子、支柱绝缘子的结合处设有所述电抗器电场屏蔽件。

优选地，所述电容器系统包括电容器电场屏蔽件、电容器、电容器支撑结构，所述电容器设于所述电容器支撑结构上方，且所述电容器的上部、中部、下部均设有所述电容器电场屏蔽件。

优选地，所述避雷器系统包括避雷器电场屏蔽件、避雷器及避雷器支撑结构，所述避雷器设于所述避雷器支撑结构上方，所述避雷器上设有所述避雷器电场屏蔽件。

优选地，设于所述避雷器上的所述避雷器电场屏蔽件位于所述避雷器的上部。

优选地，所述避雷器支撑结构的上部也设有所述避雷器电场屏蔽件。

优选地，所述干式空心限流电抗器装置为750KV干式空心限流电抗器装置。

分析可知，本发明中的电抗器系统、电容器系统、避雷器系统分别由连接导线进行并联连接，且电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件，以解决高电压下电抗器主体及辅件局部场强过高问题，使得本发明能够满足750kV等电网对电压、电流分布、绝缘水平以及短时电流的要求。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的电抗器防雨罩的立体结构示意图。

图3为图1所示实施例的电抗器主体的结构示意图。

图4为图3所示实施例的电抗器支撑结构的结构示意图。

图5为图1所示实施例的电容器主体的结构示意图。

图6为图1所示实施例的避雷器主体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

本发明实施例最好应用于750kV电力系统，也即，图1所示实施例为一750kV干式空心限流电抗器装置的结构示意图，其串联连接于750kV电力系统的母线或线路侧。

如图1所示，本实施例包括电抗器系统1、电容器系统2、避雷器系统3、连接导线4。电抗器系统1、电容器系统2、避雷器系统3由连接导线4并联连接。电抗器系统设有的电场屏蔽件称为电抗器电场屏蔽件，电容器系统设有的电场屏蔽件称为电容器电场屏蔽件，避雷器系统设有的电场屏蔽件称为避雷器电场屏蔽件。

如图1、图2、图3和图4所示，电抗器系统1包括电抗器防雨罩10、电抗器线圈11、电抗器支撑结构12、电抗器电场屏蔽件13。电抗器防雨罩10覆盖于电抗器线圈11上方，立柱式的多支电抗器支撑结构12支撑于电抗器线圈11下方，电抗器线圈11的上部和底部周围均设有电抗器电场屏蔽件13。为了描述简单，将电抗器防雨罩10、电抗器线圈11、电抗器支撑结构12、电抗器电场屏蔽件13装配后合称为电抗器装置。在其他的实施例中，电抗器系统1可以包括多个串联连接的电抗器装置，每个电抗器装置包括电抗器防雨罩10、电抗器线圈11、电抗器支撑结构12、电抗器电场屏蔽件13。电抗器装置之间使用可伸缩的管母金具实现串联连接。

电抗器线圈11的每一层并联线圈由多股细导线并联缠绕，多股细导线的匝数相同，匝电势相同，多股细导线的起绕点沿电抗器线圈顶部吊臂110均匀分布。电抗器线圈的顶部吊臂110包裹呈放射状的多个辅向臂，多个细导线的起绕点布置在不同的辅向臂上。由于这些并联导线匝数相同，匝电势相同。如果同时起绕、同时终结，则股间绝缘不承担电压，两匝之间的电位差即匝间电压在数值上等于匝电势。为了提高安全可靠性，可以将匝数相同而轴向并列的多路线圈的起绕点均匀分开，布置在金属端架的不同辅向臂(即电抗器线圈顶部吊臂110的不同辅向臂)上。由于金属端架所有辅向臂的电位相等，而各路线圈起绕点相差1/N匝(N为导线轴向并列根数)，轴向相邻两导线在同一点的电位差由原来的0增加到匝电势Et的1/N，于是匝间电位差却均匀地分配到股间绝缘与匝间绝缘。这使得匝间绝缘的电场强度降低到原来的1/N，进一步提高电抗器运行的可靠性。为了使电抗器系统具有更优良的防污、防紫外能力，从而使电抗器线圈11表面憎水性优良，更不易积尘，在其表面喷涂有防污闪涂层，例如RTV-II防污闪涂层。

在电抗器线圈11的上方和下方电气连接有电抗器线圈顶部吊臂110和电抗器线圈下部吊臂，以便于电抗器线圈11与外部设备的电气连通以及电抗器线圈10的运输和在电抗器线圈11上安装其他零部件，如电抗器防雨罩10、电抗器支撑结构12、电抗器电场屏蔽件13。电抗器线圈11上部的电抗器电场屏蔽件13可以安装在电抗器线圈顶部吊臂110上，沿电抗器线圈11的周向，在电抗器线圈11的外侧形成环状。电抗器线圈11底部的电抗器电场屏蔽件13可以设置在电抗器线圈底部吊臂上，沿电抗器线圈11的周向，在电抗器线圈11的外侧形成环状。电抗器电场屏蔽件13呈弧状(或称电晕棒)，多个电抗器电场屏蔽件13围成一圈呈环状时，相互之间可以有间隙，也可以没间隙。优选留有间隙。优选地，电抗器防雨罩10呈圆帽状，在顶部开有通风孔，在通风孔处嵌有防雨格栅101，用于热气流散出及防止鸟类进入电抗器线圈11内部；多个支撑杆3的两端分别与电抗器防雨罩10的内侧壁和电抗器线圈顶部吊臂110相连，从而使电抗器防雨罩10通过多个支撑杆100与电抗器线圈11顶部吊臂110连接固定。参见图2，沿电抗器防雨罩10的母线方向，在电抗器防雨罩10的上表面(或称外表面)设有电抗器电场屏蔽件13，其呈弧状(或称电晕棒)，自电抗器防雨罩10的底端边缘向电抗器防雨罩的顶端延伸，在图2中，在电抗器防雨罩10的外表面设有4个以等间隔方式布置的电抗器电场屏蔽件13；沿电抗器防雨罩10的周向，在电抗器防雨罩10的底端边缘上设有电抗器电场屏蔽件13，其数量为多个，多个电抗器电场屏蔽件13围成一圈以呈环状的方式置于电抗器防雨罩10的底端边缘外侧，围成环状的多个电抗器电场屏蔽件13之间可以留有间隙，也可以不留有间隙，为了利于安装，优选留有间隙。

通过在电抗器线圈11的顶部设置电抗器防雨罩10，不仅解决电抗器线圈11因表面雨水污湿而出现局部表面放电和漏电起痕现象，还能防止鸟类进入电抗器线圈11内部，增加设备的安全性和可靠性。

优选地，如图3，多支电抗器支撑结构12竖直设置、环形分布，每个电抗器支撑结构12包括位于上部的金属过渡支座121和位于下部的支柱绝缘子122，二者之间通过螺栓连接，满足电抗器系统1对地绝缘水平及支撑的要求，通过设置金属过渡支座121，拉大了下述的金属法兰与电抗器底部之间的距离，从而降低漏磁和满足辅件温度的要求(即降低了下述的金属法兰处的漏磁和满足金属法兰处温度的要求)，优选，金属过渡支座121的材质为不锈钢。金属过渡支座121其上方连接有电抗器线圈11的底部吊臂。可以在底部吊臂上设置电抗器电场屏蔽件13以均匀在金属过渡支座121处的电场强度，防止高压情况下的放电现象，多支电抗器支撑结构12的金属过渡支座121形成环状，该电抗器电场屏蔽件13的数量为多个，沿形成环状的多个金属过渡支座121的周向，围成一圈布置在金属过渡支座121的外部。与金属过渡支座121连接的位于支柱绝缘子122顶端的金属件处也设置有电抗器电场屏蔽件13以均匀该处的电场强度，每个金属件的周向外部设置有电抗器电场屏蔽件13。当金属过渡支座121与支柱绝缘子122螺栓连接时，该金属件可以为金属法兰1221。即靠近电抗器线圈11底部的多个电抗器电场屏蔽件13设置在支柱绝缘子122金属法兰上，其中支柱绝缘子122金属法兰位于金属过渡支座121、支柱绝缘子122的结合处。

电抗器支撑结构12的上部设置的电抗器电场屏蔽件13有效均匀了电抗器支撑结构12上部金属部件处(即金属过渡支撑支座和金属件处)的电场强度，防止高压情况下的放电现象。

如图1、图5所示，电容器系统2包括电容器电场屏蔽件20、电容器21、电容器支撑结构22。电容器21由位于其下方的电容器支撑结构22支撑。电容器电场屏蔽件20则分布于电容器21的上部、中部、下部。电容器21的上部、中部、下部均设置电容器电场屏蔽件20，能有效解决电容器21表面雨水污湿而出现局部表面放电和漏电起痕现象。电容器21的上部、中部和下部设有的电容器电场屏蔽件20，其数量均为多个，对应地，多个电容器电场屏蔽件20围成一圈以呈环状的方式套设于电容器21的上部外侧、电容器21的中部外侧、电容器21的下部外侧，围成环状的多个电容器电场屏蔽件20之间可以留有间隙，也可以不留有间隙，为了利于安装，优选留有间隙。电容器电场屏蔽件20呈弧状(或称电晕棒)。

如图1、图6所示，避雷器系统3包括避雷器电场屏蔽件30、避雷器31及避雷器支撑结构32。避雷器31由位于其下方的避雷器支撑结构32进行支撑。避雷器31的上部以及避雷器支撑结构32的上部均设有避雷器电场屏蔽件30。与上述同样的，避雷器31及避雷器支撑结构32的上部设有避雷器电场屏蔽件30，能有效解决避雷器31表面雨水污湿而出现局部表面放电和漏电起痕现象。避雷器31的上部以及避雷器支撑结构32的上部设有的避雷器电场屏蔽件30，其数量均为多个，对应地，多个避雷器电场屏蔽件30围成一圈以呈环状的方式套设于避雷器31的上部外侧、避雷器支撑结构32的上部外侧，围成环状的多个避雷器电场屏蔽件30之间可以留有间隙，也可以不留有间隙，为了利于安装，优选留有间隙。避雷器电场屏蔽件30呈弧状(或称电晕棒。

分析可知，本发明的电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件，可以解决高电压下电抗器系统及辅件(如电抗器防雨罩、电抗器支撑结构、电容器支撑结构、避雷器支撑结构)局部场强过高问题，也能够满足750kV电网对电压、电流分布、绝缘水平以及短时电流的要求。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种干式空心限流电抗器装置，其特征在于，包括：电抗器系统、电容器系统、避雷器系统，所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统通过连接导线并联连接，且所述电抗器系统、电容器系统、避雷器系统均设有电场屏蔽件。

2.根据权利要求1所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述电抗器系统包括电抗器防雨罩、电抗器线圈、电抗器支撑结构、电抗器电场屏蔽件，所述电抗器支撑结构支撑于所述电抗器线圈下方，所述电抗器防雨罩覆盖于所述电抗器线圈上方，所述电抗器线圈的上部和底部均设有所述电抗器电场屏蔽件。

3.根据权利要求2所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述电抗器防雨罩通过多个支撑杆与所述电抗器线圈顶部吊臂连接固定。

4.根据权利要求2所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述电抗器防雨罩的上表面及边缘设有多个所述电抗器电场屏蔽件。

5.根据权利要求2所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述电抗器支撑结构包括位于上部的金属过渡支座、位于下部的支柱绝缘子，所述支柱绝缘子、支柱绝缘子的结合处设有所述电抗器电场屏蔽件。

6.根据权利要求1所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述电容器系统包括电容器电场屏蔽件、电容器、电容器支撑结构，所述电容器设于所述电容器支撑结构上方，且所述电容器的上部、中部、下部均设有所述电容器电场屏蔽件。

7.根据权利要求1所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述避雷器系统包括避雷器电场屏蔽件、避雷器及避雷器支撑结构，所述避雷器设于所述避雷器支撑结构上方，所述避雷器上设有所述避雷器电场屏蔽件。

8.根据权利要求7所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，设于所述避雷器上的所述避雷器电场屏蔽件位于所述避雷器的上部。

9.根据权利要求7所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述避雷器支撑结构的上部也设有所述避雷器电场屏蔽件。

10.根据权利要求1-9任一所述的干式空心限流电抗器装置，其特征在于，所述干式空心限流电抗器装置为750KV干式空心限流电抗器装置。