CN109859914A - 一种输电系统用可控金属氧化物避雷器 - Google Patents

Abstract

一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，属于电力工程设备技术领域。本发明解决了在特高压输电系统中，现有的金属氧化物避雷器散热效果差、易发生爆炸的问题。技术要点：避雷器主体与外部的晶闸管开关并联，晶闸管开关与外界信号接收端信号连接，电阻片组由上至下布置，布置形式为上下两部分密集，中间部分稀疏；电阻片组外部围绕有散热层，散热层与电阻片组之间形成空腔，空腔中部侧壁上设置有向外突凸出的膨大圈，膨大圈上均匀分布有散热孔，膨大圈内侧形成导热腔，散热层外侧壁上垂直方向自上而下依次间隔设置有绝缘外套。本发明加快了避雷器在高温情况下的热量散发速度，从而避免了避雷器内部气体压力和温度急剧增高，减少爆炸事故发生。

Description

一种输电系统用可控金属氧化物避雷器

技术领域

本发明涉及一种输电系统用避雷器，具体涉及一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，属于电力工程设备技术领域。

背景技术

目前电力系统所使用的避雷器主要为金属氧化物避雷器，其运行的可靠性对保证电力系统安全运行起着非常重要的作用。避雷器能释放雷电或操作过电压能量，保护电气设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路故障。当过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘免遭击穿破坏；电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。

现有技术的金属氧化物避雷器在结构上是在设有上、下电极的绝缘容器内将多个以氧化锌为主成分的非线性电阻片叠置在一起，其在电压正常时具有极高的电阻，从而呈绝缘状态，而当系统中出现过电压时，冲击电流经电阻片入地，电阻片本身的压降由于其非线性特性则维持在一定范围内，从而使与避雷器并联设备上的过电压幅值得到限制，设备得到保护。

但是，现有的金属氧化物避雷器除长期承受工频电压外，还间断地承受工频过电压、雷电过电压和操作过电压等暂态过电压的作用，极易导致内部氧化锌电阻片温度的升高，且热量得不到有效散发，当温度长期超过某一极限值时将引起避雷器的热破坏、热崩溃。此外，雷雨季节，当避雷器遭受猛烈雷击时，雷电冲击大电流流过电阻片，使其吸收很大的冲击能量，因该能量不能有效地快速传导和释放，使得避雷器内部气体压力和温度急剧增高，经常导致爆炸事故发生，严重影响电力系统安全稳定运行。随着电压等级的升高,操作过电压对输变电设备的绝缘水平影响越来越大,在特高压输电系统中，空气间隙的操作冲击放电电压呈饱和特性,操作过电压水平，容易使得金属氧化物避雷器损坏从而引发事故，对输变电设备的造价和制造难度影响更大。因此，研究一种新的金属氧化物避雷器十分必要。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明旨在于解决在特高压输电系统中，现有的金属氧化物避雷器散热效果差、容易发生爆炸从而引发事故的技术问题，提供一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，该装置中通过设置散热层、导热腔，使得本装置加快了避雷器在高温情况下的热量散发速度，从而避免了避雷器内部气体压力和温度急剧增高，减少爆炸事故发生；通过外部并联的晶闸管开关，从而使得在当电压较高时，晶闸管开关导通，金属氧化物避雷器的受控部分短接，使得金属氧化物避雷器的固定部分残压较低，能够将操作过电压限制到低水平，对于电力工程设备技术领域具有广泛的实用性。

本发明所采取的方案为：一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，包括避雷器主体、上接线端子、下接线端子、导电线和晶闸管开关，避雷器主体顶部连接有上接线端子，避雷器主体底部连接有下接线端子，下接线端子连接有导电线，避雷器主体与外部的晶闸管开关并联，晶闸管开关与外界信号接收端信号连接；

避雷器主体包括绝缘外套、散热层和电阻片组；电阻片组由上至下布置，布置形式为上下两部分密集，中间部分稀疏；电阻片组外部围绕有散热层，散热层与电阻片组之间形成空腔，空腔中部侧壁上设置有向外突凸出的膨大圈，膨大圈上均匀分布有散热孔，膨大圈内侧形成导热腔，散热层外侧壁上垂直方向自上而下依次间隔设置有绝缘外套。

本发明中，所述电阻片组由垂直方向依次串联的金属物氧化物电阻片组成，电阻片组的上部为分布密集的六个金属物氧化物电阻片，六个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm；电阻片组的中部为分布稀疏的四个金属物氧化物电阻片，四个金属物氧化物电阻片之间的间距为10-15cm；电阻片组的下部为分布密集的六个金属物氧化物电阻片，六个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm。

本发明中，金属氧化物避雷器还包括漏电流传感器，漏电流传感器与下接线端子连接，漏电流传感器与外界信号接收端信号连接。如此设置，漏电流传感器对所监测避雷器的泄漏电流进行定时采集，然后通过无线发射模块将实时数据传输至与外界信号接收端。

本发明中，所述晶闸管开关的数量为两个以上，晶闸管开关串联后再与避雷器主体并联。

本发明中，所述绝缘外套为绝缘瓷外套，且绝缘外套的数量为十组以上。

本发明中，所述散热层为内部填充有硅胶脂的散热层。

本发明中，所述金属物氧化物电阻片为氧化锌电阻片。

本发明所达到的效果为：

(1)本发明提供一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，针对传统避雷器长期承受工频电压、工频暂态过电压等暂态过电压的作用而出现散热不足的问题，优化了其内部结构。首先合理优化电阻片组的排布方式，根据避雷器内部热量分布选择上下两部分布密集，中间分布稀疏，根据避雷器内部热量分布规律，避雷器中间温度最高，在避雷器末端温度最低，在避雷器正中间的金属物氧化物电阻片稀疏排布，在避雷器上下两部的金属物氧化物电阻片密集排布；为了进一步加速热量与外界进行交换，设置了导热腔，散热层内侧壁中部设置有凸出的膨大圈，膨大圈上均匀分布有散热孔，加速散热，降低避雷器热崩溃的几率。

(2)本发明提供一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，该装置中通过设置散热层、导热腔、电阻片组和漏电流传感器，使得本装置加快了避雷器在高温情况下的热量散发速度，从而避免了避雷器内部气体压力和温度急剧增高，减少爆炸事故发生，也提高了工作人员对金属氧化物避雷器的监控性，大大提高装置的安全可靠性，对于电力工程设备技术领域具有广泛的实用性。

(3)本发明提供一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，外部并联有晶闸管开关，其中，避雷器主体的受控部分与晶闸管开关并联，正常运行时，晶闸管开关断开，避雷器主体的受控部分和固定部分共同承受输电系统中的电压，当电压值超过晶闸管开关的触发阀值时，晶闸管开关导通，金属氧化物避雷器的受控部分短接，此时，金属氧化物避雷器的固定部分残压较低，能够将操作过电压限制到低水平。

附图说明

图1为本发明的内部结构剖视图；

图2为本发明中膨大圈剖面结构示意图；

图3为本发明避雷器主体与晶闸管开关电路连接关系示意图。

图中：1-上接线端子，2-下接线端子，3-绝缘外套，4-散热层，401-膨大圈，402-散热孔，5-导热腔，6-电阻片组，7-导电线，8-漏电流传感器，9-晶闸管开关。

具体实施方式

为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在申请文件中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

实施例：结合图1至图3，对本实施例的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，进一步进行阐述：

一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，包括避雷器主体、上接线端子1、下接线端子2、导电线7、漏电流传感器8和晶闸管开关9，避雷器主体顶部连接有上接线端子1，避雷器主体底部连接有下接线端子2，下接线端子2连接有导电线7，避雷器主体与外部的晶闸管开关9并联，晶闸管开关9与外界信号接收端信号连接；避雷器主体包括绝缘外套3、散热层4和电阻片组6；电阻片组6由上至下布置，布置形式为上下两部分密集，中间部分稀疏；电阻片组6外部围绕有散热层4，散热层4与电阻片组6之间形成空腔，空腔中部侧壁上设置有向外突凸出的膨大圈401，膨大圈401上均匀分布有散热孔402，膨大圈401内侧形成导热腔5，散热层4外侧壁上垂直方向自上而下依次间隔设置有绝缘外套3。

实施例中，电阻片组6包含有垂直方向依次串联的金属物氧化物电阻片，电阻片组6中上半部设置有分布密集的6个金属物氧化物电阻片，6个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm；电阻片组6中间设置有分布稀疏的4个金属物氧化物电阻片，4个金属物氧化物电阻片之间的间距为10-15cm；电阻片组6下半部设置有分布密集的6个金属物氧化物电阻片，6个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm。

实施例中，避雷器主体与外部的晶闸管开关9并联，晶闸管开关9的数量为2个以上，晶闸管开关9与外界信号接收端信号连接。

实施例中，漏电流传感器8与外界信号接收端信号连接，漏电流传感器8对所监测避雷器的泄漏电流进行定时采集，然后通过无线发射模块将实时数据传输至与外界信号接收端。

实施例中，绝缘外套3为绝缘瓷外套，且绝缘外套3的设置有十组以上，每组绝缘瓷外套围绕散热层4对称设置。

实施例中，散热层4内部填充有硅胶脂。

实施例中，金属物氧化物电阻片为氧化锌电阻片。

实施例的实验原理是：针对传统避雷器长期承受工频电压、工频暂态过电压等暂态过电压的作用而出现散热不足的问题，优化了其内部结构。首先合理优化电阻片组6的排布方式，根据避雷器内部热量分布选择上下两部分布密集，中间分布稀疏，根据避雷器内部热量分布规律，避雷器中间温度最高，在避雷器末端温度最低，在避雷器正中间的4个金属物氧化物电阻片之间的间距为10-15cm，在避雷器上下两部6个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm；为了进一步加速热量与外界进行交换，在散热层4与电阻片组6中间空腔处形成导热腔5，散热层4内侧壁中部设置有凸出的膨大圈401，膨大圈401上均匀分布有散热孔402，加速散热，降低避雷器热崩溃的几率。

在使用本发明时，将金属氧化物避雷器与晶闸管开关9进行分段并联，其中避雷器主体的受控部分与晶闸管开关9并联，正常运行时，晶闸管开关9断开，避雷器主体的受控部分和固定部分共同承受输电系统中的电压，当电压值超过晶闸管开关9的触发阀值时，晶闸管开关9导通，金属氧化物避雷器的受控部分短接，此时，金属氧化物避雷器的固定部分残压较低，能够将操作过电压限制到低水平。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于，包括避雷器主体、上接线端子(1)、下接线端子(2)、导电线(7)和晶闸管开关(9)，避雷器主体顶部连接有上接线端子(1)，避雷器主体底部连接有下接线端子(2)，下接线端子(2)连接有导电线(7)，避雷器主体与外部的晶闸管开关(9)并联，晶闸管开关(9)与外界信号接收端信号连接；

避雷器主体包括绝缘外套(3)、散热层(4)和电阻片组(6)；电阻片组(6)由上至下布置，布置形式为上下两部分密集，中间部分稀疏；电阻片组(6)外部围绕有散热层(4)，散热层(4)与电阻片组(6)之间形成空腔，空腔中部侧壁上设置有向外突凸出的膨大圈(401)，膨大圈(401)上均匀分布有散热孔(402)，膨大圈(401)内侧形成导热腔(5)，散热层(4)外侧壁上垂直方向自上而下依次间隔设置有绝缘外套(3)。

2.根据权利要求1所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：所述电阻片组(6)由垂直方向依次串联的金属物氧化物电阻片组成，电阻片组(6)的上部为分布密集的六个金属物氧化物电阻片，六个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm；电阻片组(6)的中部为分布稀疏的四个金属物氧化物电阻片，四个金属物氧化物电阻片之间的间距为10-15cm；电阻片组(6)的下部为分布密集的六个金属物氧化物电阻片，六个金属物氧化物电阻片之间的间距为1-5cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：金属氧化物避雷器还包括漏电流传感器(8)，漏电流传感器(8)与下接线端子(2)连接，漏电流传感器(8)与外界信号接收端信号连接。

4.根据权利要求3所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：所述晶闸管开关(9)的数量为两个以上，晶闸管开关串联后再与避雷器主体并联。

5.根据权利要求3所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：所述绝缘外套(3)为绝缘瓷外套，且绝缘外套(3)的数量为十组以上。

6.根据权利要求4所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：所述散热层(4)为内部填充有硅胶脂的散热层。

7.根据权利要求2所述的一种输电系统用可控金属氧化物避雷器，其特征在于：所述金属物氧化物电阻片为氧化锌电阻片。