CN110927440A - 直流输电换流阀用避雷器计数器及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种直流输电换流阀用避雷器计数器及系统，其内部不含任何电子元器件，仅靠避雷器动作时一对电极板之间击穿放电所产生的弧光，弧光信号耦合至光纤并进行传输，本发明结构轻巧，原理简单，由于不含任何电子元器件，仅通过金属结构件和光纤无源器件来实现，可以大大降低计数器受到电磁干扰的可能，提高光信号的可靠性，避免误报。同时，通过减小电极板之间的放电面积，进而在有限的空间内既能够使得光纤连接器接入，又能够最大限度地使得弧光耦合至光纤的效率提高，进而大幅度提高了光耦合效率，能够适用于高压直流输电换流阀。

Description

直流输电换流阀用避雷器计数器及系统

技术领域

本申请涉及电气设备保护领域，更具体的，涉及一种直流输电换流阀用避雷器计数器及系统。

背景技术

避雷器是一种可以保护换流阀免受冲击波破坏的设备，为监测避雷器的动作信号，需要在避雷器上设置计数器，并将每一次避雷器动作信号有效传输至控制柜内。避雷器计数器大都采用电路设置，将每一次动作信号进行电信号处理之后再传输，这种工作原理使得计数器易受换流阀阀厅内电磁干扰的影响，且电路设置往往比较复杂，容易产生故障。

发明内容

为了解决上述问题的至少一个，本申请提供一种直流输电换流阀用避雷器计数器及系统。

本申请第一方面实施例提供一种直流输电换流阀用避雷器计数器，包括：

外壳；

一对电极板，设于所述外壳内并相对设置，所述一对电极板与避雷器串联；以及

光纤连接器，与一光纤一端相连，所述光纤另一端与位于设定范围之外的控制柜连接；其中，

每个电极板包括两个端部和连接两个所述端部的中间部，所述一对电极板相对的每个端部之间形成第一间隙，其中一个所述第一间隙容纳所述光纤连接器，所述一对电极板的中间部之间形成第二间隙，所述第二间隙的厚度最大值不大于所述第一间隙的厚度最小值。

在某些实施例中，所述第二间隙的厚度在毫米级别。

在某些实施例中，所述中间部为平板状。

在某些实施例中，所述端部包括：

扩张部，与所述中间部一体连接并沿远离所述中间部的方向向外扩张；和

延伸部，与所述扩张部远离所述中间部的一端一体连接，并沿平行于所述中间部所在平面的方向延伸。

在某些实施例中，所述电极板的材料为导电金属。

在某些实施例中，所述中间部的内表面经过抛光处理。

在某些实施例中，所述外壳通过金属材料制作形成。

在某些实施例中，所述电极板为盘状，所述中间部为位于所述电极板中央的圆形板体。

在某些实施例中，所述光纤为多模光纤。

本申请第二方面实施例提供一种直流输电换流阀用避雷器计数系统，包括如控制柜、光纤以及如上所述的避雷器计数器；其中，所述避雷器计数器中的光纤连接器连接所述光纤的一端，所述控制柜连接所述光纤的另一端，并且所述控制柜与所述避雷器计数器相距设定距离。

本申请的有益效果如下：

本申请提供一种直流输电换流阀用避雷器计数器及系统，其内部不含任何电子元器件，仅靠避雷器动作时一对电极板之间放电所产生的弧光，弧光信号耦合至光纤并进行传输，本发明结构轻巧，原理简单，由于不含任何电子元器件，仅通过金属结构件和光纤无源器件来实现，可以大大降低计数器受到电磁干扰的可能，提高光信号的可靠性，避免误报。同时，通过将电极板的中间部对应的间隙厚度低于端部间隙的厚度，进而在有限的空间内既能够使得光纤连接器接入，又能够最大限度地使得弧光耦合至光纤的效率提高，进而大幅度提高了光信号的可靠性，能够适用于高压直流输电换流阀。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，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示出了本申请实施例中避雷器计数器的结构示意图。

图2示出了图1中电极板的结构示意图。

图3示出了本申请实施例中电极板的三维结构示意图。

图4示出了本申请实施例中光纤连接器的三维轮廓示意图。

图5示出了本申请实施例中外壳的工装示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

对于高压直流输电换流阀，需要设置避雷器保护换流阀免受冲击波破坏，为监测避雷器的动作信号，需要在避雷器上设置计数器，并将每一次避雷器动作信号有效传输至控制柜内。但是需要一方面保证不受换流阀阀厅内电磁干扰的影响，另一方面提高光耦合效率，避免误报。有鉴于此，本发明进行了相关改进，请参见下述说明。

图1示出了本发明第一方面实施例提供的一种避雷器计数器的结构示意图，如图1所示，其具体包括：外壳；一对电极板，设于所述外壳内并相对设置，电极板与避雷器串联；以及光纤连接器，与一光纤一端相连，所述光纤另一端与位于设定范围之外的控制柜连接；其中，每个电极板包括两个端部和连接两个所述端部的中间部，所述一对电极板相对的每个端部之间形成第一间隙，其中一个所述第一间隙容纳所述光纤连接器，所述一对电极板的中间部之间形成第二间隙，所述第二间隙的厚度最大值不大于所述第一间隙的厚度最小值。

本发明提供的避雷器计数器，其内部不含任何电子元器件，仅靠避雷器动作时一对电极板之间放电所产生的弧光，弧光信号耦合至光纤并进行传输，本发明结构轻巧，原理简单，由于不含任何电子元器件，仅通过金属结构件和光纤无源器件来实现，可以大大降低计数器受到电磁干扰的可能，提高光信号的可靠性，避免误报。同时，通过将电极板的中间部对应的间隙厚度低于端部间隙的厚度，进而在有限的空间内既能够使得光纤连接器接入，又能够最大限度地使得弧光耦合至光纤的效率提高，进而大幅度提高了光信号的可靠性，能够适用于高压直流输电换流阀。

本发明中，避雷器计数器用于高压直流换流阀，此处的高压可以是换流阀技术领域的通用高压，一般大于100kv，例如500kv、600kv等。

具体而言，如图2所示，两块电极板之间形成一个相互连通的间隙，本发明中，电极板的端部40对应第一间隙44，电极板的中间部43对应第二间隙45，可以理解，相互连通的间隙是由第一间隙44-第二间隙45-第一间隙44顺次连通形成，光纤连接器设置于两个第一间隙44中的一个，也即可以是图1中的左边间隙，也可以是图1中的右边间隙，取决于控制柜的具体排布方式。

显然在图2中，第一间隙44的厚度高于第二间隙45，具体的，第一间隙44可以是规则的长方体，也可以是如图2所示出的不规则空间体，在优选的实施例中，根据光纤连接器的形状和体积来对应设置，例如图1中的光纤连接器为块状，为了节约空间，通过设置两个部分来扩大第一间隙44的厚度，也即该端部40包括：扩张部42，与所述中间部43一体连接并沿远离所述中间部43的方向向外扩张；和延伸部41，与所述扩张部42远离所述中间部43的一端一体连接，并沿平行于所述中间部43所在平面的方向延伸。

延伸部41是沿平行于中间部43所在平面的方向延伸形成的，因此延伸部41在结构上与中间部43是平行的，而扩张部42由于向外扩张，并且连接延伸部41和中间部43，导致其结构应当是相对于延伸部41倾斜的，这一结构一方面能够实现第一间隙44的最小厚度大于第二间隙45的最大厚度，另一方面倾斜设置的扩张部42能够将散射而出的弧光部分反射到光纤的端面上，进而更进一步地提高光耦合度。通过第一间隙44和第二间隙45的大小设置以及扩张部42的倾斜反光，其共同作用克服了现有技术中光耦合效率不高的问题。

可以理解，两块电极板的中间部43之间的间隙越“薄”，即第二间隙45的厚度越小，更容易击穿放电产生弧光，进而更加敏感，基于现有的工艺设备，目前第二间隙45的厚度可以在毫米级别，该尺度能够减少弧光的散射，使得光纤的端面接收到更多的弧光，进一步提高了光耦合度。

当然，如果第一间隙44是规则的长方体，则对应的，扩张部42与中间部43垂直设置，形成垂直扩径的二级台阶结构，在此不做赘述。

此外，在优选的实施例中，中间部43为平板状，也即第二间隙45的厚度是均一的，其厚度最大值就是两个中间部43之间的间距。

在一些具体实施例中，如图3所示，电极板为盘状，中间部为位于该盘状电极板的中央的一平直板面，延伸部和扩张部环绕所述中间部设置。

图4示出了光纤连接器的三维轮廓示意图，光纤连接器是物理连接器结构，是光纤与其他设备之间进行可拆卸(活动)连接的器件，其主要功能是能够将光纤的端面精密组合在一起，进而在物理结构层面最大限度地发挥光纤接收光能量的面积，提高光传输的可靠性以及光耦合效率。

作为示例，光纤连接器为适应避雷器计数器的结构，直径小并设置有卡槽，与电极板之间的间隙相配合。

进一步的，为了避免对弧光产生散射、漫反射等，同时为了在已有工艺技术上最大限度地减薄第二间隙的厚度，中间部的内表面经过抛光处理，抛光处理后的中间部内表面光滑度高，能够避免弧光在凹凸不平的表面产生各种光学反射和折射现象导致降低光耦合度的问题，经过抛光处理的中间部能够进一步提高光耦合度。

在一些实施例中，所述电极板的材料为导电金属，导电金属可以是金属铜，也即电极板是金属铜片，铜片导电性和反光性能较好，并且成本较低，加工工艺难度低。

图5示出了外壳的工装示意图，外壳可以由金属材质制作，具有良好的导电性和屏蔽作用，同时外部环境尤其是阀厅内的电磁干扰不会对计数器内部造成影响。光纤连接器径向安装于一对电极板之间，光纤连接器如图3所示，可以有效接收放电时产生的弧光，弧光信号耦合至光纤并进行传输。光纤采用标准多模光纤，衰减小，传播距离远，通过光信号将避雷器动作状态传输至控制柜，可以实现高压端与低压端的有效隔离，确保安全性。

可以理解，本发明利用避雷器动作时电极板之间空气击穿，放电产生弧光的原理，将避雷器动作信号转化为光信号，通过光纤传输至控制柜。计数器不含任何电子元器件，仅通过金属结构和光纤无源器件，通过弧光放电将电信号转化为光信号，可以避免换流阀阀厅内电磁干扰对计数器产生干扰而导致的误报情况。其内部不含任何电子元器件，仅靠避雷器动作时一对电极板之间放电所产生的弧光，弧光信号耦合至光纤，再通过光纤将动作信号传输至控制柜，本发明结构轻巧，原理简单，由于不含任何电子元器件，仅通过金属结构件和光纤无源器件来实现，可以大大降低计数器受到电磁干扰的可能，提高光信号的可靠性，避免误报。同时，通过将电极板的中间部对应的间隙厚度低于端部间隙的厚度，进而在有限的空间内既能够使得光纤连接器接入，又能够最大限度地使得弧光耦合至光纤的效率提高，进而大幅度提高了光信号的可靠性，能够适用于高压直流输电换流阀。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求围之内。

Claims (10)

1.一种直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，包括：

外壳；

一对电极板，设于所述外壳内并相对设置，所述一对电极板与避雷器串联；以及

光纤连接器，与一光纤一端相连，所述光纤另一端与位于设定范围之外的控制柜连接；其中，

每个电极板包括两个端部和连接两个所述端部的中间部，所述一对电极板相对的每个端部之间形成第一间隙，其中一个所述第一间隙容纳所述光纤连接器，所述一对电极板的中间部之间形成第二间隙，所述第二间隙的厚度最大值不大于所述第一间隙的厚度最小值。

2.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述第二间隙的厚度在毫米级别。

3.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述中间部为平板状。

4.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述端部包括：

扩张部，与所述中间部一体连接并沿远离所述中间部的方向向外扩张；和

延伸部，与所述扩张部远离所述中间部的一端一体连接，并沿平行于所述中间部所在平面的方向延伸。

5.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述电极板的材料为导电金属。

6.根据权利要求1或3所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述中间部的内表面经过抛光处理。

7.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述外壳通过金属材料制作形成。

8.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述电极板为盘状，所述中间部为位于所述电极板中央的圆形板体。

9.根据权利要求1所述的直流输电换流阀用避雷器计数器，其特征在于，所述光纤为多模光纤。

10.一种高压直流输电换流阀用弧光放电式避雷器计数系统，其特征在于，包括如控制柜、光纤以及如权利要求1-9任一项所述的直流输电换流阀用避雷器计数器；其中，

所述直流输电换流阀用避雷器计数器中的光纤连接器连接所述光纤的一端，所述控制柜连接所述光纤的另一端，并且所述控制柜与所述避雷器计数器相距设定距离。

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