CN201397717Y - 无均压电容型500kV瓷外套无间隙金属氧化物避雷器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无均压电容的瓷外套无间隙金属氧化物避雷器。该避雷器通过优化均压环的结构设计，使得该避雷器在不使用均压电容的情况下，和使用均压电容的情况相比，其电压分布系数仍能满足技术和使用要求。该避雷器由均压环(4)、本体(11)和绝缘底座(6)串联而成，所述本体(11)由2ms方波的通流能力为2000A的金属氧化物电阻片和覆盖这些电阻片的瓷外套构成，该本体的结构高度为5775mm，所述均压环(4)外径为1900mm、深度为1190mm。

Description

无均压电容型500kV瓷外套无间隙金属氧化物避雷器

技术领域

本实用新型涉及一种瓷外套无间隙金属氧化物避雷器，特别是涉及一种安装在变电站内、用于保护变电站设备的瓷外套无间隙金属氧化物避雷器。

背景技术

在电力系统，侵入变电站的雷电过电压和系统内部的操作过电压时刻威胁着变电站内的输变电设备的安全运行，避雷器承担了限制这些过电压的作用。特别是20世纪80年代以来，金属氧化物避雷器凭借其结构简单，动作灵敏，保护特性优良，运行更加安全可靠，迅速取代了传统的碳化硅避雷器，在电力系统中得到了广泛的应用。

但500kV超高压的避雷器，其结构高度较大，在运行电压下容易受到杂散电容的影响，而使避雷器内部串联的金属氧化物电阻片轴线方向的电压分布不均匀，电压系数较大，部分电阻片存在因荷电率过高而容易老化、甚至会发生热崩溃的危险，一旦出现这样的问题，就会导致避雷器故障而危及电力系统的安全运行。

针对上述问题，传统的做法是在避雷器的高压端设置均压环，并在其内部的电阻片旁边并联均压电容，补偿杂散电容的影响，降低其电压分布系数，使电阻片的运行荷电率较小。但是这样做同时也带来了避雷器结构复杂、电场变为非轴对称电场、外套管径变大、成本较高和性能难以检验等问题，特别是均压电容的故障也成为困扰金属氧化物避雷器运行可靠性的主要问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种无均压电容的瓷外套无间隙金属氧化物避雷器，该避雷器通过优化均压环的结构设计，使得该避雷器的电压分布系数满足技术要求。

为此，本实用新型提供一种瓷外套无间隙金属氧化物避雷器，该避雷器由均压环、本体和绝缘底座串联而成，所述本体由2ms方波的通流能力为2000A的金属氧化物电阻片和覆盖这些电阻片的瓷外套构成，所述均压环外径为1900mm、深度为1190mm。

采用这样的结构，虽然没有使用均压电容，但是通过电场计算和电压分布试验而优化设计，调整均压环的尺寸，使该避雷器的电压分布系数满足技术要求。

所述本体为三段式结构，包括第一本体、第二本体和第三本体；第一本体、第二本体和第三本体由金属法兰连接。

该均压环具有第一环、第二环和第三环，第一、第二、第三环都是由圆柱形金属管材制成的，其中，第一环的管材的直径为75mm，第二环、第三环的管材的直径为90mm，第一环的外径为800mm，第二环的外径为1500mm，第三环的外径为1900mm。第一环和第二环间由第一连接管材连接在一起，第二环和第三环间由第二连接管材连接在一起。

在所述绝缘底座上还并联有放电计数器。

附图说明

图1为本实用新型500kV瓷外套无间隙金属氧化物避雷器的总装结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，避雷器10为一种500kV瓷外套无间隙金属氧化物避雷器，该避雷器10具有本体11、设置在本体11图中上端(高压端)的均压环4、以及安装在本体11的图中下部(接地端)的绝缘底座6。此外，在绝缘底座6上还并联有用来统计放电次数的放电计数器9。

本体11由第一本体1、第二本体2和第三本体3构成，这三个本体1、2、3之间通过金属法兰连接在一起。均压环4、本体11和绝缘底座6的总结构高度为5775mm。

虽然在图中没有表示出来，但是该第一本体1、第二本体2和第三本体3都是由瓷外套和在瓷外套内部串联的46片Φ95mm×21.5mm饼状的电阻片。这些电阻片是金属氧化物电阻片。这些电阻片的2ms方波的通流能力为2000A。

该均压环4具有第一环4a、第二环4b和第三环4c。第一、第二、第三环4a、4b、4c都是由圆柱形的管材制成的。

此外，第一环4a的外径为800mm，第二环4b的外径为1500mm，第三环4c的外径为1900mm。第一环4a和第二环4b间由三根第一连接管材4d连接在一起，第二环4b和第三环4c间由三根第二连接管材4e连接在一起。

所以，均压环4的最大外径为1900mm，深度为1190mm。

根据上述具体结构，取消了传统的均压电容，优化均压环的结构，设定电压分布系数不大于1.15为可以接受，则电阻片的最大荷电率为91.5％。

在试验中，制作一深度和直径均可调整的均压环，采用光纤电流法，对设计的避雷器进行电压分布试验。通过调整均压环的沉降深度、直径及结构形式，获得最优方案的最大电压分布系数可达1.056，小于技术要求的1.15，完全可满足500kV避雷器技术条件对电压分布特性的要求。

依据实体模型，采用有限元ANSYS分析软件对该无均压电容型500kV瓷外套无间隙避雷器建立2-D模型，进行场强和电位分布演算，进一步证明所研制的避雷器的电压分布系数满足技术要求。

在试验中，避雷器所采用的Φ95mm×21.5mm电阻片通过了试验电压Uct荷电率为95％的加速老化试验，且在动作负载试验、工频电压耐受试验中施加在比例单元上的升高的持续运行电压Uc*的荷电率均不小于95％，试验荷电率均大于实测荷电率，试验严格有效，满足技术要求。

表1所示为根据GB11032标准和技术要求进行计算和实测的电阻片的荷电率。

表1：

该避雷器虽然取消传统的均压电容，但从实验结果来看，通过优化均压环的设计，使避雷器的电压分布系数满足技术要求，且有较大的裕度。该避雷器具有结构简单，安全可靠，均压效果良好，电压分布系数小，运行安全可靠等优点。

此外，本实用新型涉及的6个型号无均压电容型500kV瓷外套无间隙金属氧化物避雷器的主要参数见表2(见下页)。

表2

Y20WZ-444/1106W型号的无间隙金属氧化物避雷器，在持续运行电压Uc＝324kV下，采用光纤-电流法进行电压分布试验，判断其电压分布系数是否满足要求。

该避雷器为上、中、下3节(即具有第一本体1、第二本体2和第三本体3)，总高约5.7m；每节装有46片饼状电阻片(直径φ95mm，厚度22.5mm)，电阻片电容C平均值C为2.07nF，σ＝0.0017nF，则由电阻片电容的分散引起的电压分布不均匀系数Kc＝0.0054/2.09＝0.0081。

在金属氧化物避雷器的上、中、下3节各取9个测点，测得最大电流为I_max＝1.59mA(rms)，杂散电容引起的避雷器的电压分布不均匀系数为K_v＝0.031。

进而，能够根据下式即：

K＝(1+Kv)(1+3Kc)-1

可得避雷器电压分布(最大)不均匀系数K＝0.056。(或称电压分布系数最大值为1.056)

所以，可以判断该避雷器满足要求。

Claims (5)

1.一种瓷外套无间隙金属氧化物避雷器，其特征在于，该避雷器由均压环(4)、本体(11)和绝缘底座(6)串联而成，所述本体(11)由2ms方波的通流能力为2000A的金属氧化物电阻片和覆盖这些电阻片的瓷外套构成，该避雷器的结构高度为5775mm，所述均压环(4)外径为1900mm、深度为1190mm。

2.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述本体(11)为三段式结构，包括第一本体(1)、第二本体(2)和第三本体(3)；第一本体(1)、第二本体(2)和第三本体(3)由金属法兰连接。

3.根据权利要求1或2所述的避雷器，其特征在于，该均压环(4)具有第一环(4a)、第二环(4b)和第三环(4c)，该第一、第二、第三环(4a、4b、4c)都是由圆柱形金属管材制成的，第一环(4a)的外径为800mm，第二环(4b)的外径为1500mm，第三环(4c)的外径为1900mm。

4.根据权利要求3所述的避雷器，其特征在于，第一环(4a)和第二环(4b)间由第一连接管材(4d)连接在一起，第二环(4b)和第三环(4c)间由第二连接管材(4e)连接在一起。

5.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，在所述绝缘底座(6)上还并联有放电计数器(9)。

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