CN201498288U

CN201498288U - 一种特高压避雷器

Info

Publication number: CN201498288U
Application number: CN2009201625601U
Authority: CN
Inventors: 舒印彪; 陈国强; 菅雅弘; 千叶智基; 宋继军; 车文俊; 张晓星
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; PG Toshiba Langfang Arrester Co Ltd
Priority date: 2009-08-20
Filing date: 2009-08-20
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2019-08-20

Abstract

本实用新型公开了一种特高压避雷器，包括：安装支架，直立安装于地面上；多个单元节，相互串联成立柱式设置于所述安装支架上；每个单元节的瓷套内包括相互并联的沿避雷器轴向的多个电阻片柱，每个电阻片柱由多片电阻片叠合而成；在高压侧的第一个单元节和第二个单元节中还分别包括一个由多个电容串联而成的电容器柱，所述一个电容器柱与同一瓷套内所述多个电阻片柱并联；高压侧均压环，罩接在所述高压侧的第一个单元节顶部；接地侧均压环，设置于接地侧的第一个单元节底部的连接法兰和安装支架之间。本实用新型的特高压避雷器大大降低了电容的使用量，使整个避雷器的稳定性和可靠性提高。

Description

一种特高压避雷器

技术领域

本实用新型涉及特高压输电领域，尤其是涉及一种特高压避雷器。

背景技术

对交流特高压输变电工程而言，避雷器性能的优劣与系统过电压和绝缘配合的关系很大，直接影响了整个系统工程的造价和系统运行的可靠性。

目前，避雷器所使用的氧化锌电阻片平时都承受着系统的运行电压，为了保障避雷器的长期使用，有必要将每片电阻片上承受的电压都控制在允许值以下。氧化锌电阻片在承受系统电压的状态下，泄漏电流大部分为容量部分I_C，电阻部分I_R很少，电气性能上可视之为电容C_E。从电阻片到大地或者相邻构件由于存在杂散电容C_g，从电阻片上通过的泄漏电流通过杂散电容流到接地电位，电阻片上通过的电流是不均一的，这种倾向在高电压等级的避雷器中尤为显著。

公开号为CN201084558的专利申请文件所公开的特高压瓷套式避雷器，由5节外形尺寸相同的避雷器元件组成，每节避雷器元件的瓷套内设置有4柱电阻片，每柱电阻片由4个环形电阻片串套在一根柱状绝缘杆上串联而成，每两层电阻片间加均流电极；在靠近高压端的上面3节避雷器元件瓷套内还装有电容器，一节避雷器元件中的电容器分4组，分别与每柱电阻片并联，每组电容器由多片电容串联而成。

上述现有的特高压瓷套式避雷器中，包含的零件数量很多，其中就包括大量的电容。所述电容上长期承受着系统电压，但由于电容受周围温度的影响较大，导致整个避雷器的性能稳定性、可靠性很难保障；若将其中的电容全部换成高级别的性能稳定的电容，避雷器成本的增加是非常可观的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种特高压避雷器，以解决现有的特高压避雷器性能不稳定、可靠性差的问题。

本实用新型提供了一种特高压避雷器，包括：

安装支架，直立安装于地面上；

多个单元节，相互串联成立柱式设置于所述安装支架上；每个单元节的瓷套内包括相互并联的沿避雷器轴向的多个电阻片柱，每个电阻片柱由多片电阻片叠合而成；在高压侧的第一个单元节和第二个单元节中还分别包括一个由多个电容串联而成的电容器柱，所述一个电容器柱与同一瓷套内所述多个电阻片柱并联；

高压侧均压环，罩接在所述高压侧的第一个单元节顶部；

接地侧均压环，设置于接地侧的第一个单元节底部的连接法兰和安装支架之间。

优选的，所述单元节中的电阻片柱包括沿避雷器轴向等分的多段电阻片子柱，每段中的所述电阻片子柱相互并联，相邻两段的所述电阻片子柱相互串联；所述高压侧的第一个单元节和第二个单元节中的电容器柱包括与所述电阻片子柱相同段数的电容器子柱，且在所述高压侧的第一个单元节和第二个单元节中，除了在所述高压侧的第一个单元节中高压侧的第一段以外，每段中的电容器子柱与所在段中的电阻片子柱并联。

所述每段中的电阻片子柱相互并联的具体实现为：在每段电阻片子柱两端封装的两个绝缘板上穿设有与电阻片子柱对应的多个电极，同一所述绝缘板上的多个电极之间电连接。

所述电容器子柱与所在段中的电阻片子柱并联的具体实现为：所述电容器子柱的两端穿过所在段的两个绝缘板上的电容通孔，并且在所述电容通孔处与同一绝缘板上的所述电极电连接。

所述相邻两段的电阻片子柱相互串联的具体实现为：分属相邻两段且彼此临近的两个所述绝缘板上的多个电极对应电连接。

具体的，每个所述电阻片子柱由至少三根平行于所述避雷器轴线的绝缘杆紧贴电阻片子柱固定；每根所述绝缘杆的两个端部具有螺纹，所述端部穿过绝缘板并通过螺母固定在绝缘板上。

优选的，在相邻两个所述单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套外径大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套外径。

优选的，在相邻两个所述单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套壁厚大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套壁厚。

优选的，所述电容器子柱位于所述多个电阻片子柱之间。

优选的，所述电阻片呈圆柱体。

本实用新型的特高压避雷器，通过高压侧均压环和均压电容联合补充杂散电容，在高压侧的第一个单元节和第二个单元节中各使用一个电容器柱与多个电阻片柱并联，大大减少了电容的使用量；通过把每个单元节中的电阻片柱划分成多段，为需要补偿杂散电容的段，并联电容器子柱，可以进一步减少电容的使用量，提高整个系统的稳定性和可靠性。另外，本实用新型的每个电阻片子柱由多根绝缘杆进行固定，增加了每个段的机械性能，提高了抗震能力；通过合理的瓷套配置，降低了整个避雷器的重心，增强了遇到地震灾害时避雷器的抗弯折、抗倒伏能力。

附图说明

图1是本实用新型的特高压避雷器实施例的外观示意图；

图2是沿图1中X-X线的截面示意图；

图3是本实用新型的特高压避雷器内部的电阻片子柱和电容器子柱的连接关系示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型实施例作进一步详细的说明。

本实用新型提供了一种特高压避雷器的实施例，如图1所示，包括：安装支架10、单元节20、高压侧均压环30和接地侧均压环40。

所述安装支架10，直立安装于地面上。

多个单元节20，相互串联成立柱式设置于安装支架10上，每两个相邻单元节20通过导电的连接法兰50固定连接，高压侧的第一个单元节顶部的连接法兰50上接有高压侧接线板60。本实施例中以四个单元节为例进行说明，从上到下依次为第一单元节、第二单元节、第三单元节和第四单元节。请同时参见图2，每个单元节20的瓷套201内包括相互并联的沿避雷器1轴向的多个电阻片柱202，每个单元节20中的电阻片柱202优选为四个；每个电阻片柱202由多片电阻片叠合而成。第四单元节底部的连接法兰50上连接有接地端子70，本实施例采用内部绝缘。

所述电阻片呈圆柱体，因此每个电阻片柱202呈圆柱体。优选的，所述电阻片为高度小于外径的圆饼状。圆柱体的电阻片相对于环形电阻片而言，在保证电阻片侧面绝缘距离的基础上，减小了电阻片侧面绝缘的面积，降低了侧面放电的机率；本实用新型的电阻片提高了避雷器对大电流冲击的耐受能力和防爆性能。

在所述第一单元节和第二单元节中还分别包括一个由多个电容串联而成的电容器柱203，所述一个电容器柱203与同一单元节瓷套201内的多个电阻片柱202并联。

高压侧均压环30，罩接在第一单元节顶部。高压侧均压环30可以将高压均匀分散到罩住的电阻片上，缓和靠近高压端的电阻片严酷的工作环境。

接地侧均压环40，设置于所述第四单元节底部的连接法兰50和安装支架10之间，可以保护交流特高压变电站的高压并联电抗器、变压器及断路器等设备。

由于现有的避雷器为了确保高压侧均压环和接地侧均压环的距离，需将避雷器增高、大型化，因此制造困难、成本上升。本实施例的接地侧均压环是设置在连接法兰和安装支架之间，可以进一步拉长高压侧均压环和接地侧均压环之间的距离，由此能够缩短避雷器各单元节的瓷套长度，利于加工、控制成本。接地侧均压环缓和了安装支架上部的电场，可以防止局部放电的发生，还可缓和地上电场。

优选的，每个单元节20中的电阻片柱202包括沿避雷器1轴向等分的多段电阻片子柱2020，请参见图3，每段中的所述电阻片子柱2020相互并联，相邻两段的所述电阻片子柱2020相互串联，即段内并联后再段间串联。每个单元节20中的电阻片柱202优选等分为三段，每段的一个电阻片子柱2020包括的电阻片数为10～20片，第一单元节和第二单元节中的每个电阻片子柱2020优选包括20片电阻片，第三单元节和第四单元节中的每个电阻片子柱2020优选包括16片电阻片。

现有的电阻片柱每柱的电阻片数为4片，本实用新型的电阻片子柱2020每柱的电阻片数为10～20片，因此每个电阻片子柱2020中包含的电阻片数量大大增加。由于选择多组20片电阻片使各组的总电阻相等，比选择多组4片电阻片使各组的总电阻相等要容易得多，因此本实用新型中对电阻片的选片更加容易。采用电阻片子柱多片(10～20片)串联后分段短接并联的结构，使分流管理中对电阻片配组选片变得简单，且柱间电流分布更加均匀。通过试验证明电流分布不均匀系数小于5％。

所述第一单元节和第二单元节中的电容器柱203包括与所述电阻片子柱2020相同段数的电容器子柱2030，优选的，在所述第一单元节和第二单元节中，除了第一单元节高压侧的第一段以外，每段中的电容器子柱2030与该段中的电阻片子柱2020并联。

优选的，电容器子柱2030位于多个电阻片子柱2020之间，由此可以将电容表面的电场抑制的很低，能够有效抑制局部放电，提高了电容器子柱2030的可靠性。

具体的，所述每段中的电阻片子柱2020相互并联为：在每段的电阻片子柱2020两端封装的两个绝缘板204上穿设有与电阻片子柱对应的多个电极(图中未示出)，同一所述绝缘板204上的所述多个电极之间电连接。每段都包括两个绝缘板204封装在该段中电阻片子柱2020的两端。具体的，同一个绝缘板204上的电极之间可以通过短接片205相互电连接。所述绝缘板204的形状可以为抵顶在瓷套201内壁、使每个段不晃动的形状，优选的，绝缘板204为圆角矩形，除了可以使段在瓷套内不晃动，在装配时还留有间隙，便于操作。

在所述第一单元节和第二单元节中，除了第一单元节高压侧的第一段以外，每段的绝缘板204上还包括有与该段中的电容器子柱2030对应的电容通孔(图中未示出)，所述每段中的电容器子柱2030与所在段中的电阻片子柱2020并联具体为：所述电容器子柱2030的两端穿过所在段的两个绝缘板204上的电容通孔，并且在电容通孔处与同一绝缘板204上的所述电极电连接。具体的，所述电容通孔与电极通过短接片205电连接。

每个电容器子柱2030可以包括一个电容筒，多个电容通过顺次排放在电容筒中实现串联，优选的，每个电容筒中串联的电容为19枚。电容筒两端具有螺纹，在电容筒穿过绝缘板204后，可以使用螺母螺合在电容筒的螺纹上进行固定，并且电容筒在电容通孔处利用短接片205与绝缘板204上的其他电极电连接。

所述相邻两段的电阻片子柱2020相互串联具体可以为：分属相邻两段且彼此临近的两个绝缘板204上的多个电极对应电连接。具体的，相互邻近的两个绝缘板204，一个绝缘板204上的电极为突起，另一个绝缘板204上的电极带有凹陷，在彼此接触时可以通过插接的方式实现电连接，而绝缘板204不相互碰触；此种电连接方式可以保证良好的电接触，而且可以使相邻两段之间的位置关系更稳固。

通过将每个单元节中的电阻片柱并联，然后并联一柱电容器柱，由此大大削减了电容的使用量；由于高压侧均压环前端的环的部分可以设置的很深，因此可以用更少的电容来满足达到目标电位分布不均匀系数，通过将每个单元节中的电阻片柱进一步等分成多段，为需要补充杂散电容的电阻片子柱并联电容器子柱，可以进一步减少并联电容的数量；由此大大降低电容对避雷器整体性能稳定的影响；另外，由于避雷器上使用电容的数量已大大减少，若全部使用高级别的电容，所带来的额外成本也大大降低。

通过在高压端设置金属均压环，并针对电压分担系数超出目标值的电阻片并联部分电容，实现对电位分担不均匀的良好控制，增强避雷器性能的长期稳定性。实测证明采用本实用新型结构的最大电位分布不均匀系数仅为1.0584，在避雷器持续运行电压下荷电率小于85％。

优选的，本实施例中的每个电阻片子柱2020由至少三根平行于所述避雷器轴线的绝缘杆206紧贴电阻片子柱2020固定，优选的，每个电阻片子柱2020由六根绝缘杆206均匀围绕进行固定。每根绝缘杆206的两个端部具有螺纹，所述端部穿过绝缘板204并通过螺母固定在绝缘板204上，由此拉紧每个段中的两个绝缘板204，使电阻片之间以及电阻片和绝缘板204上的电极之间电接触良好。

与现有的避雷器相比，每个电阻片子柱由多根绝缘杆进行固定，提高了电阻片子柱的机械强度，而且分散了发生振动时绝缘杆内部的应力，由此，增强了避雷器在运输、地震等条件下抗震的安全性。

在相邻两个单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套外径大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套外径。优选的，所述第一单元节的瓷套外径A与第二单元节的瓷套外径B相等，所述第三单元节的瓷套外径C大于第一单元节的瓷套外径B，所述第四单元节的瓷套外径D大于第三单元节的瓷套外径C，即A＝B＜C＜D。上述设计是为了降低避雷器的重心，上部重量减轻、下部的机械应力在振动时相应减小，由此避雷器整体的抗震强度上升，在发生地震时可以降低避雷器折断和倒伏的概率，减小了损失；另外，单元节的外径按实际工作需要进行设计，节约了成本。

在相邻两个所述单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套壁厚大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套壁厚。更优选的，所述第一单元节与第二单元节的瓷套壁厚相等，所述第三单元节的瓷套壁厚大于第一单元节的瓷套壁厚，所述第四单元节的瓷套壁厚大于第三单元节的瓷套壁厚。该设计可以进一步降低避雷器的重心，提高避雷器整体的抗震能力。

通过试验证明本实用新型的每个电阻片子柱大电流冲击耐受能力为100kA以上，整体能量吸收能力40MJ以上。通过整只实测证明所述电阻片子柱整体可耐受0.36G的地震水平加速度，且没有任何损伤。

本实用新型的特高压避雷器，通过高压侧均压环和均压电容联合补充杂散电容，在高压侧的第一个单元节和第二个单元节中各使用一个电容器柱与多个电阻片柱并联，大大减少了电容的使用量；通过把每个单元节中的电阻片柱划分成多段，为需要补偿杂散电容的段，并联电容器子柱，可以进一步减少电容的使用量，提高整个系统的稳定性和可靠性；由于使用的电容大量减少，将全部电容更换为级别更高的电容所带来的附加成本也大大降低。另外，本实用新型的每个电阻片子柱由多根绝缘杆进行固定，增加了每个段的机械性能，提高了抗震能力；从上到下的单元节瓷套外径顺次增加，以及从上到下的单元节瓷套厚度顺次增加，有效降低了整个避雷器的重心，增强了遇到地震灾害时避雷器的抗弯折、抗倒伏能力，也降低了制造成本。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种特高压避雷器，其特征在于，包括：

安装支架，直立安装于地面上；

高压侧均压环，罩接在所述高压侧的第一个单元节顶部；

2.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述单元节中的电阻片柱包括沿避雷器轴向等分的多段电阻片子柱，每段中的所述电阻片子柱相互并联，相邻两段的所述电阻片子柱相互串联；

所述高压侧的第一个单元节和第二个单元节中的电容器柱包括与所述电阻片子柱相同段数的电容器子柱，且在所述高压侧的第一个单元节和第二个单元节中，除了在所述高压侧的第一个单元节中高压侧的第一段以外，每段中的电容器子柱与所在段中的电阻片子柱并联。

3.如权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述每段中的电阻片子柱相互并联的具体实现为：

在每段电阻片子柱两端封装的两个绝缘板上穿设有与电阻片子柱对应的多个电极，同一所述绝缘板上的多个电极之间电连接。

4.如权利要求3所述的避雷器，其特征在于，所述电容器子柱与所在段中的电阻片子柱并联的具体实现为：

所述电容器子柱的两端穿过所在段的两个绝缘板上的电容通孔，并且在所述电容通孔处与同一绝缘板上的所述电极电连接。

5.如权利要求3所述的避雷器，其特征在于，所述相邻两段的电阻片子柱相互串联的具体实现为：

分属相邻两段且彼此临近的两个所述绝缘板上的多个电极对应电连接。

6.如权利要求3所述的避雷器，其特征在于，每个所述电阻片子柱由至少三根平行于所述避雷器轴线的绝缘杆紧贴电阻片子柱固定；

每根所述绝缘杆的两个端部具有螺纹，所述端部穿过绝缘板并通过螺母固定在绝缘板上。

7.如权利要求1所述的避雷器，其特征在于，在相邻两个所述单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套外径大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套外径。

8.如权利要求7所述的避雷器，其特征在于，在相邻两个所述单元节中，靠近接地侧的单元节的瓷套壁厚大于或等于靠近高压侧的单元节的瓷套壁厚。

9.如权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述电容器子柱位于所述多个电阻片子柱之间。

10.如权利要求1-9任一项所述的避雷器，其特征在于，所述电阻片呈圆柱体。