CN210403390U - 避雷器及输电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种避雷器及输电系统，涉及电力设备技术领域，用于提高避雷器的散热效率，使避雷器能够在输电电压等级不断提升的输电系统或者其他输电系统中以高荷电率长时间正常运行。该避雷器包括多个电阻阀片及多个金属散热器，电阻阀片与金属散热器依次交替叠加构造出避雷器芯柱，每个金属散热器设有内部通道，多个金属散热器的内部通道通过管路依次连通，形成具有入口和出口的冷却通道。通过本实用新型的技术方案，提高了避雷器的散热效率，使避雷器的电阻阀片不易发生热损坏。

Description

避雷器及输电系统

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种避雷器及输电系统。

背景技术

目前，避雷器主体通常由环氧树脂与硅橡胶绝缘子层层包裹封闭。由于避雷器结构密闭，导致避雷器内的热量不能及时散发，散热效率极低。进而导致避雷器内的零部件容易因温度过高而老化或者损坏，而且限制了避雷器的荷电率。因此现有的避雷器难以适应输电电压等级的不断提升，难以在输电系统中以高荷电率持续长时间正常运行，同时降低避雷器的老化损耗和故障率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种避雷器及输电系统，用于提高避雷器的散热效率，以提高避雷器的荷电率，使避雷器能够在输电电压等级不断提升的输电系统中以高荷电率长时间正常运行，同时降低避雷器的老化损耗和故障率。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的第一方面提供了一种避雷器，该避雷器包括多个电阻阀片及多个金属散热器，电阻阀片与金属散热器依次交替叠加构造出避雷器芯柱，每个金属散热器设有内部通道，多个金属散热器的内部通道通过管路依次连通，形成具有入口和出口的冷却通道。

可选地，金属散热器包括金属盘管，金属盘管的管内为内部通道。

可选地，金属盘管包括依次连通的第一管段、U形管段与第二管段，第一管段和第二管段呈螺旋状环绕U形管段设置。

可选地，避雷器还包括设置于金属盘管与电阻阀片之间的金属导热定位件，金属导热定位件面向金属盘管的表面设有凹槽连接部，金属盘管嵌入凹槽连接部。

可选地，避雷器还包括设置于金属导热定位件与电阻阀片之间的导热密封材料。

可选地，多个金属散热器的内部通道通过管路自上而下依次连通，入口位于最上层的金属散热器上，出口位于最下层的金属散热器上。

可选地，多个金属散热器之间的各个管路分别位于避雷器芯柱的不同侧。

可选地，避雷器还包括绝缘壳体，绝缘壳体内安装有避雷器芯柱。

可选地，避雷器还包括：进水管，一端与入口连接，另一端延伸至绝缘壳体外；出水管，一端与出口连接，另一端延伸至绝缘壳体外。

可选地，冷却器，设置于进水管上，冷却器用于对流经进水管的冷却液进行冷却。

基于上述避雷器的技术方案，本实用新型的第二方面提供了一种输电系统，该输电系统包括换流阀塔，换流阀塔上设有水冷循环管路；至少一个如上述任一项技术方案中的避雷器，每个避雷器的冷却通道接入水冷循环管路中。

与现有技术相比，本实用新型提供的避雷器及输电系统具有如下有益效果：

本实用新型提供的避雷器，包括多个电阻阀片及多个金属散热器，通过将各个电阻阀片与各个金属散热器依次交替叠加，构造出避雷器芯柱，该避雷器芯柱能够连接在电网与地线之间，用以保护电器设备免受高瞬态过电压危害。由于该避雷器芯柱的每个金属散热器设有内部通道，且多个内部通道通过管路依次连通，形成具有一个入口和一个出口的冷却通道，因此可以通过入口向冷却通道内通入冷却水，使冷却水流经各个金属散热器，通过各个金属散热器与相应的电阻阀片进行换热，然后通过出口将换热后的冷却水排出至冷却通道外。通过上述方案，能够使电阻阀片上的热量迅速散发，大幅提高避雷器的散热效率，从而有效降低电阻阀片的温度，使避雷器不易因温度过高而损坏，进而使该避雷器能够在输电电压等级不断提升的输电系统中以高荷电率长时间正常稳定的运行。此外，该避雷器的冷却通道还能够通过入口与出口接入换流阀塔的水冷循环管路，这也就是说，避雷器的冷却通道可以与换流阀塔的水冷循环管路一体集成，可以利用水冷循环管路中的冷却水对避雷器芯柱的电阻阀片进行冷却，从而方便统一管理冷却水的流动循环，实现对避雷器和换流阀塔所在输电系统的水冷循环管路进行统一控制。

本实用新型提供的输电系统所能实现的有益效果，与上述技术方案提供的避雷器所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的一个实施例的避雷器的结构示意图；

图2为本实用新型的一个实施例的金属盘管的结构示意图；

图3为本实用新型的另一个实施例的避雷器的结构示意图；

图4为本实用新型的一个实施例的金属导热定位件的结构示意图；

图5为本实用新型的一个实施例的输电系统的结构示意图；

图6为本实用新型的另一个实施例的输电系统的结构示意图。

附图标记：

10-避雷器， 102-电阻阀片， 104-金属散热器，

106-绝缘壳体， 108-进水管， 110-出水管，

112-金属盘管， 114-U形管段， 116-第一管段，

118-第二管段， 120-金属导热定位件， 122-第一连接管，

124-第二连接管， 126-第一电极， 128-第二电极，

130-凹槽连接部， 20-换流阀塔， 202水冷循环管路，

1081-冷却器。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本实用新型实施例提供的避雷器及输电系统进行详细描述。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的避雷器10包括多个电阻阀片102及多个金属散热器104，电阻阀片102与金属散热器104依次交替叠加构造出避雷器芯柱，每个金属散热器104设有内部通道，多个金属散热器104的内部通道通过管路依次连通，形成具有入口和出口的冷却通道。

本实用新型提供的避雷器10，包括多个电阻阀片102及多个金属散热器104，通过将各个电阻阀片102与各个金属散热器104依次交替叠加，构造出避雷器芯柱，该避雷器芯柱能够连接在电网与地线之间，用以保护电器设备免受高瞬态过电压危害。由于该避雷器芯柱的每个金属散热器104设有内部通道，且多个内部通道通过管路依次连通，形成具有入口和出口的冷却通道，因此可以通过入口向冷却通道内通入冷却水，使冷却水流经各个金属散热器104，通过各个金属散热器104与相应的电阻阀片102进行换热，然后通过出口将换热后的冷却水排出至冷却通道外。通过上述方案，能够使电阻阀片102上的热量迅速散发，大幅提高避雷器10的散热效率，从而有效降低电阻阀片102的温度，使避雷器10不易因温度过高而损坏，进而使该避雷器10能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间正常稳定的运行。此外，该避雷器10的冷却通道还能够通过入口与出口接入换流阀塔20的水冷循环管路202，这也就是说，避雷器10的冷却通道可以与换流阀塔20的水冷循环管路202一体集成，可以利用水冷循环管路202中的冷却水对避雷器芯柱的电阻阀片102进行冷却，从而方便统一管理冷却水的流动循环，实现对避雷器10和换流阀塔20所在输电系统的水冷进行统一控制。

值得一提的是，随着特高压输电技术的不断发展，结合电网换相换流阀(LineCommutated Converter，以下简称为LCC)以及电压源型换流阀(Voltage SourceConverter，以下简称为VSC)的输电系统已成为电网运行不可缺少的一部分。例如，在输电系统的一种常见结构中，其逆变侧通常设有级联的至少一级LCC以及至少一级VSC。其中，LCC用于承载高压段电压，比如400kV～800kV。VSC用于承载低压段电压，比如0kV～400kV。该输电系统中的LCC对受端交流系统的依赖性较强，容易在受端交流系统出现交流故障时，发生换相失败，电压跌落为零，形成短路通路。而VSC在受端交流系统出现交流故障时并无电流通路形成，也就使得LCC会对级联的VSC进行电压电流转移，对VSC内的电容进行充电。因此随着故障电流的增大，VSC内的电容上的电压会迅速增大。通过将该避雷器设置于上述输电系统中，由于该避雷器散热效率高，具有较高的荷电率，在持续工作状态下的电流可以更大，残压更低，泄流效果更好，使得VSC上承载的电压电流不易超过其耐压耐流能力，改善了对VSC的保护效果。

另外，本方案通过在避雷器10内部使用金属散热器104，一方面实现对电阻阀片102进行冷却，另一方面可以代替现有的避雷器在相邻两个电阻阀片之间设置的铝垫块，具有结构简单，实用性高的优点。

上述金属散热器104作为电压电流的传输介质，通常采用铜或铝材料等导电材料制作形成。

示例性的，如图2所示，金属散热器104包括金属盘管112，金属盘管的管内为上述内部通道。金属盘管112的形状包括但不限于螺旋形、N形、S形等。

在该实施例中，通过设置金属散热器104包括金属盘管112，具有结构简单、换热效率高、便于安装和维护的优点，而且提高了冷却水流动时的稳定性和可靠性，不易出现堵塞现象，进而能够迅速有效的将电阻阀片102上的热量散带走，提高避雷器的耐电压作用。

作为一种可能的设计，如图2所示，金属盘管112包括依次连通的第一管段116、U形管段114与第二管段118，第一管段116和第二管段118呈螺旋状环绕U形管段114设置。

本方案中，由依次连通的第一管段116、U形管段114与第二管段118构成金属盘管112，金属盘管112的第一管段116和第二管段118呈螺旋状环绕U形管段114设置，通过上述方案有利于使电阻阀片102上的热量均匀散发，不易出现电阻阀片102局部温度过高的现象，从而能够更好的对避雷器10进行保护，使避雷器10的电阻阀片102不易因高温而损坏。

在一些实施例中，参见图3和图4，避雷器10还包括设置于金属盘管112与电阻阀片102之间的金属导热定位件120，金属导热定位件120面向金属盘管112的表面设有凹槽连接部130，金属盘管112嵌入凹槽连接部130。示例性的，凹槽连接部130的截面形状呈U形、V形、W形或者半圆弧形。

在该实施例中，通过在金属盘管112与电阻阀片102之间设置金属导热定位件120，并在金属导热定位件120面向金属盘管112的表面设置凹槽连接部130，使金属盘管112嵌入凹槽连接部130中，一方面便于安装和固定金属盘管112，另一方面增大了金属盘管112与金属导热定位件120之间的接触面积，从而有利于增大金属盘管112与电阻阀片102之间的传热面积，提高电阻阀片102的热量散发速度。

作为一种可能的设计，凹槽连接部130的深度小于或等于金属盘管112的半径，金属盘管112嵌入凹槽连接部130后，金属盘管112与金属导热定位件120之间不易发生相对晃动。

在一些实施例中，避雷器10还包括设置于金属导热定位件120与电阻阀片102之间的导热密封材料。例如导热硅脂、等热硅胶等。值得指出的是，导热密封不影响金属导热定位件120与电阻阀片102之间的电连接，其可以设置成格栅形、圆环形或其他不规则环形。

在该实施例中，通过在金属导热定位件120与电阻阀片102之间设置导热密封材料，进一步增大了金属导热定位件120与电阻阀片102之间的接触面积，从而进一步提高了电阻阀片102的热量散热速度，使电阻阀片102不易因温度过高而损坏。

作为一种可能的设计，参见图1和图3，多个金属散热器104的内部通道通过管路自上而下依次连通，入口位于最上层的金属散热器104上，出口位于最下层的金属散热器104上。

在该实施例中，通过将多个金属散热器104的内部通道通过管路自上而下依次连通，并在最上层的金属散热器104上设置入口，在最下层的金属散热器104上设置出口，能够使冷却水自上而下依次流经各个金属散热器104，稳定有效的对各个电阻阀片102进行冷却，使各个电阻阀片102不易出现局部稳定过高的现象。

需要说明的是，本实施例中，可以在最上层的金属散热器104上设置一个入口，也可以在最上层的金属散热器104上设置多个入口。在仅设置一个入口的情况下，通过打开、关闭或调节该一个入口的截面大小，便于对冷却水进行控制；在设置有多个入口的情况下，可以使更多的冷却水，或者不同类型的冷却水同时进入内部通道中，从而可以提高换热效果，进一步降低各个电阻阀片102的温度。相应的，本实施例中，可以在最下层的金属散热器104上设置一个出口，也可以在最下层的金属散热器104上设置多个出口。在仅设置一个出口的情况下，通过打开、关闭或调节该一个出口的截面大小，便于对冷却水进行控制；在设置有多个出口的情况下，可以使更多的冷却水，或者不同类型的冷却水从内部通道中排出，从而可以提高换热效果，进一步降低各个电阻阀片102的温度。

在一些实施例中，参见图1和图3，多个金属散热器104之间的各个管路分别位于避雷器芯柱的不同侧。

在该实施例中，通过设置多个金属散热器104之间的各个管路分别位于避雷器芯柱的不同侧，使整个避雷器芯柱不易出现单侧温度过高现象，便于对各个电阻阀片102进行有效的冷却，不易出现某一电阻阀片102温度过高的现象。

作为一种可能的设计，参见图3，中间的任一金属散热器104与其上层的金属散热器104之间的管路为第一连接管122、与其下层的金属散热器104之间的管路为第二连接管124，第一连接管122和第二连接管124分别设置于避雷器芯柱的相对两侧。而且为了缩短管路布置，还可以设置第一连接管122及第二连接管124均与避雷器芯柱的轴线平行。

在一些实施例中，多个金属散热器104之间的各个管路分别与相应的电阻阀片102接触。本实施例中，进一步提高了散热效率，使电阻阀片102不易出现温度过高的现象。

在一些实施例中，参见图2，各个金属散热器104的内部通道的进液口和排液口分别位于避雷器芯柱的轴线的相对两侧。本实施例中，通过将内部通道的进液口和排液口分别设置在不同位置，能够改善电阻阀片102散热不均匀的现象。

在一些实施例中，参见图1和图3，避雷器10还包括绝缘壳体106，绝缘壳体106内安装有避雷器芯柱。

在该实施例中，通过设置绝缘壳体106，将避雷器芯柱安装于绝缘壳体106内，能够对避雷器芯柱进行保护，使避雷器芯柱不易受到外界环境的干扰，灰尘、污水等各种杂质不易附着在避雷器芯柱的表面，提高了避雷器芯柱的安全性和可靠性。

示例性的，绝缘壳体106可为采用环氧树脂材料制作的环氧树脂壳体，或为采用陶瓷材料制作的瓷质壳体；当绝缘壳体106为环氧树脂壳体时，环氧树脂壳体上可套设硅橡胶伞裙，环氧树脂壳体可与硅橡胶伞裙一体成型；当绝缘壳体106为瓷质壳体时，瓷质壳体上可套设瓷质伞裙，瓷质壳体可与瓷质伞裙一体成型。

在一些实施例中，避雷器10还包括与避雷器10芯体轴向方向的两端分别连接的第一电极126和第二电极128，第一电极126和第二电极128分别延伸至绝缘壳体106外。

在该实施例中，通过设置第一电极126和第二电极128，便于将避雷器10与外部设备连接，例如便于将避雷器10连接在电网与地线之间，即实现将避雷器10中的多个电阻阀片102串联于电网与地线之间，用以保护电器设备免受高瞬态过电压危害。

在一些实施例中，参见图2和图3，避雷器10还包括：进水管108，一端与入口连接，另一端延伸至绝缘壳体106外；出水管110，一端与出口连接，另一端延伸至绝缘壳体106外。

在该实施例中，通过设置进水管108的一端与入口连接，进水管108的另一端延伸至绝缘壳体106外，并设置出水管110的一端与出口连接，出水管110的另一端延伸至绝缘壳体106外，便于通过进水管108和出水管110连接外部水路，例如换流阀塔20的水冷循环管路202等，方便性、实用性和可靠性都比较高。

其中，进水管108可以选用PVDF(polyvinylidene fluoride)水管，出水管110也可以选用PVDF水管。

在一些实施例中，如图3所示，避雷器10还包括：冷却器1081，设置于进水管108上，冷却器1081用于对流经进水管108的冷却液进行冷却。其中，冷却液可以是冷却水、也可以是其它具有冷却作用的液体，此处不做具体限定。

示例性的，冷却器1081可以包括环形外壳和设置于环形外壳内的冰块，通过将环形外壳套装在进水管108上，即可实现对流经进水管108的冷却液进行冷却。

又示例性的，冷却器1081可以为热交换装置，该热交换装置包括两条通道，一条通道与进水管108串联，另一条通道接入外部制冷剂，从而可以通过制冷剂与流经进水管108中的冷却液进行热交换，实现对流经进水管108的冷却液进行冷却。上述两条通道可以直接相邻设置，也可以将其中一条通道设置呈环形，使呈环形的通道套设于另一条通道外。需要说明的是，这两条通道之间可以实现热交换即可，此处不做具体限定。

另一方面，参见图5和图6，本实用新型的实施例提供了一种输电系统，该输电系统包括换流阀塔20，换流阀塔20上设有水冷循环管路202；至少一个如上述任一项技术方案中的避雷器10，每个避雷器10的冷却通道接入水冷循环管路202中。

本实用新型提供的输电系统，每个避雷器10的冷却通道可以通过入口与出口接入换流阀塔20的水冷循环管路202，或者通过进水管108和出水管110接入换流阀塔20的水冷循环管路202，这也就是说，避雷器10的冷却通道可以与换流阀塔20的水冷循环管路202一体集成，可以利用水冷循环管路202中的冷却水对避雷器芯柱的电阻阀片102进行冷却，从而方便统一管理冷却水的流动循环，实现对避雷器10和换流阀塔20所在输电系统的水冷进行统一控制。

作为一种可能的设计，多个金属散热器104之间用高纯型PVDF水管串联连接，绝缘壳体106的顶部进水、底部出水，管内水与阀冷系统(即换流阀塔20的水冷循环管路202)水共用，单柱水路及金属散热器104布置参见图1。

示例性的，在单个筒内布置有多柱避雷器10，各柱避雷器10之间的水路并联(参见图6)，并采用对角布置方式，即多柱避雷器10依次排列，各柱避雷器10均上端进水、下端出水，有利于减少各支水路的流量偏差，提高各柱避雷器10的冷却效果。

在使用时，若需要50～100柱避雷器10，则可以设置20～40个筒，并将各筒之间的水路串联或并联。

综上，本实用新型提供的避雷器10在用于输电系统时，无需单独设置水冷系统，通过在阀冷设计时将冷却容量及流量进行相应的调整，进阀厅主水管分支路引入避雷器10冷却通道，即可与阀冷系统(即换流阀塔20的水冷循环管路202)共用冷却水。

值得一提的是，上述实施例中提到的冷却水可以为高纯度水，其电导率小于或等于0.3μs/cm。为了确保冷却水对电阻阀片102的冷却效率，在上述实施例的基础上，可选的，在进水管108上设置液体泵，利用液体泵增加进入冷却通道内冷却水的压力，能够加快冷却水在冷却通道内的输送流动，从而确保冷却水对电阻阀片102的冷却效率。此外，可选的，本实施例在进水管108上设置流量控制器，在出水管110上设置温度检测仪，还可以利用流量控制器对冷却水的流量和流速进行即时控制，以满足电阻阀片102在不同温度时的冷却需求。需要补充的是，流量控制器可采用流量控制阀或节流阀等。

为了实现自动化控制，在上述实施例的基础上，可选的，还设置有自动控制单元，将自动控制单元的输入端与上述温度检测仪信号连接，以通过温度检测仪获取出水管110处冷却水的温度；将自动控制单元的输出端分别与上述液体泵和上述流量控制器信号连接，以根据其所获取的出水管110处冷却水的温度，对液体泵和流量控制器的工作状态进行自动控制，进而对冷却水的流量和流速进行自动控制。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种避雷器，其特征在于，所述避雷器包括多个电阻阀片及多个金属散热器，所述电阻阀片与所述金属散热器依次交替叠加构造出避雷器芯柱，每个所述金属散热器设有内部通道，多个所述金属散热器的内部通道通过管路依次连通，形成具有入口和出口的冷却通道。

2.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述金属散热器包括金属盘管，所述金属盘管的管内为所述内部通道。

3.根据权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述金属盘管包括依次连通的第一管段、U形管段与第二管段，所述第一管段和所述第二管段呈螺旋状环绕所述U形管段设置。

4.根据权利要求2所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器还包括设置于所述金属盘管与所述电阻阀片之间的金属导热定位件，

所述金属导热定位件面向所述金属盘管的表面设有凹槽连接部，所述金属盘管嵌入所述凹槽连接部。

5.根据权利要求4所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器还包括设置于所述金属导热定位件与所述电阻阀片之间的导热密封材料。

6.根据权利要求1所述的避雷器，其特征在于，多个所述金属散热器的内部通道通过管路自上而下依次连通，入口位于最上层的所述金属散热器上，所述出口位于最下层的所述金属散热器上。

7.根据权利要求6所述的避雷器，其特征在于，多个所述金属散热器之间的各个管路分别位于所述避雷器芯柱的不同侧。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器还包括绝缘壳体，所述绝缘壳体内安装有所述避雷器芯柱。

9.根据权利要求8所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器还包括：

进水管，一端与所述入口连接，另一端延伸至所述绝缘壳体外；

出水管，一端与所述出口连接，另一端延伸至所述绝缘壳体外。

10.根据权利要求9所述的避雷器，其特征在于，所述避雷器还包括：

冷却器，设置于所述进水管上，所述冷却器用于对流经所述进水管的冷却液进行冷却。

11.一种输电系统，其特征在于，包括换流阀塔及至少一个如权利要求1～10中任一项所述的避雷器，所述换流阀塔上设有水冷循环管路，每个所述避雷器的冷却通道接入所述水冷循环管路。

Images