專利名稱：：無均壓電容型500kV瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器，特別是涉及一種安裝在變電站內(nèi)、用于保護變電站設(shè)備的瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器。
背景技術(shù)：
：在電力系統(tǒng)，侵入變電站的雷電過電壓和系統(tǒng)內(nèi)部的操作過電壓時刻威脅著變電站內(nèi)的輸變電設(shè)備的安全運行，避雷器承擔(dān)了限制這些過電壓的作用。特別是20世紀80年代以來，金屬氧化物避雷器憑借其結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，保護特性優(yōu)良，運行更加安全可靠，迅速取代了傳統(tǒng)的碳化硅避雷器，在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。但500kV超高壓的避雷器，其結(jié)構(gòu)高度較大，在運行電壓下容易受到雜散電容的影響，而使避雷器內(nèi)部串聯(lián)的金屬氧化物電阻片軸線方向的電壓分布不均勻，電壓系數(shù)較大，部分電阻片存在因荷電率過高而容易老化、甚至?xí)l(fā)生熱崩潰的危險，一旦出現(xiàn)這樣的問題，就會導(dǎo)致避雷器故障而危及電力系統(tǒng)的安全運行。針對上述問題，傳統(tǒng)的做法是在避雷器的高壓端設(shè)置均壓環(huán)，并在其內(nèi)部的電阻片旁邊并聯(lián)均壓電容，補償雜散電容的影響，降低其電壓分布系數(shù)，使電阻片的運行荷電率較小。但是這樣做同時也帶來了避雷器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電場變?yōu)榉禽S對稱電場、外套管徑變大、成本較高和性能難以檢驗等問題，特別是均壓電容的故障也成為困擾金屬氧化物避雷器運行可靠性的主要問題。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種無均壓電容的瓷外套無間隙金屬3氧化物避雷器，該避雷器通過優(yōu)化均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得該避雷器的電壓分布系數(shù)滿足技術(shù)要求。為此，本實用新型提供一種瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器，該避雷器由均壓環(huán)、本體和絕緣底座串聯(lián)而成，所述本體由2ms方波的通流能力為2000A的金屬氧化物電阻片和覆蓋這些電阻片的瓷外套構(gòu)成，所述均壓環(huán)外徑為1900mm、深度為1190mm。采用這樣的結(jié)構(gòu)，雖然沒有使用均壓電容，但是通過電場計算和電壓分布試驗而優(yōu)化設(shè)計，調(diào)整均壓環(huán)的尺寸，使該避雷器的電壓分布系數(shù)滿足技術(shù)要求。所述本體為三段式結(jié)構(gòu)，包括第一本體、第二本體和第三本體；第一本體、第二本體和第三本體由金屬法蘭連接。該均壓環(huán)具有第一環(huán)、第二環(huán)和第三環(huán)，第一、第二、第三環(huán)都是由圓柱形金屬管材制成的，其中，第一環(huán)的管材的直徑為75mm,第二環(huán)、第三環(huán)的管材的直徑為90mm,第一環(huán)的外徑為800mm,第二環(huán)的外徑為1500mm,第三環(huán)的外徑為1900mm。第一環(huán)和第二環(huán)間由第一連接管材連接在一起，第二環(huán)和第三環(huán)間由第二連接管材連接在一起。在所述絕緣底座上還并聯(lián)有放電計數(shù)器。圖1為本實用新型500kV瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器的總裝結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式如圖l所示，避雷器10為一種500kV瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器，該避雷器10具有本體11、設(shè)置在本體11圖中上端(高壓端)的均壓環(huán)4、以及安裝在本體11的圖中下部(接地端)的絕緣底座6。此外，在絕緣底座6上還并聯(lián)有用來統(tǒng)計;改電次數(shù)的放電計數(shù)器9。本體ll由第一本體l、第二本體2和第三本體3構(gòu)成，這三個本體l、2、3之間通過金屬法蘭連接在一起。均壓環(huán)4、本體ll和絕緣底座6的總結(jié)構(gòu)高度為5775mm。雖然在圖中沒有表示出來，但是該第一本體l、第二本體2和第三本體3都是由瓷外套和在瓷外套內(nèi)部串聯(lián)的46片①95mmx21.5mm餅狀的電阻片。這些電阻片是金屬氧化物電阻片。這些電阻片的2ms方波的通流能力為2000A。該均壓環(huán)4具有第一環(huán)4a、第二環(huán)4b和第三環(huán)4c。第一、第二、第三環(huán)4a、4b、4c都是由圓柱形的管材制成的。此外，第一環(huán)4a的外徑為800mm，第二環(huán)4b的外徑為1500mm，第三環(huán)4c的外徑為1900mm。第一環(huán)4a和第二環(huán)4b間由三根第一連接管材4d連接在一起，第二環(huán)4b和第三環(huán)4c間由三根第二連接管材4e連接在一起。所以，均壓環(huán)4的最大外徑為1900mm，深度為1190mm。根據(jù)上述具體結(jié)構(gòu)，取消了傳統(tǒng)的均壓電容，優(yōu)化均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)，設(shè)定電壓分布系數(shù)不大于1.15為可以接受，則電阻片的最大荷電率為91.5%。在試驗中，制作一深度和直徑均可調(diào)整的均壓環(huán)，采用光纖電流法，對設(shè)計的避雷器進行電壓分布試驗。通過調(diào)整均壓環(huán)的沉降深度、直徑及結(jié)構(gòu)形式，獲得最優(yōu)方案的最大電壓分布系數(shù)可達1.056，小于技術(shù)要求的1.15，完全可滿足500kV避雷器技術(shù)條件對電壓分布特性的要求。依據(jù)實體模型，采用有限元ANSYS分析軟件對該無均壓電容型500kV資外套無間隙避雷器建立2-D模型，進行場強和電位分布演算，進一步證明所研制的避雷器的電壓分布系數(shù)滿足技術(shù)要求。在試驗中，避雷器所采用的①95mmx21.5mm電阻片通過了試驗電壓Uct荷電率為95%的加速老化試驗，且在動作負載試驗、工頻電壓耐受試驗中施加在比例單元上的升高的持續(xù)運行電壓Uc^的荷電率均不小于95%,試驗荷電率均大于實測荷電率，試驗嚴格有效,滿足技術(shù)要求。表1所示為根據(jù)GB11032標準和技術(shù)要求進行計算和實測的電阻片的荷電率。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>2該避雷器雖然取消傳統(tǒng)的均壓電容，但從實驗結(jié)果來看，通過優(yōu)化均壓環(huán)的設(shè)計，使避雷器的電壓分布系數(shù)滿足技術(shù)要求，且有較大的裕度。該避雷器具有結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，均壓效果良好，電壓分布系數(shù)小，運行安全可靠等優(yōu)點。此外，本實用新型涉及的6個型號無均壓電容型500kV瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器的主要參數(shù)見表2(見下頁)。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>該避雷器為上、中、下3節(jié)(即具有第一本體1、第二本體2和第三本體3),總高約5.7m;每節(jié)裝有46片餅狀電阻片(直徑巾95mm，厚度22.5mm),電阻片電容C平均值5為2.07nF,。=0.0017nF，則由電阻片電容的分散引起的電壓分布不均勻系數(shù)Kc=0.0054/2.09=0.0081。在金屬氧化物避雷器的上、中、下3節(jié)各取9個測點，測得最大電流為Imax=1.59mA(rms)，雜散電容引起的避雷器的電壓分布不均勻系數(shù)為Kv=0.031。進而，能夠根據(jù)下式即K=(l+Kv)(l+3Kc)-l可得避雷器電壓分布(最大)不均勻系數(shù)K-0.056。(或稱電壓分布系數(shù)最大值為1.056)所以，可以判斷該避雷器滿足要求。權(quán)利要求1.一種瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器，其特征在于，該避雷器由均壓環(huán)(4)、本體(11)和絕緣底座(6)串聯(lián)而成，所述本體(11)由2ms方波的通流能力為2000A的金屬氧化物電阻片和覆蓋這些電阻片的瓷外套構(gòu)成，該避雷器的結(jié)構(gòu)高度為5775mm，所述均壓環(huán)(4)外徑為1900mm、深度為1190mm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器，其特征在于，所述本體(ll)為三段式結(jié)構(gòu)，包括第一本體(l)、第二本體(2)和第三本體(3);第一本體(l)、第二本體(2)和第三本體(3)由金屬法蘭連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的避雷器，其特征在于，該均壓環(huán)(4)具有第一環(huán)(4a)、第二環(huán)(4b)和第三環(huán)(4c),該第一、第二、第三環(huán)(4a、4b、4c)都是由圓柱形金屬管材制成的，第一環(huán)(4a)的外徑為800mm,第二環(huán)(4b)的外徑為1500mm，第三環(huán)(4c)的外徑為1900mm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的避雷器，其特征在于，第一環(huán)(4a)和第二環(huán)(4b)間由第一連接管材(4d)連接在一起，第二環(huán)(4b)和第三環(huán)(4c)間由第二連接管材(4e)連接在一起。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的避雷器，其特征在于，在所述絕緣底座(6)上還并聯(lián)有放電計數(shù)器(9)。專利摘要本實用新型提供一種無均壓電容的瓷外套無間隙金屬氧化物避雷器。該避雷器通過優(yōu)化均壓環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得該避雷器在不使用均壓電容的情況下，和使用均壓電容的情況相比，其電壓分布系數(shù)仍能滿足技術(shù)和使用要求。該避雷器由均壓環(huán)(4)、本體(11)和絕緣底座(6)串聯(lián)而成，所述本體(11)由2ms方波的通流能力為2000A的金屬氧化物電阻片和覆蓋這些電阻片的瓷外套構(gòu)成，該本體的結(jié)構(gòu)高度為5775mm，所述均壓環(huán)(4)外徑為1900mm、深度為1190mm。文檔編號H01C7/12GK201397717SQ20092010779公開日2010年2月3日申請日期2009年5月4日優(yōu)先權(quán)日2009年5月4日發(fā)明者何廣昌,浩孫,張寶全,朱樹立申請人:中能電力科技開發(fā)有限公司