专利名称：一种无并联均压电容的特高压罐式避雷器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无并联均压电容的特高压罐式避雷器，尤其涉及一种新的无并联均压
电容的高压六氟化硫罐式结构(以下简称GIS)的罐式避雷器，属于电工设备技术领域。
背景技术：
氧化锌避雷器是电力系统过电压保护的关键器件，避雷器的过电压保护水平是电力系 统各种设备绝缘水平的基本决定因素。对特高压输电系统来说，由于系统电压等级很高，
相关设备制造的体积和造价、及其运行的可靠性，在很大程度上取决于系统的绝缘水平； 而系统绝缘配合的基础是系统在各种条件下的过电压水平，它是由特高压输电系统所用避 雷器的保护性能所直接决定的。
为了研制性能优异的特高压避雷器，需要解决其中涉及的诸多关键技术问题，包括高 性能的氧化锌压敏电阻片(简称氧化锌阀片、阀片)、多柱并联阀片电流分布均匀性、整 体电位分布均匀性、结构设计、绝缘性能、试验技术等等。其中，氧化锌避雷器整体电位 分布不均匀的情况会导致避雷器中靠近高压端的氧化锌阀片需要承受更大的持续运行电 压，阀片运行状态下的荷电率较高，更容易发生老化损坏，从而影响整支避雷器的工作可 靠性和使用寿命。为此，相关技术标准要求氧化锌避雷器整体的电位分布不均匀系数不超 过15%。
目前，特高压交流变电站主要采用GIS,因此避雷器也以GIS罐式避雷器为主。对于
特高压GIS罐式避雷器，由于避雷器两端电极之间需要承受非常高的持续运行电压，而避
雷器中氧化锌阀片芯体部分尺寸又非常细长，因此避雷器整体电位分布不均匀性的问题就
尤为突出和严重。对于避雷器整体电位分布不均匀性的问题，传统的改善措施是采用均压
环罩，以及并联均压电容。采用均压环罩的措施，环罩尺寸及其均压效果受到特高压GIS
罐式避雷器整体结构尺寸的限制；而并联均压电容的措施，不仅极大地增加了特高压GIS
罐式避雷器整体结构设计以及生产制造的难度，而且由于并联电容的长期耐压特性无法有
效保障，将成为影响特高压GIS罐式避雷器长期安全稳定运行的内在薄弱环节和安全隐患
发明内容
本发明的目的是提出一种无并联均压电容的特高压罐式避雷器，在避雷器整体电位分 布不均匀系数不超过15%的前提下，有效地简化特高压GIS罐式避雷器的结构设计，同时 提高避雷器内在的安全可靠性。
本发明提出的无并联均压电容的特高压罐式避雷器，包括避雷器罐体、阀片、阀片芯 棒、均压罩、固定法兰、径向绝缘支架和轴向绝缘支架，所述的阀片串叠在阀片芯棒上， 形成阀片柱，四个阀片柱的两端分别固定在两个固定法兰上，形成一节阔片芯体，多节阀
片芯体串联构成避雷器芯体；所述的避雷器罐体为卧式圆筒形结构，避雷器芯体置于避雷 器罐体的中心线上，避雷器芯体的一端通过固定法兰与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体 的中部通过径向绝缘支架与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体的另一端伸入均压罩内，并
通过固定法兰固定在均压罩的底部；均压罩通过轴向绝缘支架与避雷器罐体相对固定，均 压罩的顶部为均压环，均压罩与避雷器芯体同轴安装。 上述避雷器中，避雷器罐体的直径Da-1.8 2米。
上述避雷器中，均压罩的外径为Dv=900~1000毫米，均压罩的长度Hv=1500 ~1800毫米。
上述避雷器中，阀片的外径Dz^36 140毫米，内径dz二54 60毫米，厚度Hz二20 30毫米。
本发明提出的无并联均压电容的特高压罐式避雷器，其优点是
1、 本发明提出的避雷器，可以使得避雷器整体的电位分布不均匀性小于15%，因此 不再需要采用并联均压电容的辅助措施，从而有效的简化了特高压GIS罐式避雷器的结 构，降低了避雷器的生产制造难度和成本，同时提高了避雷器内在的安全可靠性。
2、 本发明提出的特高压GIS罐式避雷器，采用了高电压梯度的氧化锌压敏电阻阀片， 使得避雷器整体的体积和重量与已有技术相比大为减小，达到使用传统氧化锌压敏电阻阀 片的一半左右，从而进一步简化了特高压GIS罐式避雷器的结构，降低了产品成本。
因此本发明的避雷器具有很好的社会和经济效益。
图1是本发明提出的特高压罐式避雷器的结构示意图。 图2是图1的A—A剖视图。 图3是避雷器中阀片的示意图。
图1——图3中，1是避雷器罐体，2是均压罩，3是均压环，4是径向绝缘支架，5
是固定法兰，6是阀片，7是阀片芯棒，8是轴向绝缘支架。
具体实施例方式
本发明提出的无并联均压电容的特高压罐式避雷器，其结构如图l所示，包括避雷器 罐体l、阀片6、阀片芯棒7、均压罩2、固定法兰5、径向绝缘支架4和轴向绝缘支架8。 阀片6串叠在阀片芯棒7上，形成阀片柱，四个阀片柱的两端分别固定在两个固定法兰5 上，形成一节阔片芯体，多节阀片芯体串联构成避雷器芯体，其截面如图2所示。避雷器 罐体1为卧式圆筒形结构，避雷器芯体置于避雷器罐体1的中心线上，避雷器芯体的一端 通过固定法兰5与避雷器罐体1相对固定，避雷器芯体的中部通过径向绝缘支架4与避雷 器罐体l相对固定，避雷器芯体的另一端伸入均压罩2内，并通过固定法兰5固定在均压 罩2的底部。均压罩通过轴向绝缘支架8与避雷器罐体1相对固定，均压罩2的顶部为均 压环3，均压罩2与避雷器芯体同轴安装。
本发明的避雷器中，避雷器罐体l的直径Da可以为1.8 2米。均压罩的外径可以为 Dv=900~1000毫米，均压罩的长度Hv^l500 1800毫米。
本发明的避雷器中，阀片的结构如图3所示，阀片的外径Dz-136 140毫米，内径 dz=54 60毫米，厚度Hz二20 30毫米。阀片的压敏电压梯度Ez = 370 426 V/mm，方 波能力吸收密度Pz = 250 J/cm3以上。
本发明的避雷器罐体中，充有六氟化硫(SF6)气体，具有良好的绝缘和防污性能；径向 和轴向绝缘支架起到支撑氧化锌阔片芯体的作用。
本发明的一个实施例中，避雷器芯体由4节阀片芯体串联而成。从图2轴可以看出， 每节阀片芯体又由4个阀片柱构成，每个阀片柱由11700片氧化锌压敏电阻阀片串联构成； 串联氧化锌压敏电阻阀片柱采用穿入其内孔的阀片芯棒7进行固定，两节相邻的氧化锌阀 片芯体通过固定法兰5进行连接固定。
本申请人的相关研究成果表明减小避雷器中串联氧化锌阀片芯体的总体长度能够有 效改善避雷器整体电位分布的均匀性；采用高电压梯度的氧化锌阀片可以有效减小避雷器 中串联氧化锌阀片芯体的总体长度。进一步的研究表明避雷器中串联氧化锌阀片芯体的 总体长度不仅与阀片的电压梯度性能密切相关，而且还受制于特高压避雷器绝缘间距的基 本要求；而氧化锌压敏电阻阀片的电压梯度性能也受制于特高压避雷器通流容量的基本要 求。
以下是本发明的一个实施例，
避雷器罐体外套采用卧式圆筒形结构，直径Da-1.8m，内充有六氟化硫(SF6)气体。 氧化锌压敏电阻阀片的外径Dz-136mm，内径dz-54mm，厚度Hz-20mm。阀片
压敏电压梯度Ez = 370 V/mm，方波能力吸收密度Pz = 250 J/cm3。
避雷器芯体共有4节，每节芯体又分为4柱，每柱由38片氧化锌压敏电阻阀片串联
构成；串联氧化锌压敏电阻阀片柱采用穿入其内孔的环氧玻璃钢芯棒进行固定，两节氧化
锌阀片芯体通过法兰部分进行连接固定。
避雷器的均压罩的外径取Dv = 960 mm，罩入深度取Hv = 1600mm。 采用上述技术方案的特高压GIS罐式避雷器，在无并联均压电容的条件下，避雷器中
单个阀片承受的最大耐压偏差为13.83%，已经能够满足相关技术标准的要求。
权利要求
1、一种无并联均压电容的特高压罐式避雷器，其特征在于该避雷器包括避雷器罐体、阀片、阀片芯棒、均压罩、固定法兰、径向绝缘支架和轴向绝缘支架，所述的阀片串叠在阀片芯棒上，形成阀片柱，四个阀片柱的两端分别固定在两个固定法兰上，形成一节阀片芯体，多节阀片芯体串联构成避雷器芯体；所述的避雷器罐体为卧式圆筒形结构，避雷器芯体置于避雷器罐体的中心线上，避雷器芯体的一端通过固定法兰与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体的中部通过径向绝缘支架与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体的另一端伸入均压罩内，并通过固定法兰固定在均压罩的底部；均压罩通过轴向绝缘支架与避雷器罐体相对固定，均压罩的顶部为均压环，均压罩与避雷器芯体同轴安装。
2、 如权利要求1所述的避雷器，其特征在于其中所述的避雷器罐体的直径Df1.8 2米。
3、 如权利要求1所述的避雷器，其特征在于其中所述的均压罩的外径为Dv=900~1000 毫米，均压罩的长度Hv^500 1800毫米。
4、 如权利要求1所述的避雷器，其特征在于其中所述的阀片的外径D^136 140毫 米，内径dz-54 60毫米，厚度Hz二20 30毫米。
全文摘要
本发明涉及一种无并联均压电容的特高压罐式避雷器，属于电工设备技术领域。包括避雷器罐体、阀片、阀片芯棒、均压罩、固定法兰等。阀片串叠在阀片芯棒上，形成阀片柱，四个阀片柱的两端分别固定在两个固定法兰上，形成一节阀片芯体，多节阀片芯体串联构成避雷器芯体。避雷器芯体置于避雷器罐体的中心线上，避雷器芯体的一端通过固定法兰与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体的中部通过径向绝缘支架与避雷器罐体相对固定，避雷器芯体的另一端伸入均压罩内，并通过固定法兰固定在均压罩的底部。本发明避雷器使得避雷器整体的电位分布不均匀性小于15％，而且简化了特高压GIS罐式避雷器的结构，降低了产品成本。
文档编号H01C7/12GK101383209SQ20081022505
公开日2009年3月11日 申请日期2008年10月27日 优先权日2008年10月27日
发明者何金良, 波 张, 嵘 曾, 军 胡, 陈水明 申请人:清华大学