[發明專利]一種110kV晶閘管閥型可控避雷器裝置及驗證方法

在審

• 申請號: 201810479916.8
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108667001A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 陳秀娟;陳維江;賀子鳴;沈海濱
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司;國網山東省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02H9/04
• 分類號: H02H9/04;G01R31/00;G01R29/14
• 代理公司: 北京工信聯合知識產權代理有限公司 11266
• 代理人: 胡秋立

本發明公開了一種110kV晶閘管閥型可控避雷器裝置及驗證方法，包括：共同位于低壓端的受控元件模塊和晶閘管閥開關模塊，以及位于高壓端的固定元件模塊，當系統操作過電壓超過控制電壓閾值時，晶閘管閥型開關模塊導通，受控元件模塊被短接，固定元件模塊殘壓低，深度限制系統操作過電壓；在系統持續運行電壓、暫時過電壓和雷電過電壓下，晶閘管閥開關模塊斷開，受控元件模塊和固定元件模塊共同承受系統電壓或過電壓；利用晶閘管閥型可控避雷器裝置分別開展靜態電位分布試驗，在暫時過電壓、操作過電壓和雷電過電壓下的動作特性試驗，以及殘壓試驗，能夠有效驗證可控避雷器的工作原理的正確性，及其在各種過電壓下的動作準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及計量校準領域，并且更具體地，涉及一種110kV晶閘管閥型可控避雷器裝置及驗證方法。

背景技術

在特高壓輸電系統中，空氣間隙操作沖擊放電電壓的飽和特性更加顯著，深度降低操作過電壓水平對減小線路空氣間隙有至關重要的作用。操作過電壓從1.7pu下降到1.6pu，輸電線路空氣間隙就平均減小0.6m。此外，操作過電壓水平對輸變電設備的制造難度亦有一定影響，因此，深度降低操作過電壓倍數十分必要。

目前，降低操作過電壓主要采取2種方案：1)金屬氧化物避雷器和斷路器加裝合閘電阻2種措施聯合使用。兩者共同作用可將系統的最大相對地2％統計操作過電壓限制在1.6-1.7pu。但是，由于合閘電阻在運行可靠性和經濟性方面仍存在較大不足，斷路器加裝合閘電阻后機構復雜，大幅增加斷路器的運行風險，同時斷路器加裝合閘電阻后成本增加較多，電力系統運行部門和制造廠商均傾向于在系統條件允許的情況下斷路器不采用合閘電阻。2)當2個特高壓變電站之間的線路較短時，將避雷器額定電壓降低，也可以將系統操作過電壓限制在1.6-1.7pu。例如，淮南—南京—上海交流特高壓輸電工程中的最短線路段——蘇州-上海段的線路長度僅為60km，如果不采用斷路器加裝合閘電阻，僅采用金屬氧化物避雷器，須將金屬氧化物避雷器的額定電壓從目前的828kV降至804kV(額定電壓降低了3％)，避雷器的荷電率將從目前的0.77升高至0.79。但再長一點的線路，即使將避雷器額定電壓降至804kV也無法滿足要求。例如特高壓交流輸電線路長度為85.5km時，采用804kV的避雷器僅能將沿線過電壓降至1.74pu，仍然無法滿足要求，必須將避雷器的額定電壓降至更低，甚至需降至762kV(額定電壓降低了8％)才能滿足要求。此時避雷器的長期運行荷電率將從目前的0.77升高至0.83，從而使避雷器電阻片在正常運行條件下的老化速度加快，可靠性裕度大幅降低。而且使用762kV避雷器的前提條件還必須是將系統工頻過電壓限制在母線側1.2pu、線路側1.3pu，使用條件極其受限。

因此，研究一種自適應運行條件變化的操作過電壓柔性限制方法，該方法的核心內容是將在變電站線路側安裝可控避雷器和在線路中部安裝常規避雷器結合起來，深度降低操作過電壓，取消斷路器合閘電阻。可控避雷器技術是操作過電壓柔性限制方法的核心。

晶閘管閥型可控避雷器的結構示意圖如圖1所示，避雷器本體分為固定元件金屬氧化物避雷器2(Metal Oxide Arrester，MOA)和受控元件MOA1，控制單元(Control Unit，CU)由晶閘管閥和觸發控制系統組成，MOA1和CU并聯。晶閘管閥型可控避雷器的工作原理為：(1)操作過電壓下，K觸發導通，CU閉合，MOA1被短接，MOA2殘壓低，可深度降低系統操作過電壓。(2)系統持續運行電壓、暫時過電壓和雷電過電壓下，CU斷開，MOA1和MOA2共同承擔系統持續運行電壓、暫時過電壓和雷電過電壓。

為確定晶閘管型可控避雷器的工作原理的正確性，以及晶閘管閥型可控避雷器在操作過電壓、系統持續運行電壓、暫時過電壓和雷電過電壓下的動作準確性和可靠性，需要一種晶閘管閥型可控避雷器裝置并進行驗證試驗。

發明內容

本發明提出了一種110kV晶閘管閥型可控避雷器裝置及驗證方法，以解決如何對晶閘管閥型可控避雷器的可行性進行驗證的問題。