[發明專利]高性能低殘壓特高壓避雷器的實現方式

在審

• 申請號: 201811380886.1
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109637763A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 何金良;孟鵬飛;胡軍;谷山強;萬帥;譚進;許衡;徐華;邵先軍;周志成
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司;國網浙江省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司
• 主分類號: H01C7/12
• 分類號: H01C7/12;H01C17/00
• 代理公司: 天津市尚儀知識產權代理事務所(普通合伙) 12217
• 代理人: 薛陽

一種高性能低殘壓特高壓避雷器的實現途徑,包括降低施主密度、提高晶界表面態密度、降低晶粒電阻率、降低晶粒尺寸、提高晶粒尺寸均勻性，所述降低晶粒電阻率的措施是通過降低殘壓梯度來降低ZnO壓敏電阻殘壓比，所述降低施主密度、提高晶界表面態密度、降低晶粒尺寸、提高晶粒尺寸均勻性均是通過提高參考電壓梯度來降低ZnO壓敏電阻的殘壓比。其有益效果是：研制性能優異的特高壓避雷器，縮短避雷器的長度并改善避雷器的電位分布，高電壓梯度的ZnO閥片。

技術領域

本發明涉及配電設備領域，特別是一種高性能低殘壓特高壓避雷器的實現方式。

背景技術

我國從七十年代開始自行研制ZnO避雷器及閥片，八十年代從國外引進ZnO避雷器及閥片的生產技術，主要是日本的配方和技術。經過消化吸收引進的配方和技術，以及兩個五年計劃的科技攻關，我國ZnO避雷器及閥片的制造技術已經基本達到國際水平。目前國內電力系統中實際掛網運行的500 kV電壓等級的ZnO避雷器，進口和國產產品幾乎各占一半；此外，國產750 kV電壓等級的ZnO避雷器也已研制成功并投入運行。由此可見，國內ZnO避雷器的生產制造廠商已經具備了自主研制和生產特高壓避雷器的基礎和能力，國家電網公司也因此將特高壓避雷器的研制和生產任務交給了西電、撫瓷等國內主力的避雷器生產制造廠商。

特高壓避雷器研制的關鍵是開發能夠完全滿足特高壓系統過電壓保護要求的高性能ZnO閥片。借鑒日本特高壓避雷器閥片以及新型高電壓梯度閥片的研究途徑，目前國內廠商基本上準備了兩套特高壓避雷器閥片的研制方案：

-第一套方案采用目前已有的500 kV電壓等級的傳統性能ZnO閥片的基本配方和工藝，進行必要的改進，并通過更多、更大尺寸的閥片進行串聯和并聯的方式，來滿足特高壓避雷器的應用需求。

-第二套方案研制高電壓梯度的新型高性能ZnO閥片，用于特高壓避雷器的應用需求，能夠使得特高壓避雷器的結構設計和綜合性能相比第一套方案有非常顯著的提升。

第一套方案采用目前已有的500 kV電壓等級的傳統性能ZnO閥片進行改進，與特高壓避雷器的實際應用需求相比，該方案閥片在性能方面存在的主要問題在于殘壓比和通流容量還不夠理想。據了解，在引進日本配方和技術的基礎上通過自主研制改進，目前國內廠商生產的ZnO閥片的殘壓比（8/20 μs、20 kA標稱放電電流條件下，相對于直流參考電壓）已經從初期的1.7左右，下降到1.6左右，但離特高壓避雷器要求的1.45還存在差距。對于第一套研制方案，相關廠商是在長期生產制造實際所采用的配方和工藝基礎上進行局部的性能改進，并且可以借鑒日本特高壓避雷器閥片研制方案相關的一些公開資料。

與第一套方案相比，第二套方案研制高電壓梯度的新型高性能ZnO閥片，是更高一個層次的研制目標。該方案研制的新型高性能閥片能夠有效減小特高壓避雷器的體積和重量，改進特高壓避雷器的結構設計、降低生產制造難度和成本，并改善特高壓避雷器整體的電位分布、提高避雷器自身及被保護電力系統安全運行的可靠性，具有重大的經濟和社會效益。但是，第二套研制方案目前尚沒有充分的可供借鑒的公開資料，需要國內生產制造廠商完全獨立自主地進行探索性的研究，無疑具有更大的難度。

除了相關生產制造廠商，國內部分科研院校的研究者也開展過新型高性能ZnO壓敏電阻的研究工作，但從公開的研究成果來看，大都是在實驗室內進行小尺寸試品的研究，并且僅關注于ZnO閥片個別性能參數指標的提高，而沒有全面地考慮ZnO閥片綜合性能參數是否能夠達到避雷器實際應用必需的基本技術指標。