一种内置电流互感器的避雷器及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种内置电流互感器的避雷器及其使用方法，属于避雷器在线监测技术领域。技术方案是：绝缘筒或绝缘胶结构(3)的外面套有电流互感器(10)；电流互感器(10)的外面设有外部绝缘(2)；电流互感器(10)的电流互感器输出线(11)，与下法兰(5)上的电流互感器输出信号接口(12)连接。所述电流互感器输出接口，与外部测量表计或是避雷器在线监测仪表连接。本发明专利技术在不改变避雷器的参数性能和主体结构的前提下，排除影响运行电压下避雷器泄漏电流测量准确性和可靠性的因素，实现对运行电压下避雷器泄漏电流的准确测量，简化了避雷器安装形式，减少安装部件，提升避雷器在线监测的可靠性和准确性。

A type of lightning arrester with built-in current transformer and its use method

【技术实现步骤摘要】
一种内置电流互感器的避雷器及其使用方法
本专利技术涉及一种内置电流互感器的避雷器及其使用方法，用于防止电力系统雷电过电压及避雷器在线监测，属于避雷器及其在线监测

技术介绍
避雷器是电力系统中非常重要的一种过电压防护设备，用于防止电力系统雷电过电压。因为具有非线性系数小、保护特性好、能量吸收能力强、通流能力大、结构简单和稳定性好等优点，目前氧化锌避雷器应用最为广泛。氧化锌避雷器的结构一般如附图1所示。图中，1为上法兰，金属材质，导电；2为外部绝缘，一般为瓷质或硅橡胶；3为绝缘筒或绝缘胶结构，在加强绝缘的同时，增加结构强度；4为氧化锌阀片叠加形成的避雷器阀芯；15为电极，金属材质，导电，连接避雷器阀芯和下法兰；5为下法兰，金属材质，导电。正常运行时，氧化锌避雷器通过上法兰接入电力系统，通过下法兰接入接地网。氧化锌阀片具有极为优越的非线性特性。正常工作电压下氧化锌阀片电阻值很高，近似于一个绝缘体，流过避雷器阀芯的电流很小。而在过电压作用下，氧化锌阀片的电阻变成很小，雷电流可以通过阀芯流入大地。避雷器常见的缺陷是阀片老化和受潮。当避雷器发生这些缺陷后，最典型的特征是运行电压下流过阀片的泄漏电流增大，特别是泄漏电流的阻性分量更加灵敏和准确。《电力设备预防性试验规程》（DL/T596）规定，“运行电压下交流泄漏电流，测量值与初始值比较有明显变化时应加强监测，当阻性电流增加1倍时，应停电检查”。运行电压下泄漏电流全电流与阻性电流的测试，可以通过带电测试的方法完成。但带电测试是周期性开展的，不能实时监测泄漏电流的数据。因此氧化锌避雷器一般都配合安装了泄漏电流在线监测仪表作为在线监测手段，具体安装方法如附图2所示。图中，1为上法兰，金属材质，导电；2为外部绝缘，一般为瓷质或硅橡胶；3为绝缘筒或绝缘胶结构，在加强绝缘的同时，增加结构强度；4为避雷器阀芯，由氧化锌阀片叠加形成；5为下法兰，金属材质，导电；15为电极，金属材质，导电，连接避雷器阀芯和下法兰；6为支撑绝缘子，不导电；7为避雷器架构，用于支撑避雷器，材质一般为水泥或钢材；8为接地引下线，金属材质，导电，连接接地网；9为避雷器泄漏电流在线监测仪表。13为金属导体，将泄漏电流从避雷器下法兰5引入避雷器泄流电流在线监测仪表9。正常运行时，在运行电压的作用下，泄漏电流从避雷器阀芯4通过电极15流至下法兰5。由于支撑绝缘子6不导电，泄漏电流只能通过金属导体13流至避雷器泄漏电流在线监测仪表9。避雷器泄漏电流在线监测仪表9，根据流过的电流显示泄漏电流数值。泄漏电流流过避雷器泄漏电流在线监测仪表9后，经过接地引下线8，流入接地网。避雷器泄漏电流在线监测仪表9显示的避雷器运行电压下泄漏电流，需要运维人员定期进行抄录、比对和判断，依然无法实现实时监测。于是又出现了具有通讯功能的避雷器泄漏电流在线监测仪表，通过通讯功能将测量到的泄漏电流数值发送到上位机进行实时计算和判断。还有一种方法，就是在附图2中增加一个穿心型电流互感器，让金属导体13穿心通过这一电流互感器，利用电流互感器测量流过金属导体13中的电流，电流互感器输出电流接入通讯模块并发送给上位机进行实时计算和判断。上述的避雷器结构和对应的运行电压下避雷器泄漏电流在线监测方法存在着固有的问题。上述的方法能够正常、准确的测量运行电压下避雷器泄漏电流的前提是，流过金属导体13和避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流与流过避雷器阀芯4的电流完全一致。但实际工作中，却存在着一些干扰因素，其中最重要的是支撑绝缘子6的绝缘特性和外部绝缘2的污秽情况。支撑绝缘子6的绝缘特性如果不好，会产生分流，造成流过金属导体13和避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流与流过避雷器阀芯4的电流不一致。避雷器外部绝缘2的外表面上一般会有一定程度的污秽，在避雷器运行电压的作用下，会有电流流过外部绝缘2的外表面，一般称其为污秽电流。一般情况下，污秽越严重污秽电流越大，特别是在雨雪天气下，污秽电流往往可以达到很高的数值。污秽电流最终也要通过下法兰5，流过金属导体13和避雷器泄漏电流在线监测仪表9，造成流过金属导体13和避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流与流过避雷器阀芯4的电流不一致。附图3是上述问题的等效电路图。图中R1为避雷器氧化锌阀芯4的等效电阻，R2为外部绝缘2污秽的等效电阻，R3为支撑绝缘子6的等效电阻，9为避雷器泄漏电流在线监测仪表，I1为流过避雷器阀芯4的电流，I2为流过避雷器外部绝缘2表面的污秽电流，I3为流过支撑绝缘子6的电流，I为流过避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流。由图可知，I=I1+I2-I3。当避雷器外部绝缘表面干燥洁净时，I2非常小；当避雷器支撑绝缘子6绝缘良好时，I3非常小；这时I基本上等于I1，可以认为流过避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流，即为流过避雷器阀芯4的电流。但当避雷器外部绝缘存在较严重污秽，甚至叠加雨雪天气时，污秽电流I2数值会变得很大，此电流流过避雷器泄漏电流在线监测仪表9，造成避雷器泄漏电流在线监测仪表9检测到的电流大于流过避雷器阀芯4的电流。当避雷器支撑绝缘子6绝缘不好时，R3变小，I3变大，会造成避雷器泄漏电流在线监测仪表9检测到的电流小于流过避雷器阀芯4的电流。上述两种情况在实际工作中经常发生，给准确判断避雷器健康状况带来了困扰，也是各种避雷器在线监测功能正确发挥作用的瓶颈。究其原因，这是避雷器结构与对应的避雷器在线监测设备配合，固有的缺陷。因为流过金属导体13的电流与流过避雷器泄漏电流在线监测仪表9的电流始终是同一个电流，因此利用电流互感器测量金属导体13上的电流实现避雷器泄漏电流在线监测的方法，也存在上述固有的缺陷。中国专利技术专利号CN201310381377.1，涉及一种可无线监测避雷。其主要内容是在避雷器阀芯原有阀片的下部插入一组低压氧化锌阀片，同时在该组低压氧化锌阀片的上下端分别设置铜电极，在避雷器外部绝缘护套内装设包含取电、电量检测、射频收发、信号处理等功能模块的环形电路。环形电路输入端分别与两个铜电极相连，形成低压氧化锌阀片与环形电路的并联回路，该并联回路同时与原有的避雷器氧化锌阀片形成串联回路。该专利认为正常运行时，低压氧化锌阀片阻值远远大于环形电路的输入阻抗，因此绝大部分电流将流过环形电路，并认为这一电流近似等于运行电压下避雷器的泄漏电流。环形电路中的电量检测模块采集这一电流，信号处理模块对电量检测模块的采样值进行计算得到电流数值，射频收发模块将相应的计算信息发送给接收装置，从而实现避雷器的在线监测。这一专利的实现存在如下几个问题。第一，在原有的避雷器氧化锌阀片下部插入一组低压氧化锌阀片，并通过低压氧化锌阀片两端的铜片连接环形电路的做法，其实质是利用原有氧化锌阀片和低压氧化锌阀片形成串联电路进行分压。由于氧化锌阀片本身是一种非线性元件，同时不同的氧化锌阀片的阻值及非线性特性并不完全相同，这种串联分压取得的数值离散性很高，而且测量的精确度无法得到保证。第二，在原有避雷器氧化锌阀片下部插入一组低压氧化锌阀片，不可避免的会改变原有避雷器的工作参数和特性。第三，环形电路主要由电子元件组成，考虑到运行环境的因素，环形电路的使用寿命远远小于避雷器本体的使用寿命。将环形电路置于避雷器绝缘外护套内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内置电流互感器的避雷器，其特征在于：包含上法兰(1)、外部绝缘(2)、绝缘筒或绝缘胶结构(3)、避雷器阀芯(4)、下法兰(5)、电极(15)、电流互感器(10)、电流互感器输出线(11)和电流互感器输出信号接口(12)；上法兰(1)与下法兰(5)之间设有避雷器阀芯(4)，避雷器阀芯(4)下面设有电极(15)，电极(15)设置在下法兰(5)上面，避雷器阀芯(4)和电极(15)外面设有绝缘筒或绝缘胶结构(3)，绝缘筒或绝缘胶结构(3)的外面套有电流互感器(10)；电流互感器(10)的外面设有外部绝缘(2)；电流互感器(10)的电流互感器输出线(11)，与下法兰(5)上的电流互感器输出信号接口(12)连接。

【技术特征摘要】
1.一种内置电流互感器的避雷器，其特征在于：包含上法兰(1)、外部绝缘(2)、绝缘筒或绝缘胶结构(3)、避雷器阀芯(4)、下法兰(5)、电极(15)、电流互感器(10)、电流互感器输出线(11)和电流互感器输出信号接口(12)；上法兰(1)与下法兰(5)之间设有避雷器阀芯(4)，避雷器阀芯(4)下面设有电极(15)，电极(15)设置在下法兰(5)上面，避雷器阀芯(4)和电极(15)外面设有绝缘筒或绝缘胶结构(3)，绝缘筒或绝缘胶结构(3)的外面套有电流互感器(10)；电流互感器(10)的外面设有外部绝缘(2)；电流互感器(10)的电流互感器输出线(11)，与下法兰(5)上的电流互感器输出信号接口(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种内置电流互感器的避雷器，其特征在于：所述的电流互感器，采用穿心型电流互感器，电流互感器具有测量微小电流的能力；所述电流互感器输出接口，与外部测量表计或是避雷器在线监测装置连接。3.根据权利要求1或2所述的一种内置电流互感器的避雷器，其特征在于：所述的电流互感器，应布置在避雷器底部，由下法兰支撑，水...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘书宇，
申请(专利权)人：甘书宇，
类型：发明
国别省市：河北,13