一种可控避雷器控制回路的设计方法技术

本发明专利技术公开一种可控避雷器控制回路的设计方法，包括：确定每级球间隙的工作电压满足的不等式条件；进行多次击穿试验，确定球间隙的工作电压与球间隙的间隙距离的第一对应关系等式；预设球间隙的级数，根据不等式条件，计算得到预设球间隙的级数对应的球间隙的工作电压的范围；根据球间隙的工作电压的范围，通过第一对应关系等式，计算得到球间隙的间隙距离的范围；若球间隙的间隙距离的范围位于球间隙的间隙距离的预设范围内，则确定当前的预设球间隙的级数为触发型真空多级串联球间隙的级数。本发明专利技术完成对避雷器可控部分的有效开断控制，实现降低避雷器正常工作时荷电率、过电压出现时操作过电压水平的功能。压出现时操作过电压水平的功能。压出现时操作过电压水平的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种可控避雷器控制回路的设计方法


[0001]本专利技术涉及避雷器
，尤其涉及一种可控避雷器控制回路的设计方法。

技术介绍

[0002]过电压是电力系统防护最为关键的问题之一，它的产生会对电气设备的绝缘造成严重损害，给国民经济造成巨大损失，因此过电压保护是整个电力系统安全运行的重要保障。避雷器作为过电压保护装置是电力系统保护当中最为重要的装置，其中氧化锌避雷器因为拥有优良的保护特性和优异的能量吸收能力等优点已经逐渐取代其它避雷器，作为限制雷电过电压与操作过电压的主要设备。但当电压等级升高时，过电压对电气设备绝缘水平的影响更大，而在特高压电力系统中，操作过电压是决定电力设备绝缘水平的关键因素，需要深度降低操作过电压水平来有利于系统绝缘配合和降低输变电设备制造难度。虽然氧化锌避雷器在防止过电压方面效果良好，但就经济性和可靠性而言，仍然存在着一些不足之处。国家的特高压输电系统中，避雷器最好满足低残压的要求，但这会使避雷器的运行荷电率升高，另外，由于避雷器的高度较高，会影响电网对地的杂散电容，进一步增加电阻电压分布不均的问题，从而增加了电阻的工作荷电率，降低了氧化锌避雷器的可靠性。国家目前在1000KV线路等级采用的最多的降低操作过电压倍数的措施，是采用金属氧化物避雷器配合带合闸电阻的断路器，但这种方法在经济性和安全性存在诸多不足，加装带合闸电阻的断路器，造价非常高昂，还会增加结构和控制的复杂性，带有合闸电阻的断路器爆炸现象也时有发生。因此，传统的降低操作过电压的方法，已经无法满足目前国家特高压电压等级关于限制操作过电压的需求，故而对现有避雷器技术进行改造和升级，对特高压输电系统的安全运行有着至关重要的意义。
[0003]操作过电压柔性限制法中的特高压可控避雷器技术为限制操作过电压提供了新的思路。特高压可控避雷器是一种不同于传统避雷器的新型装置，它可以通过动态改变金属氧化物避雷器的伏安特性来限制过电压。目前，可控避雷器技术路线有：间隙型可控避雷器，其以密闭或非密闭气体间隙作为控制元件，间隙一般采用强制触发型间隙，通过注入等离子体实现触发导通，其响应速度快，为微秒量级，可用于限制系统中出现的各种操作过电压。间隙型开关的动作特性非常容易受气候条件的影响，导致开关的动作不稳定，当间隙暴露在大气条件下，空气中的杂质以及飞禽等容易导致间隙的异常击穿。此外，大气条件下球隙开关的灭弧能力很弱，这将会导致间隙击穿以后的工频续流电流无法消除，这将导致在操作过电压、雷电过电压过后，可控避雷器的状态无法自动恢复到正常态，结果有可能严重降低可控避雷器固定部分的实际使用寿命。因此，现有技术缺少设计合理的间隙结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种可控避雷器控制回路的设计方法，以解决现有技术缺少设计合理的间隙结构的问题。
[0005]本专利技术实施例包括如下的技术方案：
[0006]一种可控避雷器控制回路的设计方法，所述串联球间隙为触发型真空多级串联球间隙，并连接在可控避雷器触发回路中，所述方法包括：
[0007]根据避雷器的额定电压，预设大小的直流对应的所述避雷器的参考电压，以及，所述避雷器可控部分的额定电压与所述避雷器可控部分和固定部分的额定电压之和的比值，确定每级球间隙的工作电压满足的不等式条件；
[0008]对所述触发型真空多级串联球间隙进行多次击穿试验，确定所述球间隙的工作电压与所述球间隙的间隙距离的第一对应关系等式；
[0009]按照从小到大的顺序，依次预设球间隙的级数，根据所述不等式条件，计算得到所述预设球间隙的级数对应的所述球间隙的工作电压的范围；
[0010]根据所述球间隙的工作电压的范围，通过所述第一对应关系等式，计算得到所述球间隙的间隙距离的范围；
[0011]若所述球间隙的间隙距离的范围位于所述球间隙的间隙距离的预设范围内，则确定当前的所述预设球间隙的级数为所述触发型真空多级串联球间隙的级数。
[0012]这样，本专利技术实施例，可设计得到结构简单的触发型真空多级串联球间隙，可完成对可控避雷器可控部分的有效开断控制，实现降低避雷器正常工作时荷电率、过电压出现时操作过电压水平的功能。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本专利技术实施例的可控避雷器控制回路的设计方法的流程图；
[0015]图2是本专利技术实施例的可控避雷器触发回路的示意图；
[0016]图3是本专利技术一具体实施例的对触发型真空多级串联球间隙进行多次击穿试验的试验结果图；
[0017]图4是本专利技术一具体实施例得到的触发型真空多级串联球间隙的示意图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]本专利技术实施例的串联球间隙采用触发型真空多级串联球间隙。该触发型真空多级串联球间隙连接在可控避雷器触发回路中。如图2所示，该触发回路包括如下的结构：避雷器、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C0、取能电阻R、全桥整流回路BR、触发二极管SK、脉冲升压变压器TR和触发型真空多级串联球间隙G。避雷器由串联的避雷器的固定部分MOA1和避雷器的可控部分MOA2组成。触发型真空多级串联球间隙G由依次串联的第一级触发型真空球间隙G1～第n级真空球间隙Gn组成。第一电容C1并联在避雷器的固定部分MOA1的两
端，第一电容C1作为避雷器的固定部分MOA1的均压电容。第二电容C2并联在避雷器的可控部分MOA2的两端，第二电容C2作为避雷器的可控部分MOA2的均压电容。取能电阻R与第二电容C2串联，并且取能电阻R并联在全桥整流回路BR的两端，取能电阻R作为工频电压和脉冲电压的取能电阻，全桥整流回路BR对回路电流进行全桥整流。第三电容C0并联在全桥整流回路BR的输出端，第三电容C0起到储能作用。触发二极管SK的两端分别与第三电容C0和脉冲升压变压器TR的低压侧串联。脉冲升压变压器TR的高压侧与触发型真空多级串联球间隙G的第一级球间隙G1的触发电极连接。触发型真空多级串联球间隙G的最后一级球间隙Gn与全桥整流回路BR连接。
[0020]与大气条件相比，本专利技术实施例的球间隙采用真空环境。真空球间隙下的电弧更易熄灭，且真空环境下的放电间隙可以克服大气环境下球间隙开关存在的种种问题。
[0021]此外，由于真空下，间隙击穿电压与间隙距离关系的特殊性，真空间隙的绝缘强度随着间隙距离增加到一定值后不再随其线性变化，因此一般单个真空间隙耐受电压等级比较低，而采用多个真空短间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控避雷器控制回路的设计方法，其特征在于，所述串联球间隙为触发型真空多级串联球间隙，并连接在可控避雷器触发回路中，所述方法包括：根据避雷器的额定电压，预设大小的直流对应的所述避雷器的参考电压，以及，所述避雷器可控部分的额定电压与所述避雷器可控部分和固定部分的额定电压之和的比值，确定每级球间隙的工作电压满足的不等式条件；对所述触发型真空多级串联球间隙进行多次击穿试验，确定所述球间隙的工作电压与所述球间隙的间隙距离的第一对应关系等式；按照从小到大的顺序，依次预设球间隙的级数，根据所述不等式条件，计算得到所述预设球间隙的级数对应的所述球间隙的工作电压的范围；根据所述球间隙的工作电压的范围，通过所述第一对应关系等式，计算得到所述球间隙的间隙距离的范围；若所述球间隙的间隙距离的范围位于所述球间隙的间隙距离的预设范围内，则确定当前的所述预设球间隙的级数为所述触发型真空多级串联球间隙的级数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述不等式条件为：其中，U
r
表示所述避雷器的额定电压，U
i
表示所述避雷器的预设大小为i的直流对应的参考电压，U
d
表示所述球间隙的工作电压，U
T
表示触发型真空多级串联球间隙的触发电压，K表示所述避雷器可控部分的额定电压与所述避雷器可控部分和固定部分的额定电压之和的比值，n表示串联的球间隙的级数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述确定每级球间隙的工作电压满足的不等式条件的步骤，包括：根据所述避雷器的额定电压，所述避雷器的预设大小的直流对应的参考电压，以及，所述避雷器可控部分的额定电压与所述避雷器可控部分和固定部分的额定电压之和的比值，确定所述球间隙的工作电压满足的第一条件为1.15KU
r
<U
d
<0.95KU
i
；当所述避雷器出现过电压时，在所述触发回路作用下，通过所述第一条件确定所述球间隙的工作电压满足的第二条件为当所述避雷器处于正常工作状态时，通过所述第一条件确定所述球间隙的工作电压满足的第三条件为根据所述第二条件和所述第三条件，确定...

【专利技术属性】
技术研发人员：周秀，相中华，郭贤珊，乔光尧，陈秀娟，田天，林磊，李芳义，卢甜甜，罗艳，白金，宋仕军，李秀广，何宁辉，潘亮亮，徐玉华，刘海涛，任勇，姚晖，韩春雷，范海兵，潘瑞龙，周国伟，袁晓辉，赵国亮，程喆，李卫国，赵霞，
申请(专利权)人：国网智能电网研究院有限公司中国电力科学研究院有限公司国网浙江省电力有限公司超高压分公司，
类型：发明
国别省市：