[发明专利]一种110kV晶闸管阀型可控避雷器装置及验证方法

说明书

本发明公开了一种110kV晶闸管阀型可控避雷器装置及验证方法，包括：共同位于低压端的受控元件模块和晶闸管阀开关模块，以及位于高压端的固定元件模块，当系统操作过电压超过控制电压阈值时，晶闸管阀型开关模块导通，受控元件模块被短接，固定元件模块残压低，深度限制系统操作过电压；在系统持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压下，晶闸管阀开关模块断开，受控元件模块和固定元件模块共同承受系统电压或过电压；利用晶闸管阀型可控避雷器装置分别开展静态电位分布试验，在暂时过电压、操作过电压和雷电过电压下的动作特性试验，以及残压试验，能够有效验证可控避雷器的工作原理的正确性，及其在各种过电压下的动作准确性和可靠性。

技术领域

本发明涉及计量校准领域，并且更具体地，涉及一种110kV晶闸管阀型可控避雷器装置及验证方法。

背景技术

在特高压输电系统中，空气间隙操作冲击放电电压的饱和特性更加显著，深度降低操作过电压水平对减小线路空气间隙有至关重要的作用。操作过电压从1.7pu下降到1.6pu，输电线路空气间隙就平均减小0.6m。此外，操作过电压水平对输变电设备的制造难度亦有一定影响，因此，深度降低操作过电压倍数十分必要。

目前，降低操作过电压主要采取2种方案：1)金属氧化物避雷器和断路器加装合闸电阻2种措施联合使用。两者共同作用可将系统的最大相对地2％统计操作过电压限制在1.6-1.7pu。但是，由于合闸电阻在运行可靠性和经济性方面仍存在较大不足，断路器加装合闸电阻后机构复杂，大幅增加断路器的运行风险，同时断路器加装合闸电阻后成本增加较多，电力系统运行部门和制造厂商均倾向于在系统条件允许的情况下断路器不采用合闸电阻。2)当2个特高压变电站之间的线路较短时，将避雷器额定电压降低，也可以将系统操作过电压限制在1.6-1.7pu。例如，淮南—南京—上海交流特高压输电工程中的最短线路段——苏州-上海段的线路长度仅为60km，如果不采用断路器加装合闸电阻，仅采用金属氧化物避雷器，须将金属氧化物避雷器的额定电压从目前的828kV降至804kV(额定电压降低了3％)，避雷器的荷电率将从目前的0.77升高至0.79。但再长一点的线路，即使将避雷器额定电压降至804kV也无法满足要求。例如特高压交流输电线路长度为85.5km时，采用804kV的避雷器仅能将沿线过电压降至1.74pu，仍然无法满足要求，必须将避雷器的额定电压降至更低，甚至需降至762kV(额定电压降低了8％)才能满足要求。此时避雷器的长期运行荷电率将从目前的0.77升高至0.83，从而使避雷器电阻片在正常运行条件下的老化速度加快，可靠性裕度大幅降低。而且使用762kV避雷器的前提条件还必须是将系统工频过电压限制在母线侧1.2pu、线路侧1.3pu，使用条件极其受限。

因此，研究一种自适应运行条件变化的操作过电压柔性限制方法，该方法的核心内容是将在变电站线路侧安装可控避雷器和在线路中部安装常规避雷器结合起来，深度降低操作过电压，取消断路器合闸电阻。可控避雷器技术是操作过电压柔性限制方法的核心。

晶闸管阀型可控避雷器的结构示意图如图1所示，避雷器本体分为固定元件金属氧化物避雷器2(Metal Oxide Arrester，MOA)和受控元件MOA1，控制单元(Control Unit，CU)由晶闸管阀和触发控制系统组成，MOA1和CU并联。晶闸管阀型可控避雷器的工作原理为：(1)操作过电压下，K触发导通，CU闭合，MOA1被短接，MOA2残压低，可深度降低系统操作过电压。(2)系统持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压下，CU断开，MOA1和MOA2共同承担系统持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压。

为确定晶闸管型可控避雷器的工作原理的正确性，以及晶闸管阀型可控避雷器在操作过电压、系统持续运行电压、暂时过电压和雷电过电压下的动作准确性和可靠性，需要一种晶闸管阀型可控避雷器装置并进行验证试验。

发明内容

本发明提出了一种110kV晶闸管阀型可控避雷器装置及验证方法，以解决如何对晶闸管阀型可控避雷器的可行性进行验证的问题。