[发明专利]一种压比可变的避雷器过压保护装置和实现方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种压比可变的避雷器过压保护装置和实现方法。

背景技术

过电压是指由于内部故障、开关操作或遭受雷击，而造成瞬时或持续时间较长的高于电网额定允许电压并可能导致电气装置损坏的电压升高。限制输电系统过电压对于降低工程造价和保证系统安全稳定运行具有重要意义。在电力系统线路中，需进行限制工频暂态过电压、各类型的操作过电压(包括线路和变电站合闸过电压，线路单相重合闸过电压，线路接地故障发生和消除过电压及解列过电压)、系统防雷、恢复电压等措施的研究。在一些精密设备运行的场合，若发生过电压故障，不仅可能损坏设备，使设备无效化，同时对系统线路也会产生很大影响，带来严重的损失。为保护设备正常运行，需要限制设备的过电压。目前过电压保护器主要采用金属氧化物过压器即氧化锌避雷器。

金属氧化物避雷器(氧化锌避雷器)是从阀式避雷器发展而来，是目前性能最佳的避雷器，因其良好的非线性特性，既可作为输电线、变电站的防雷装置，也可作为线路过电压的保护装置。氧化锌避雷器标称电流下的残压与标称电压的比值为压比。对于输电线路而言，理论上压比比值越小，则避雷器的非线性越好，保护性能越好。压比取决于避雷器的生产制造水平，氧化锌避雷器内部结构主体是多柱并联的压敏电阻，通过增加并联柱数或增大电阻片直径可降低压比，但相应的工艺水平要求高，价格昂贵。

氧化锌避雷器内部结构主体是多柱并联的压敏电阻，以氧化锌为主体材料制成，其电压非线性系数高，容量大、残压低、漏电流小、无续流、伏安特性对称、电压范围宽、响应速度快、电压温度系数小，且具有工艺简单、成本低廉等优点。氧化锌电阻片的伏安特性中，电压值低于击穿电压时，电阻片接近于绝缘体，流过的电流很小，当外施电压高于击穿电压时，流过电阻片的电流随电压的增加急剧增大，甚至达到几个数量级的增加，表现出很强的非线性关系。当流过电流密度＞10³A/cm²时，伏安特性达到大电流上升区。采用氧化锌避雷器过压时主要应用其良好的非线性特性。当发生过电压故障时，与设备并联的避雷器可以有效吸收大电流，并使设备电压保持在一定值，避免设备的过电压和电流冲击。

表征氧化锌避雷器的主要特性有：允许施加到避雷器两端间的最高工频电压有效值为额定电压，由系统暂态过电压决定；允许持久施加在避雷器两端间的最高工频电压有效值为持续运行电压；标称电流下的残压与标称电压的比值为压比；允许持久施加在避雷器两端间的最高工频电压的最大值对工频参考电压的比值为荷电率；放电电流通过避雷器时其两端的最大电压值为残压。这些参数都是避雷器出厂时规定的，比如残压测试只能模拟每片压敏电阻片通标称冲击电流时的参考值。采用额定电压更高的避雷器用作过电压保护，增加了持续运行电压的同时，残压也相应地增加，可能会对需保护的设备造成影响。在充分考虑与系统绝缘配合情况之余，压比越低避雷器的保护性能越好。

在交流输电线路的控制中，与机械开关和继电器等避雷器旁路方式相比，反并联晶闸管具有响应快、易控制等优点，正、负脉冲都可触发导通，因而其控制电路比较简单。目前晶闸管的额定电流可达到上千安培，与避雷器具有良好的配合特性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种压比可变的避雷器过压保护装置和实现方法，使用部件较少，结构简单，占地面积小，此外，装置所用的电力电子器件成本低，降低了成套装置的综合造价，兼顾经济性与实用性，具有较好的应用前景。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种压比可变的避雷器过压保护装置，所述装置包括避雷器串联组、晶闸管系统和故障检测系统；所述晶闸管系统与所述避雷器串联组中的避雷器并联，所述故障检测系统与所述避雷器串联组并联。

所述晶闸管系统包括至少一个反并联晶闸管及其触发电路，所述触发电路与故障检测系统并联。

所述避雷器串联组由两个或两个以上避雷器依次串联组成，一个避雷器并联一个反并联晶闸管，所述避雷器串联组与被保护设备并联。

所述故障检测系统包括过压检测系统和过流检测系统，过压检测系统与所述被保护设备和所述避雷器串联组均并联，过流检测系统与所述避雷器串联组中未并联反并联晶闸管的避雷器串联。

所述反并联晶闸管为反并联门极可关断晶闸管。

所述避雷器为金属氧化物避雷器。