專利名稱：箱式電涌放電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于變電所的電涌放電器，特別是涉及與氣體絕緣開關(guān)及功率變壓器相連接的箱式電涌放電器。
背景技術(shù)：
在電涌放電器標準JBC-2372-1995中為氣體絕緣箱式電涌放電器規(guī)定的標準適用于電壓范圍為187KV至500KV的高性能電涌放電器。此種電涌放電器采用具有參考電壓為200V／mm(伏／毫米)數(shù)量級的氧化鋅元件作為基本元件。氧化鋅元件簡單串聯(lián)構(gòu)成電涌放電器。此種電涌放電器過長，不便原樣將其用作氣體絕緣開關(guān)的箱式電涌放電器。因此，就將氧化鋅元件設置成四極并連接成之字形以形成長度較短的電涌放電器，這樣就可以構(gòu)成高度降低的電涌放電器。
具有參考電壓為，比如，400V／mm的氧化鋅元件可以借助形成晶粒尺寸較小的氧化鋅晶粒而增加串聯(lián)連接的氧化鋅晶粒的數(shù)量來加大氧化鋅元件的電阻的方法而獲得。于是氧化鋅元件的工作電壓就可以提高，從而可使氧化鋅元件的長度縮短，而用于氣體絕緣開關(guān)的箱式電涌放電器可以通過將氧化鋅元件直線疊加而構(gòu)成，不再需要將氧化鋅元件設置成為3或4個柱體并通過之字形連接來構(gòu)成。這樣一來就可以實現(xiàn)，例如，電壓范圍在154至500kV的箱式電涌放電器。于是，就可以通過采用減小氧化鋅元件的數(shù)量但加大其電阻的方法而實現(xiàn)氣體絕緣箱式電涌放電器的小型化。
然而，能耐受高電壓和有高電阻的可以耐受高電壓的氧化鋅元件系由尺寸較小的氧化鋅晶粒形成，因而此種氧化鋅元件的電容比通常的氧化鋅元件的電容要小。應用具有小電容的氧化鋅元件的箱式電涌放電器對相對于接地箱的小寄生電容敏感，并且電壓對元件分布不規(guī)則。結(jié)果，在用于高電壓施加比的高性能電涌放電器中時，元件的電壓實用壽命特性由于電壓的不規(guī)則分布而惡化，使電涌放電器實際上變得無法使用。
在日本專利公開No．55-105989或歐洲專利出版物No．0634757B1中公開的一種對電壓在通常的氧化鋅元件上的分布進行控制的方法是從高壓側(cè)起分立地同軸設置金屬屏蔽環(huán)，包括直徑相同的頭部屏蔽環(huán)和尾部屏蔽環(huán)。


圖10中所示的箱式電涌放電器采用了在上述日本專利公開No．55-105989或歐洲專利出版物No．0634757B1中所提到的方法。在此箱式電涌放電器中，圖9中的點線所代表的電壓分布大約是1．18，并且電壓施加比大約在100％數(shù)量級。因此，此種箱式電涌放電器不適合用于高電壓施加比的情況下。通常，箱式電涌放電器的電壓施加比率設定為90％或其以下以保證氧化鋅元件具有令人滿意的電壓實用壽命特性。然而，實際的電壓施加此率經(jīng)常超過設定值。因此，必須將電壓分布限制在1．1或其以下，并使電壓施加比率為90％或更低。于是，現(xiàn)有技術(shù)就不能提供可以采用高電阻氧化鋅元件并可以限制電壓分布為1．1或其以下的箱式電涌放電器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的第一個目的是提供能夠適當控制電壓分布的箱式電涌放電器。
本發(fā)明的第二個目的是提供由具有高電阻的氧化鋅元件組成并且在即使氧化鋅元件的固有電容減小時也能適當控制電壓分布的箱式電涌放電器。
本發(fā)明的第三個目的是提供一種采用高電阻氧化鋅元件并且在即使氧化鋅元件的固有電容減小時其中的電壓分布也為1．1或其以下的箱式電涌放電器。
根據(jù)本發(fā)明的一種形式，箱式電涌放電器的組成包括包含氧化鋅元件的氧化鋅元件單元，位于氧化鋅元件單元頂部用來控制對地絕緣的頂部屏蔽環(huán)，位于氧化鋅元件上段頂部屏蔽環(huán)之下的上屏蔽環(huán)，位于氧化鋅元件上段在上屏蔽環(huán)之下的擴大下屏蔽環(huán)，以及位于上下屏蔽環(huán)之間的管狀導體，這些管狀導體包含在高壓母線的延伸的垂直平面內(nèi)。
管狀導體通過一連接器與下屏蔽環(huán)相連。氧化鋅元件的參考電壓為200V／mm或更高。
參考附圖并根據(jù)下面的敘述可以對本發(fā)明的上述及其他目的、特點和優(yōu)點了解得更清楚。附圖中附圖簡介圖1是本發(fā)明第1實施例的箱式電涌放電器的縱剖視圖；圖2是沿圖1中的A-A線的剖視圖；圖3是圖1的箱式電涌放電器中所包含的氧化鋅元件單元的放大剖視圖；圖4是圖1的箱式電涌放電器中所包含的氧化鋅元件單元的放大縱剖圖；圖5是本發(fā)明第2實施例的箱式電涌放電器的縱剖視圖；圖6是沿圖5中的B-B線的剖視圖；圖7是圖5的箱式電涌放電器中所包含的氧化鋅元件單元的放大剖視圖；圖8是圖5的箱式電涌放電器中所包含的氧化鋅元件單元的放大縱剖圖；圖9是示出氧化鋅元件上的電壓分布的曲線圖；圖10是箱式電涌放電器的縱剖圖。
最佳實施例第1實施例下面參考圖1至4描述根據(jù)本發(fā)明的第1實施例中的箱式電涌放電器。參見圖1。箱式電涌放電器具有一安裝于用SF6或油絕緣的箱體15內(nèi)的電涌放電器單元。電涌放電器單元具有一固定于絕緣板45上的氧化鋅元件12，而絕緣板45則置于箱體15的底板18之上。氧化鋅元件12具有的參考電壓為200V／mm或更高。如圖2至4所示，氧化鋅元件12并排設置成為兩個圓柱。每個氧化鋅元件12都由一絕緣桿27支撐。由于氧化鋅元件12能否耐受住地震和氧化鋅元件12的強度能否耐受住在運輸中作用在其上的外力是一個問題，所以與氧化鋅元件12相接觸設置了絕緣管20和21以組成一個具有大截面模量和足夠強度的結(jié)構(gòu)。法蘭24和25裝在絕緣管21和21的下端，并且用螺栓26將法蘭24和25固定在箱體15的底板18上。在絕緣桿27的下端裝有法蘭，并且這些法蘭用螺栓固定在箱體15的底板18上。連接導體22與氧化鋅元件12的下端連接，并且連接導體22與連接導體23相接。連接導體23由固定件46固定在底板18上，固定件46與箱體15之間由絕緣板13絕緣。連接導體23連接到與接地導體17相連的密封端子16上。接地導體17位于高壓母線1延伸部的垂直平面內(nèi)。于是可以在接地導體17的一側(cè)設置一個小室14，可提供對在箱式電涌放電器工作時發(fā)出警報的報警裝置和小室中容納的記錄儀進行檢查的操作，并且可提供對箱式電涌放電器的維護操作，從而可提高操作可靠性。
連接板9通過彈簧10支撐于由氧化鋅元件12組成的電涌放電器單元的上端，即頭部之上。在氧化鋅元件12的箱體15的底板18和連接板9之間處有一個導體8用來將彈簧10短路。其上面是電場控制屏蔽環(huán)(絕緣控制屏蔽環(huán))7，與連接板9電連接。屏蔽環(huán)7與位于連接板9下面的上屏蔽環(huán)6電連接，而上屏蔽環(huán)6通過一管狀導體5與下屏蔽環(huán)4電連接。下屏蔽環(huán)4通過連接導體3與用SF6或油絕緣的高壓母線1連接。高壓母線1由絕緣隔板2支承使之與地絕緣。
高電壓通過高壓母線1施加于箱式電涌放電器上。高壓母線1利用絕緣隔板2與地絕緣，并且高電壓通過連接導體3施加于電涌放電器單元。連接導體3通過下屏蔽環(huán)4、管狀導體5和下屏蔽環(huán)4連接到連接板9。固定于固定件46上的連接導體23通過密封端子16與接地導體17相連。在高壓母線1中產(chǎn)生的電涌電流通過氧化鋅元件12入地。
如圖1所示，電涌放電器單元是由串聯(lián)的氧化鋅元件12構(gòu)成的簡單結(jié)構(gòu)。在此種箱式電涌放電器中的電學問題是氧化鋅元件12會受到電涌放電器單元和箱體15之間的寄生電容C1的影響，并且氧化鋅元件12上的電壓分布不規(guī)則。在氧化鋅元件12和導體5之間產(chǎn)生的校正寄生電容C2用于校正不規(guī)則的電壓分布。這一校正寄生電容C2是利用將導體5置于導體11的對面而產(chǎn)生的。利用校正寄生電容C2可以將電壓分布比校正為1．1或其以下。如果使用過多數(shù)量的導體5和11，則會由于補償過度而使電壓分布惡化。
在此實施例中，屏蔽環(huán)4、6和7位于電涌放電器單元的上段。絕緣控制屏蔽環(huán)7位于電涌放電器單元的頂部，上屏蔽環(huán)6位于上段，下屏蔽環(huán)4位于下段，而管狀導體5和11在上屏蔽環(huán)6和下屏蔽環(huán)4之間延伸。導體5和11包含在含有高壓母線1的延伸部的垂直平面中。調(diào)節(jié)導體5和氧化鋅元件12之間的寄生電容C2以使氧化鋅元件12上的電壓分布均勻(如圖9中的實線所示)從而滿足電壓分布比為1．1的要求。由于管狀導體5和11包含在包含有高壓母線1的延伸部分的垂直平面中，所以管狀導體5和連接導體3可以安排在一條直線上。從而可以消除連接導體3的突出部對電場干擾的影響，于是電場干擾對氧化鋅元件上的電場分布的有害作用就可受到抑制。由于箱式電涌放電器機械強度高，故可以抑制因屏蔽環(huán)振動而產(chǎn)生金屬粒子等。
從絕緣配合觀點來看要求箱式電涌放電器具有優(yōu)良的保護特性。500kV的電涌放電器通常具有870kV／10kA的放電電壓。與此不同，當氧化鋅元件12平行設置成為兩個圓柱時，500kV的電涌放電器12具有的放電電壓為850kV／5kA。進而，當元件12平行設置成為三個圓柱時，其放電電壓為830kV／3．3kA。
由于這樣可使電壓分布控制屏蔽環(huán)的形狀和屏蔽環(huán)與氧化鋅元件之間的連接方法得到優(yōu)化，于是甚至在氧化鋅元件的固有電容由于氧化鋅元件的電阻的加大而減小時也可在電壓分布比為1．1或其以下的狀態(tài)下得到合適的電壓分布。第2實施例下面參考圖5至8描述本發(fā)明的第2實施例的箱式電涌放電器。第2實施例的箱式電涌放電器的額定值，比如為800kV，比第1實施例中的箱式電涌放電器的額定值為高。通過僅僅增加串聯(lián)元件的數(shù)量就可以按照圖1所示的結(jié)構(gòu)構(gòu)成高額定值的箱式電涌放電器，但是這種結(jié)構(gòu)的箱式電涌放電器的高度卻不能滿足利用載重汽車進行運輸?shù)臈l件。在第2實施例中的箱式電涌放電器中氧化鋅元件的安排為按前后方式排列。
第2實施例中的箱式電涌放電器在結(jié)構(gòu)上與圖1至4中所示的第1實施例中的箱式電涌放電器類似。氧化鋅元件30的組成包括一絕緣板29和一連接導體28。電流在氧化鋅元件圓柱47和48之間來回流動，并且電流在氧化鋅元件圓柱49和50之間來回流動。氧化鋅元件連接到與連接導體36相連的連接導體35上。將氧化鋅元件30按照前后方式排列而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)的電感比按照之字形方式排列氧化鋅元件而形成的通常結(jié)構(gòu)的電感要小。絕緣管31、32和33設置于圓柱47、48、49和50之間而構(gòu)成由具有大截面模量的氧化鋅元件組成的電涌放電器單元，使此電涌放電器單元可以承受住在運輸和地震時可能施加于其上的外力和振動。
如圖10所示，高壓母線1也可以直接與導體5連接而取得同樣的效果。
雖然在上述各實施例中對本發(fā)明的描述具有一定程度的特殊性，很明顯對其還能做出多種改變和修改。因此可以理解，本發(fā)明可以以別種方式實現(xiàn)而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1．一種箱式電涌放電器，其組成包括一包含氧化鋅元件的氧化鋅元件單元；位于氧化鋅元件單元頂部用來控制對地絕緣的頂部屏蔽環(huán)；位于氧化鋅元件上段在頂部屏蔽環(huán)之下的上屏蔽環(huán)；位于氧化鋅元件上段在上屏蔽環(huán)之下的擴大的下屏蔽環(huán)；以及位于上下屏蔽環(huán)之間的管狀導體，這些管狀導體包含在高壓母線延伸部的垂直平面內(nèi)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的箱式電涌放電器，其中，高壓母線通過一導體與下屏蔽環(huán)連接。
3．根據(jù)權(quán)利要求1中所述的箱式電涌放電器，其中，氧化鋅元件的參考電壓為200V／mm或更高。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項中所述的箱式電涌放電器，其中氧化鋅元件并排設置成為兩個柱體并有兩個絕緣管與氧化鋅元件接觸設置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項中所述的箱式電涌放電器，其中，氧化鋅元件設置成為4個柱體，并且各柱的氧化鋅元件通過絕緣體和連接導體成按前后方式設置。
6．根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項中所述的箱式電涌放電器，其中，氧化鋅元件設置成為4個柱體，絕緣管設置成為與氧化鋅元件柱體相接觸。
7．根據(jù)權(quán)利要求1至6中任何一項中所述的箱式電涌放電器，其中，接地導體位于高壓導體延伸部的垂直平面內(nèi)以將在高壓導體內(nèi)生成的電涌電壓接地。
8．根據(jù)權(quán)利要求1至7中任何一項中所述的箱式電涌放電器，其中，高壓母線與管狀導體之一連接。
全文摘要
一種箱式電涌放電器,其組成包括含有氧化鋅元件的氧化鋅元件單元,位于氧化鋅元件單元頂部用來控制對地絕緣的頂部屏蔽環(huán),位于氧化鋅元件上段在頂部屏蔽環(huán)之下的上屏蔽環(huán),位于氧化鋅元件上段在上屏蔽環(huán)之下的擴大下屏蔽環(huán),以及位于上下屏蔽環(huán)之間的管狀導體,這些管狀導體包含在高壓母線的延伸部上的垂直平面內(nèi)。
文檔編號H01T4/08GK1204129SQ9810937
公開日1999年1月6日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月30日
發(fā)明者百川晉吾, 綿引聽史 申請人:株式會社日立制作所