一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構的製作方法
2023-05-23 03:02:56 1
專利名稱：一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電力系統電氣設備的過電壓衝擊保護裝置，尤其涉及金屬氧化物避雷器(以下簡稱MOA)的核心元件金屬氧化物非線性電阻片(以下簡稱MOV)。
背景技術：
電力系統中運行的電氣設備，承受著各種過電壓。有來自外部的雷電過電壓和由於系統切合、接地故障、參數發生變化、電磁能產生震蕩積聚而引起的內部過電壓。這些過電壓常損害電氣設備的絕緣，造成事故。現有技術中採用單極式或三相組合式MOA來限制雷電過電壓和某些內部過電壓。
由於MOA其核心元件MOV存在工作殘壓隨電流升高而升高的缺點，限制過電壓幅值的能力隨過電壓下電流增大而降低。目前最優質的MOV，其標稱壓比——5kA，8/20衝擊電壓峰值/工頻阻性1mA電壓峰值——均在1.6以上，在大工作電流下其真實限壓能力與1mA轉變電壓測試值存在較大差異，影響性能。
現有技術中，MOA結構單元配置採用以下三種方式之一。
1、無間隙2、串聯間隙3、並聯間隙1、無間隙配置單純以MOV作為限壓元件，簡單方便。其缺點與MOV本身相同。工作電流升高其殘壓相應升高，限壓能力隨電流升高而降低，不利於大電流衝擊下的過電壓保護，不利於與弱絕緣電氣設備進行有效絕緣配合。
2、串聯間隙配置以放電間隙與MOV串聯。此方式利用放電間隙給MOV分壓，適當減少MOV的數量，達到了降低殘壓的目的。其缺點在於放電間隙需要擊穿方能工作，而擊穿電流遠大於1mA，故此類產品對小電流響應不好。另一方面，間隙響應所須時間慢於MOV本身，故此類產品對陡波響應較差。3、並聯間隙配置採用部分MOV與放電間隙並聯，此並聯體再與另一部分MOV串聯的方式進行。此方式大電流下利用間隙旁路部分MOV以實現降低殘壓的目的。但此類產品實用的很少，原因在於間隙放電需要足夠高的電壓，故並聯部分的MOV不能過少；同時間隙滅弧需要足夠小的電流，故串聯部分MOV也不能過少。兩部分MOV的疊加致使該類產品1mA轉變電壓極高，起始工作電壓甚至高於2類串聯間隙MOA。因此小電流響應極差，只能用於大衝擊的雷電過電壓保護，對內部操作過電壓不起作用。
實用新型內容本實用新型的目的在於克服現有技術中的缺點，提供一種既可以快速高效響應陡波和小電流衝擊，又可以在大電流衝擊下自動降低殘壓的過電壓限制單元結構，提高MOA整體的保護水平。
本實用新型所提供的一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構，包括主金屬氧化物非線性電阻片單元、輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元，其中輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元相併聯後與主金屬氧化物非線性電阻片單元串聯，其特徵在於它還包括一與輔金屬氧化物非線性電阻片單元相串聯的其電阻值為近似線性的降殘壓微控元件單元。
上述的金屬氧化物避雷器的電氣單元結構，其中主金屬氧化物非線性電阻片單元中的金屬氧化物非線性電阻片數量大於所述輔金屬氧化物非線性電阻片單元的金屬氧化物非線性電阻片數量。
採用了上述的技術解決方案，以非線性遠遠小於金屬氧化物非線性電阻片的微控元件對無間隙和串間隙兩迴路進行電流微控，調整兩迴路接入電路的時機，從而實現小電流下響應快，大電流下自動降低殘壓的優異工作性能。因此，本實用新型可有效實現無間隙避雷器結構單元和串間隙避雷器結構單元各自的性能優點，同時避免各自的性能缺點。內部電阻片和間隙參數可完全執行避雷器行業的國標和行業標準，可與所有符合相關標準的常規單極式或三相組合式避雷器安全共用於同一系統，具有強兼容性。
圖1是本實用新型結構的原理圖；
圖2是本實用新型的內部結構的實施例示意圖。
具體實施方式
參見附圖1，本實用新型，即一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構包括主MOV單元A，MOV數量及性能與串聯間隙MOV產品相同或相近。
輔MOV單元B，MOV數量較少，主要用於小電流下響應工作，方波通流能力可低於A，其餘單片性能與A相同或相近。
放電間隙單元C，其核心作用為在間隙兩極電壓足夠時，內部絕緣氣體電離成為導體從而放電工作。以此核心作用為前提，採用不同形狀(平板、自吹、磁吹等)，不同材質(陶瓷、高分子等)隔離元件，用不同性質氣體絕緣介質及其它一切有利於放電快速、穩定、安全的結構(如均壓、照射等)均可。
核心元件——特殊降殘壓微控元件單元D，其核心作用在於該元件電阻值(或等比阻抗)為近似線性(或雖有一定的非線性但遠不及MOV本身非線性強)。以此核心作用，採用各類有一定的耐壓能力的元件均可。
整個結構的工作原理敘述如下從元件配置上，A+C可視為普通串聯間隙MOA單元；A+B可視為普通無間隙MOA單元(但能量吸收能力較低)。
在系統電壓正常時，無論A-C迴路，還是A-B-D迴路，其每片MOV均不足非線性轉變電壓，整個結構為高阻狀態，可視為不工作。
在系統出現小電流過壓時，由於C擊穿所需分壓不足，C不擊穿，A-C迴路不工作，電流完全通過A-B-D迴路，相當於標準的無間隙MOA工作模式，小電流響應好。
在系統出現大電流衝擊過壓時，由於電流較大，D元件兩端分壓將急劇上升，瞬間使C放電工作。C放電後其兩端電位差回落到零附近，即表示大電流衝擊下電流幾乎完全通過A-C迴路釋放，相當於標準的串聯間隙MOA工作模式，有效降低衝擊殘壓，提高了保護水平。
下面以一個產品結構實例分析本實用新型的優點。
參見圖2，金屬氧化物避雷器的電氣單元結構包括上電極1上端與高壓端聯接；主MOV單元2主工作MOV，相當於附圖1中A；間隙上下電極3、6這裡採用自吹銅電極；輔MOV單元4輔工作MOV，相當於附圖1中B；特殊降殘壓微控元件5這裡採用線繞無感線性電阻，阻值控制在主輔MOV直流1mA電阻之和的1/100左右；下電極7下端與計數器或接地端聯接。
本結構除比普通MOA結構單元稍高外，雖原理較複雜，但整體緊湊，電氣連線簡潔，生產工藝控制容易。
本結構可進行無間隙MOA標準中規定的直流1mA測試。因為元件5在1mA這麼小的電流下，分壓僅為MOV的1/100，對MOV的測試準確性沒有影響。同理，也可以進行無間隙MOA標準中規定的0.75洩漏電流測試。因為0.75電壓下MOV處於高阻態，元件5分壓更小，完全不影響測試的準確性。因此本產品雖然是有間隙結構，但可以測試內部MOV的轉變電壓和洩漏電流，有效擺脫了目前串聯間隙MOA產品成型後無法直觀測試內部MOV性能變化，對長期使用後的老化情況無法準確認定的難題。有利於減少事故發生率。
本結構根據用戶使用具體地點的情況，可調整元件5的阻值，相應控制間隙擊穿前的電流值。因為間隙擊穿所需要的分壓是確定的，因此在元件5的阻值確定的情況下，可以計算或測量出本結構從無間隙型工作轉變為有間隙型工作所需的電流大小，在此簡稱為微控電流。調整元件5的阻值，就可以設定相應的微控電流。工作電流在此微控電流以下，本結構可視為無間隙MOA；工作電流在此微控電流以上，本結構轉變為有間隙MOA。根據用戶具體的使用環境調整元件5，就可以調整微控電流，使產品起到最好的效果。
綜上所述，本結構的微控電流是可以自由設定的。在工作電流未達到設定的微控電流時，為無間隙MOA工作模式，保留了MOV本身響應快，環境影響小，小電流響應好等優點。而當過電流超過設定的微控電流後，微控元件起作用，旁路輔工作MOV，自動降低殘壓，具有大電流下殘壓極低，保護性能優越的優點。
本結構依附圖1所示A、B、C三大電氣元件均可以嚴格執行相關國標和行業標準，微控電流的大小完全由元件D決定。故採用本結構單元的MOA，不但可以完全替代現有技術中的所有MOA，而且可以與執行國標和行業標準的普通MOA同時安全使用於同一系統，具有很高的兼容性。
權利要求1.一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構，包括主金屬氧化物非線性電阻片單元、輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元，其中輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元相併聯後與主金屬氧化物非線性電阻片單元串聯，其特徵在於它還包括一與輔金屬氧化物非線性電阻片單元相串聯的其電阻值為近似線性的降殘壓微控元件單元。
2.根據權利要求1所述的金屬氧化物避雷器的電氣單元結構，其特徵在於所述主金屬氧化物非線性電阻片單元中的金屬氧化物非線性電阻片數量大於所述輔金屬氧化物非線性電阻片單元的金屬氧化物非線性電阻片數量。
專利摘要一種金屬氧化物避雷器的電氣單元結構，包括主金屬氧化物非線性電阻片單元、輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元，其中輔金屬氧化物非線性電阻片單元和放電間隙單元相併聯後與主金屬氧化物非線性電阻片單元串聯，其特徵在於它還包括一與輔金屬氧化物非線性電阻片單元相串聯的其電阻值為近似線性的降殘壓微控元件單元。本實用新型可有效實現無間隙避雷器結構單元和串間隙避雷器結構單元各自的性能優點，同時避免各自的性能缺點。內部電阻片和間隙參數可完全執行避雷器行業的國標和行業標準，可與所有符合相關標準的常規單極式或三相組合式避雷器安全共用於同一系統，具有強兼容性。
文檔編號H01T4/02GK2789896SQ20052004078
公開日2006年6月21日 申請日期2005年4月11日 優先權日2005年4月11日
發明者孔祥霖 申請人:孔祥霖