一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器

摘要

本发明提供一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器，所述MOV串电阻型阻尼电阻器包括相互串联的MOV部分1和线性电阻部分2，所述MOV部分1包括至少两柱并联的MOV串3，所述MOV串3包括至少两个串联的氧化锌阀片5，所述线性电阻部分2包括至少两个并联的电阻串4，所述电阻串4包括至少两个串联的陶瓷电阻片6，所述MOV串3上增加线性电阻7与所述氧化锌阀片5串联，减少所述电阻串4串联的所述陶瓷电阻片6的个数使所述阻尼电阻器的电阻值不变。发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器，将一部分的线性电阻放入并联的各柱MOV串中，与氧化锌阀片串联，当MOV大电流导通呈现低阻态时，串联的线性电阻使各柱MOV串之间的电阻接近，实现各柱MOV串的均流。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阻尼电阻器，具体涉及一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻 器。

背景技术

串补用阻尼装置是串联补偿装置的重要设备，用于限制电容器组放电电流的幅值和频率， 减小放电电流对电容器、旁路开关和保护间隙的损害；并对电容器组放电电流快速进行衰减， 以减少残余电压对线路断路器恢复电压和潜供电弧的影响。阻尼装置由阻尼电抗器和阻尼电 阻器两部分并联组成，阻尼电抗器用来限制电容器组放电电流幅值和频率，阻尼电阻器用来 吸收电容器组放电能量。

阻尼电阻器分为间隙串电阻型和MOV（Metal Oxide Varistor，金属氧化物变阻器）串电 阻型两种。间隙串电阻型阻尼电阻器由间隙串联线性电阻组成，结构简单，但是电容器组放 电结束后线路电流依然流过线性电阻，线性电阻热容量增大，可靠性降低；而且间隙和线性 电阻采用敞开式，受环境影响大，可靠性不高，需要经常维护。MOV串电阻型阻尼电阻器由 MOV串联线性电阻组成，在电容器组放电过程中线性电阻瞬时投入和退出，热容量减小，可 靠性提高；MOV和线性电阻采用密闭式，不受环境影响，可靠性大大提高；缺点是MOV也 要吸收能量，参考电压低、热容量大，需要多柱并联，均流问题不好解决；线性电阻采用单 片电阻片串并联组成，需要采用多芯体结构，芯体结构复杂。

特高压串补的线路短路电流大，电容器组电压高、容量大，可靠性要求高，阻尼电阻器 采用MOV串电阻型更为合理。现有技术中的MOV串电阻型的阻尼电阻器存在以下问题：

1、MOV串电阻型阻尼电阻器的MOV部分的热容量很大，由多柱并联而成，每柱MOV 由几片氧化锌阀片串联组成，由于氧化锌阀片伏安特性的高度非线性，多柱MOV并联后， 各柱间电流分布会很不均匀，易造成阀片技术性能下降甚至损坏。

2、MOV串电阻型阻尼电阻器的每柱MOV采用独立结构后再并联，会导致体积和重量 增加很多，给阻尼电阻器生产和实用带来不便。

3、阻尼电阻器中线性电阻片和氧化锌阀片都是陶瓷材质，接触表面很难做的非常平整， 多存在凹凸部分，容易导致实际接触不良，局部过热，造成器件损坏。

发明内容

本发明涉及一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器，所述MOV串电阻型阻 尼电阻器包括相互串联的MOV部分1和线性电阻部分2，所述MOV部分1包括至少两柱并 联的MOV串3，所述MOV串3包括至少两个串联的氧化锌阀片5，所述线性电阻部分2包 括至少两个并联的电阻串4，所述电阻串4包括至少两个串联的陶瓷电阻片6，所述MOV串 3上增加线性电阻7与所述氧化锌阀片5串联，减少所述电阻串4串联的所述陶瓷电阻片6 的个数使所述阻尼电阻器的电阻值不变。

本发明提供的第一优选实施例中：所述氧化锌阀片5、陶瓷电阻片6和线性电阻7组成 所述MOV串电阻型阻尼电阻器的芯体，所述芯体包括芯体单元8，所述芯体单元8包括从上 往下依次竖直放置的所述MOV串3和一个所述电阻串4；

所述竖直放置的MOV串3的数量为至少两个，上端或下端为线性电阻端或者氧化锌阀 片端，任意一个所述MOV串3的所述线性电阻端靠近与其相邻的所述MOV串3的所述线 性电阻端，所述氧化锌阀片端靠近与其相邻的所述MOV串3的所述氧化锌阀片端；任意两 个相邻的所述MOV串3的同一端通过短接片9连接，使所有的所述MOV串3的所述线性 电阻端相互连接，所述氧化锌阀片端相互连接；

所述至少两个的MOV串3相互连接后靠近所述电阻串4的一端与所述电阻串4串联连 接。

本发明提供的第二优选实施例中：2-3个所述芯体单元8并联后封装到绝缘外套中。

本发明提供的第三优选实施例中：所述MOV串3包含的所述线性电阻7和所述电阻串4 包含的所述陶瓷电阻片6均为线性电阻片，所述线性电阻片和所述氧化锌阀片5均为饼状陶 瓷元件；

在任意两个相互连接的所述线性电阻片和所述线性电阻片、所述线性电阻片和所述氧化 锌阀片5或者所述氧化锌阀片5和所述氧化锌阀片5的接触面中间设置铜网垫片10。

本发明提供的第四优选实施例中：所述MOV部分1包括25个并联的所述MOV串3， 每个MOV串3包括8个串联的所述氧化锌阀片5和2个所述线性电阻7，所述线性电阻部分 2包括5个并联的所述电阻串4；

所述氧化锌阀片5为东芝QA22氧化锌阀片，所述线性电阻7为3欧姆。

本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的有益效果包括：

1、本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器，将一部分的线性电 阻放入并联的各柱MOV串中，与氧化锌阀片串联，当MOV大电流导通呈现低阻态时，串 联的线性电阻使各柱MOV串之间的电阻接近，实现各柱MOV串的均流。

2、本发明提供了一种阻尼电阻器的芯体结构设计方案，利用短接片将MOV部分电气中 的并联结构改为结构上的串联结构，与线性电阻串联安装，大大缩小了阻尼电阻器的体积和 重量。

3、在相互连接的电阻片或者阀片之间放置铜网垫片，将铜网放在电阻片或阀片接触表面 之间，通过压接变形使表面接触良好，并且有利于散热。

附图说明

如图1所示为现有技术中MOV串电阻型阻尼电阻器的电气结构图；

如图2所示为本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的实施例 的电气结构图；

如图3所示为现有技术中两柱MOV串并联情况下仿真测量的均流效果图；

如图4所示为本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的实施例 中两柱MOV串并联情况下仿真测量的均流效果图；

如图5所示为现有技术中独立结构的MOV串和电阻串的连接示意图；

如图6所示为本发明提供的一种MOV串电阻型阻尼电阻器的芯体单元的结构示意图；

如图7所示为本发明提供的多个芯体单元相互连接的结构示意图；

如图8所示为本发明提供的任意两个相邻的线性电阻片或氧化锌阀片之间设置铜网垫片 的示意图；

如图9所示为本发明提供的特高压中线扩建工程中串补用MOV串电阻型阻尼电阻器的 结构示意图；

图中：1为MOV部分；2为线性电阻部分；3为MOV串；4为电阻串；5为氧化锌阀片； 6为陶瓷电阻片；7为线性电阻；8为芯体单元；9为短接片；10为铜网垫片。

具体实施方式

MOV串电阻型阻尼电阻器包括相互串联的MOV部分1和线性电阻部分2，MOV部分1 包括至少两柱并联的MOV串3，MOV串3包括至少两个串联的氧化锌阀片5，线性电阻部 分2包括至少两个并联的电阻串4，电阻串4包括至少两个串联的陶瓷电阻片6，本发明提供 一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器，从线性电阻部分2的每柱电阻串4中抽 出一部分陶瓷电阻片6，给MOV部分1的每柱MOV串3串联线性电阻7，使MOV串包括 串联的氧化锌阀片5和线性电阻7，并且保证MOV部分1和线性电阻部分2串联的电阻与电 阻串4抽出一部分陶瓷电阻片6以及MOV串3串联线性电阻7之前的电阻相同。

如表一所示为特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的技术参数表：

表一：特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的技术参数表

根据表一中的技术参数进行初步设计得出，MOV部分需要25柱并联的MOV串，每个 MOV串为8个串联的氧化锌阀片，线性电阻部分需要5个并联的电阻串，每个电阻串为50 个串联的陶瓷电阻片。

如图1所示为现有技术中MOV串电阻型阻尼电阻器的电气结构图，由图1可知，MOV 串电阻型阻尼电阻器包括串联的MOV部分1和线性电阻部分2，MOV部分1包括25个并 联的MOV串3，每个MOV串3包括8个串联的东芝QA22氧化锌阀片5，线性电阻部分2 包括5个并联的电阻串4。

本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的实施例的电气结构图 如图2所示，由图2可知，每个MOV串包括串联的8个氧化锌阀片5和2个线性电阻7，具 体的，该氧化锌阀片5为东芝QA22氧化锌阀片，线性电阻7为3欧姆。从线性电阻部分2 中抽出一部分陶瓷电阻片6给每柱MOV串3，使每柱MOV串3与线性电阻7串联，当MOV 大电流导通呈现低组态时，串联的线性电阻7为均流电阻，使各个并联的MOV串3之间电 阻接近，实现各柱MOV串3之间均流。

由于氧化锌阀片伏安特性的高度非线性，多柱MOV串3并联时，柱间伏安特性的微小 偏差即可导致柱间电流分布的极不均匀，严重影响MOV技术性能和可靠性，如图3所示为 现有技术中两柱MOV串3并联情况下仿真测量的均流效果图，由图3可知，两柱MOV串3 的伏安特性相差1.5%时，电流偏差即可高达28.6%。

如图4所示为本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的实施例 中两柱MOV串并联情况下仿真测量的均流效果图，由图4可知，本发明提供的MOV串电 阻型阻尼电阻器的实施例，MOV串3与线性电阻7串联后，线性电阻起到均流的作用，两柱 MOV串3的伏安特性相差1.5%时，电流偏差在3%左右，很好的解决了多柱MOV串并联的 均流问题。

进一步的，选择15柱MOV串3并联进行均流试验，将15柱MOV串3平均分成3组， 每组为5柱MOV串3并联。先分别对每组施加一冲击电流，测量通过每柱MOV串3的电 流，计算各组内最大电流分布不均匀系数。然后将以上3组并联，对其施加一冲击电流，测 量通过每组的电流，计算各组间最大电流分布不均匀系数，组内和组间电流分布不均匀系数 之和为3.3%，表明本发明提供的一种特高压串联补偿用MOV串电阻型阻尼电阻器的实施例 中MOV串串联线性电阻的均流结构设计，很好的解决了多柱MOV串并联时的均流问题。

现有技术中的每柱MOV串采用独立结构，如图5所示为现有技术中独立结构的MOV 串和电阻串的连接示意图，每柱MOV串3和电阻串4均采用独立结构，并联后分别形成MOV 部分芯体和线性电阻部分芯体，MOV部分芯体和线性电阻部分芯体组合形成阻尼电阻器芯 体，则芯体数过多，封装用绝缘外套数目增多，导致阻尼电阻器结构复杂、尺寸增大、重量 增加。

优选的，本发明提供一种MOV串电阻型阻尼电阻器芯体单元8，MOV串3包括串联的 线性电阻7和氧化锌阀片5，该MOV串3一端为线性电阻端，另一端为氧化锌阀片端，将多 柱MOV串3从上往下依次竖直放置，每个MOV串3的上、下端为线性电阻端或者氧化锌 阀片端，任意一个MOV串3的线性电阻端靠近与其相邻的MOV串3的线性电阻端，氧化 锌阀片端靠近与其相邻的MOV串3的氧化锌阀片端，再通过短接片9依次分别连接任意两 个相邻MOV串3的同一端，使所有的MOV串3的线性电阻端相互连接，氧化锌阀片端相 互连接，其结构示意图如图6所示，利用短接片9将多柱MOV串3由电气结构上的并联变 为安装结构上的串联，然后再与线性电阻部分2的一个电阻串4串联，组成阻尼电阻器的一 个芯体，使芯体结构简化，尺寸减小。

如图7所示为本发明提供的多个芯体单元的结构示意图，2－3个芯体单元8并联后封装 到绝缘外套中，由此大大减少了阻尼电阻器芯体单元数和复合外套数，阻尼电阻器尺寸大大 减小，重量大大减轻，方便了安装和使用。以特高压串补用阻尼电阻器为例，采用本发明提 供的芯体单元后数量降为10个，复合外套数量降为4支。

本发明提供的一种MOV串电阻型阻尼电阻器包含MOV串3和电阻串4，MOV串3包 含的线性电阻7和电阻串4包含的陶瓷电阻片6均为线性电阻片，线性电阻片和氧化锌阀片 5均为饼状陶瓷元件，而陶瓷材料接触表面有凹凸部分，并且压缩变形量很少，所以导致电 阻片或阀片接触不充分，容易导致局部通流，内部电流分布不均，会使阻尼电阻器技术性能 下降，甚至导致电阻片或阀片损坏。

本发明提供一种MOV串电阻型阻尼电阻器的优选实施例中，在任意两个相互连接的线 性电阻片和线性电阻片、线性电阻片和氧化锌阀片5或者氧化锌阀片5和氧化锌阀片5的接 触面中间设置铜网垫片10，如图8所示为本发明提供的任意两个相邻的线性电阻片或氧化锌 阀片5之间设置铜网垫片的示意图，铜网是良导电体和导热体，易于制作和使用，压紧时会 产生形变使上下接触面充分接触、良好传热。

如图9所示为本发明提供的特高压中线扩建工程中串补用MOV串电阻型阻尼电阻器的 结构示意图。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照 上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本 发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等 同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。