阅读说明：本技术 避雷器、避雷器冷却组件及输电系统 (Arrester, arrester cooling module and transmission system ) 是由 刘杉 刘泽洪 卢理成 于 2019-10-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种避雷器、避雷器冷却组件及输电系统,涉及电力设备技术领域,用于提高避雷器的散热效率,使避雷器能够在输电电压等级不断提升的输电系统或者其他输电系统中长时间正常运行。该避雷器包括：底座；上压盖；多个电阻阀片,叠加设置于底座与上压盖之间,以构造出避雷器芯柱；至少两个固定杆,每个固定杆的一端连接底座,另一端连接上压盖,所有固定杆沿避雷器芯柱的周向方向依次布置。通过本发明的技术方案,提高了避雷器的散热效率,使避雷器的电阻阀片不易发生热损坏。(The invention discloses an arrester, an arrester cooling assembly and a power transmission system, relates to the technical field of power equipment, and aims to improve the heat dissipation efficiency of the arrester and enable the arrester to normally operate for a long time in a power transmission system or other power transmission systems with continuously improved power transmission voltage levels. This arrester includes: a base; a gland is arranged; the resistor valve plates are arranged between the base and the upper gland in an overlapping mode to construct a lightning arrester core column; the lightning arrester comprises at least two fixed rods, wherein one end of each fixed rod is connected with the base, the other end of each fixed rod is connected with the upper gland, and all the fixed rods are sequentially arranged along the circumferential direction of the lightning arrester core column. By the technical scheme, the heat dissipation efficiency of the lightning arrester is improved, and the resistance valve plate of the lightning arrester is not easy to be thermally damaged.)

避雷器、避雷器冷却组件及输电系统

技术领域

本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种避雷器、避雷器冷却组件及输电系统。

背景技术

目前，避雷器主体通常由环氧树脂与硅橡胶绝缘子包裹封闭。由于避雷器结构密闭，导致避雷器内的热量不能及时散发，散热效率极低。进而导致避雷器内的零部件容易因温度过高而老化或者损坏，而且限制了避雷器的荷电率。因此现有的避雷器难以适应输电电压等级的不断提升，难以在输电系统中以高荷电率持续长时间正常运行，同时降低避雷器的老化损耗和故障率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种避雷器及输电系统，用于提高避雷器的散热效率，以提高避雷器的荷电率，使避雷器能够在输电电压等级不断提升的输电系统中以高荷电率长时间正常运行，同时降低避雷器的老化损耗和故障率。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种避雷器，该避雷器包括：底座；上压盖；多个电阻阀片，叠加设置于底座与上压盖之间，以构造出避雷器芯柱；至少两个固定杆，每个固定杆的一端连接底座，另一端连接上压盖，所有固定杆沿避雷器芯柱的周向方向依次布置。

可选地，避雷器芯柱还包括：多个金属垫块，每个金属垫块设置于相邻的两个电阻阀片之间。

可选地，每个金属垫块上设置有第一定位结构，每个电阻阀片上设置有第二定位结构，相接触的金属垫块与电阻阀片之间通过第一定位结构和第二定位结构实现径向定位；其中，第一定位结构和第二定位结构中的一者为卡接凸起，另一者为卡接凹槽。

可选地，避雷器还包括：弹性部件，设置于避雷器芯柱与底座之间。

可选地，每个固定杆的连接上压盖的一端设置有多个第一连接部，多个第一连接部沿固定杆的长度方向依次布置；上压盖上设置有至少两个第二连接部，至少两个第二连接部沿上压盖的周向方向依次布置，每个第二连接部能够与一个固定杆上的任一第一连接部可拆卸固定连接。

可选地，所有固定杆沿避雷器芯柱的周向方向均匀布置。

可选地，避雷器还包括穿过上压盖且与避雷器芯柱的一端连接的第一电极，以及穿过底座且与避雷器芯柱的另一端连接的第二电极。

可选地，避雷器芯柱外设有绝缘涂层。

本发明的第二方面提供了一种避雷器冷却组件，避雷器冷却组件包括：冷却容器，冷却容器内安装有至少一个避雷器，每个避雷器为如上述任一技术方案中的避雷器；冷却部件，设置于冷却容器内，用于降低冷却容器内的温度。

可选地，冷却部件包括蒸发器；避雷器冷却组件还包括位于冷却容器外的压缩机、冷凝器、节流元件，压缩机、冷凝器、节流元件与蒸发器通过管道依次连接形成闭环。

可选地，蒸发器包括：连通于节流元件与压缩机之间的换热盘管，换热盘管包括并列设置的多个直管段，以及连通每两个相邻的直管段的U形管段；多个散热翅片，套装于直管段上，且每两个散热翅片之间留有间隔。

可选地，避雷器冷却组件还包括：设置于冷却容器内的风道板，风道板与冷却容器的内壁之间构造出具有回风口和出风口的冷却通道，冷却通道内安装有蒸发器；设置于冷却通道内的风轮，用于使气流从回风口进入冷却通道内与蒸发器进行换热，并使换热后的气流从出风口排出。

可选地，冷却通道的回风口位于冷却容器的底部，冷却通道的出风口位于冷却容器的顶部。

可选地，避雷器冷却组件还包括设置于出风口的导风板；导风板可转动的安装于冷却容器上，或者，导风板可转动的安装于风道板上。

可选地，冷却容器包括具有开口的容器主体以及用于打开和关闭开口的门体，冷却通道形成于容器主体与风道板之间，至少一个避雷器位于风道板与门体之间。

本发明的第三方面提供了一种输电系统，该输电系统包括如上述任一项技术方案中的避雷器。

与现有技术相比，本发明提供的避雷器、避雷器冷却组件及输电系统具有如下有益效果：

本发明提供的避雷器，包括底座、上压盖、多个电阻阀片、及至少两个固定杆，其中，多个电阻阀片叠加设置于底座与上压盖之间，以使多个电阻阀片构造成避雷器芯柱，该避雷器芯柱能够连接在电力系统内，用以保护电器设备免受高瞬态过电压危害。每个固定杆的一端连接底座，另一端连接上压盖，所有固定杆沿上述避雷器芯柱的周向方向均匀布置，这样可以利用该至少两个固定杆使上压盖与底座相对固定，从而可以利用上压盖和底座将多个电阻阀片压紧固定以形成避雷器芯柱，该避雷器具有结构简单，组装方便的优点。此外，本发明提供的避雷器还可以使空气直接与各个电阻阀片接触，从而使各个电阻阀片上的热量可以快速的散发到空气中，大幅降低各个电阻阀片的温度，使各个电阻阀片不易因温度过高而损坏，进而提高了该避雷器芯柱的荷电率，使得持续工作状态下的电流可以更大，残压可以更低，进而使该避雷器芯柱能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间以高荷电率正常稳定的运行。

本发明提供的避雷器冷却组件，包括上述任一技术方案中的避雷器，由于避雷器安装于冷却容器中，且冷却容器中设置有用于降低温度的冷却部件，例如蒸发器、冰袋等，从而可以进一步降低对避雷器的各个电阻阀片的冷却作用。

本发明提供的输电系统所能实现的有益效果，与上述技术方案提供的避雷器及避雷器冷却组件所能达到的有益效果相同，在此不做赘述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一个实施例提供的避雷器的结构示意图；

图2为本发明的一个实施例提供的避雷器的电阻阀片的结构示意图；

图3为本发明的一个实施例提供的避雷器的金属垫块的结构示意图；

图4为本发明的一个实施例提供的避雷器冷却组件的结构示意图；

图5为本发明的另一个实施例提供的避雷器冷却组件的结构示意图。

附图标记：

10-避雷器， 11-底座， 12-上压盖，

13-避雷器芯柱， 131-电阻阀片， 132-金属垫块，

14-固定杆， 141-第一连接部， 121-第二连接部，

15-弹性部件， 16-第一电极， 17-第二电极，

1311-第二定位结构， 1321-第一定位结构， 20-避雷器冷却组件，

21-冷却容器， 22-冷却部件， 221-蒸发器，

2211-换热盘管， 2212-散热翅片， 23-压缩机，

24-冷凝器， 25-节流元件， 26-风道板，

261-出风口， 262-回风口， 27-风轮，

28-导风板， 211-容器主体， 212-开口。

具体实施方式

为便于理解，下面结合说明书附图，对本发明实施例提供的避雷器及输电系统进行详细描述。

请参阅图1，本发明的一些实施例提供了一种避雷器10，该避雷器10包括：底座11、上压盖12、多个电阻阀片131、及至少两个固定杆14，其中，多个电阻阀片131叠加设置于底座11与上压盖12之间，以使多个电阻阀片131构造成避雷器芯柱13，该避雷器芯柱13能够连接在电力系统内，用以保护电器设备免受高瞬态过电压危害。每个固定杆14的一端连接底座11，另一端连接上压盖12，所有固定杆14沿上述避雷器芯柱13的周向方向依次布置，这样可以利用该至少两个固定杆14使上压盖12与底座11相对固定，从而可以利用上压盖12和底座11将多个电阻阀片131压紧固定以形成避雷器芯柱13，该避雷器10具有结构简单，组装方便的优点。此外，本发明提供的避雷器10还可以使空气直接与各个电阻阀片131接触，从而使各个电阻阀片131上的热量可以快速的散发到空气中，大幅降低各个电阻阀片131的温度，使各个电阻阀片131不易因温度过高而损坏，进而提高了该避雷器芯柱13的荷电率，使得持续工作状态下的电流可以更大，残压可以更低，进而使该避雷器芯柱13能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间以高荷电率正常稳定的运行。

在一些实施例中，参见图1，避雷器芯柱13还包括：多个金属垫块132，每个金属垫块132设置于相邻的两个电阻阀片131之间。这样设计，能够使相邻的两个电阻阀片131之间保留间隙，提高了电阻阀片131的散热效果。而且可以将电阻阀片131上的部分热量传导至相应的金属垫块132上，从而能够进一步降低电阻阀片131的温度，减少电阻阀片131过热烧毁的情况发生。

其中，金属垫块132作为电压电流的传输介质，可以采用铜或铝材料等导电材料制作形成。

在一些实施例中，参见图2和图3，每个金属垫块132上设置有第一定位结构1321，每个电阻阀片131上设置有第二定位结构1311，相接触的金属垫块132与电阻阀片131之间通过第一定位结构1321和第二定位结构1311实现径向定位；其中，第一定位结构1321和第二定位结构1311中的一者为卡接凸起，另一者为卡接凹槽。例如图2和图3所示，电阻阀片131上设置有卡接凹槽，金属垫块132上设置有卡接凸起。这样设计，使避雷器芯柱13上的各个电阻阀片131与各个金属垫块132不易因受到碰撞而分离，提高了整体结构的牢固性和可靠性。

在一些实施例中，如图1所示，避雷器10还包括：弹性部件15，设置于避雷器芯柱13与底座11之间。这样设计，使避雷器10更加便于安装，同时具有一定的缓冲能力，在受到碰撞时不易受到损坏。

在一些实施例中，如图1所示，每个固定杆14的连接上压盖12的一端设置有多个第一连接部141，多个第一连接部141沿固定杆14的长度方向依次布置；上压盖12上设置有至少两个第二连接部121，至少两个第二连接部121沿上压盖12的周向方向依次布置，每个第二连接部121能够与固定杆14上的任一第一连接部141可拆卸固定连接。这样设计，可以通过使上压盖12的第二连接部121与固定杆14上不同的第一连接部141连接，来实现调整上压盖12与底座11之间的间距，从而可以方便可靠的将多个电阻阀片131压紧固定。

示例性的，所有固定杆14沿避雷器芯柱13的周向方向均匀布置，所有第二连接部121沿上压盖12的周向方向均匀布置，这样，使避雷器芯柱13四周受力均匀，且各固定杆14受力均匀，从而有利于提高避雷器10的稳固性和可靠性。

示例性的，多个第一连接部141沿固定杆的长度方向依次间隔布置，通过合理控制任意相邻两个第一连接部141之间的间隔，可以在实现固定避雷器芯柱13的同时，减少第一连接部141的数量。

在一些实施例中，如图1所示，避雷器10还包括穿过上压盖12且与避雷器芯柱13的一端连接的第一电极16，以及穿过底座11且与避雷器芯柱13的另一端连接的第二电极17。

在该实施例中，通过设置第一电极16和第二电极17，便于将避雷器10连接至电力系统连接，例如将该避雷器10通过第一电极16和第二电极17连接在输电线路与地线之间，即实现将避雷器10中的多个电阻阀片131串联于输电线路与地线之间，用以与输电线路连接的保护电器设备免受高瞬态过电压危害。

在一些实施例中，避雷器芯柱13外设有绝缘涂层。本方案中，通过在避雷器芯柱13外设置绝缘涂层，能够更好的满足外绝缘爬距的需求，安全性和可靠性得到提升。

请参阅图4，本发明的一些实施例提供了一种避雷器冷却组件20，该避雷器冷却组件20包括：冷却容器21，冷却容器21内安装有至少一个避雷器10，每个避雷器10为上述任一技术方案中的避雷器10；冷却部件22，设置于冷却容器21内，用于降低冷却容器21内的温度。

本发明提供的避雷器冷却组件20，包括上述任一技术方案中的避雷器10，由于避雷器10安装于冷却容器21中，且冷却容器21中设置有用于降低温度的冷却部件22，例如蒸发器221、冰袋等，从而可以进一步降低对避雷器10的各个电阻阀片131的冷却作用。

示例性的，冷却容器21可以是建筑物，例如固定在地面上的房屋，其可以由砖和/或水泥制成。当然，为了便于移动，冷却容器21也可以不固定地面上，例如集装箱等可移动的房屋。

示例性的，冷却容器21内可以只布置一个避雷器10，也可以同时布置多个避雷器10。

值得一提的是，随着特高压输电技术的不断发展，结合电网换相换流阀(LineCommutated Converter，以下简称为LCC)以及电压源型换流阀(Voltage SourceConverter，以下简称为VSC)的输电系统已成为电网运行不可缺少的一部分。例如，在输电系统的一种常见结构中，其逆变侧通常设有级联的至少一级LCC以及至少一级VSC；其中，LCC用于承载高压段电压，比如400kV～800kV；VSC用于承载低压段电压，比如0kV～400kV。该输电系统中的LCC对受端交流系统的依赖性较强，容易在受端交流系统出现交流故障时，发生换相失败，电压跌落为零，形成短路通路。而VSC在受端交流系统出现交流故障时并无电流通路形成，也就使得LCC会对级联的VSC进行电压电流转移，对VSC内的电容进行充电。因此随着故障电流的增大，VSC内的电容上的电压会迅速增大。通过将该避雷器10或避雷器冷却组件20设置于上述输电系统中，由于该避雷器10或避雷器冷却组件20的散热效率高，具有较高的荷电率，在持续工作状态下的电流可以更大，残压更低，泄流效果更好，使得VSC上承载的电压电流不易超过其耐压耐流能力，改善了对VSC的保护效果。

在一些实施例中，如图4所示，冷却部件22包括蒸发器221；避雷器冷却组件20还包括位于所述冷却容器21外的压缩机23、冷凝器24、节流元件25，所述压缩机23、所述冷凝器24、所述节流元件25与所述蒸发器221通过管道依次连接形成闭环。

在该实施例中，压缩机23可以产生高温高压的气态制冷剂，该高温高压的气态制冷剂流向冷凝器24后，在冷凝器24中液化放热形成高温高压的液态制冷剂，然后高温高压的液态制冷剂经节流元件25节流降压，形成低温低压的液态制冷剂，然后低温低压的液态制冷剂进入蒸发器221中蒸发吸热，形成低温低压的气态制冷剂，最后低温低压的气态制冷剂回到压缩机23中重新进行压缩，至此完成一个循环。本方案利用制冷剂多次循环流动时的相变作用，实现将冷却容器21内部的热量迅速散发至冷却容器21外部的环境中，能够大幅降低冷却容器21内部的温度，从而使避雷器10的电阻阀片131上的热量迅速散发，有效降低电阻阀片131的温度，使电阻阀片131不易因温度过高而损坏，进而提高了电阻阀片131的荷电率，使得持续工作状态下的电流可以更大，电阻阀片131的残压更低，进而使该避雷器10能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间正常稳定的运行。

为了提高避雷器组件20的整体性，示例性的，可以将压缩机23、冷凝器24与节流元件25分别固定在冷却容器21的外壁上，以便于移动该避雷器冷却组件20。此外，还可以设置格栅板，使格栅板与冷却容器21连接，格栅板与冷却容器21之间限定出用于容纳压缩机23、冷凝器24与节流元件25的容纳空间，以保护压缩机23、冷凝器24与节流元件25不易受到损坏。其中，格栅板上具有多个风口，为了提高冷凝器24与容纳空间的外部环境的换热效果，还可以在容纳空间内设置风机，利用风机使外部气流通过格栅板上的一部分风口进入容纳空间中与冷凝器24进行热交换，并使热交换后的气流从剩下的另一部分风口排出至该容纳空间外。

在一些实施例中，如图5所示，蒸发器221包括：连通于节流元件25与压缩机23之间的换热盘管2211，换热盘管2211包括并列设置的多个直管段，以及连通每两个相邻的直管段的U形管段；多个散热翅片2212，套装于直管段上，且每两个散热翅片2212之间留有间隔。

在该实施例中，蒸发器221包括换热盘管2211和多个散热翅片2212，其中散热盘管包括并列设置的多个直管段、以及连通每两个相邻的直管段的U形管段，从而形成连通于节流元件25与压缩机23之间的换热盘管2211，换热盘管2211可以采用铜或铝材料等导热率高的材料制作形成。而且通过将多个散热翅片2212套装于直管段上，设置每两个散热翅片2212之间留有间隔增大了蒸发器221与气流的接触换热面积，从而大幅提升蒸发器221的换热效率，有利于进一步降低各个电阻阀片131的温度，降低各个电阻阀片131热损坏的风险。

在一些实施例中，如图5所示，避雷器冷却组件20还包括：设置于冷却容器21内的风道板26，风道板26与冷却容器21的内壁之间构造出具有回风口262和出风口261的冷却通道，冷却通道内安装有蒸发器221；设置于冷却通道内的风轮27，用于使气流从回风口262进入冷却通道内与蒸发器221进行换热，并使换热后的气流从出风口261排出。

在该实施例中，通过在冷却容器21内设置风道板26，使冷却容器21内壁与风道板26之间限定出具有回风口262和出风口261的冷却通道，而且通过将蒸发器221和风轮27设置于冷却通道内，利用风轮27的转动，使冷却容器21内位于冷却通道外部的气流能够从回风口262进入冷却通道内与蒸发器221进行换热，并使与蒸发器221换热后产生的低温气流从出风口261排出，以实现对避雷器10的多个电阻阀片131进行降温。通过上述方案，使冷却容器21内的气流能够快速的循环流动，提高了电阻阀片131上的热量的散发速度，从而大幅降低电阻阀片131的温度，使电阻阀片131不易因温度过高而损坏，进而使该避雷器10能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间正常稳定的运行，改善对VSC的保护效果。

示例性的，风轮27为贯流风轮27或轴流风轮27。

示例性的，参见图5，回风口262和出风口261分别位于冷却通道的不同侧。本实施例中，通过将回风口262和出风口261分别设置于冷却通道的不同侧，能够进一步提高气流的循环流动效果，进而提高了气流与蒸发器221之间的换热效率、及气流与避雷器10的各个电阻阀片131之间的换热效率，使各个电阻阀片131上的热量能够快速的被带走。

示例性的，参见图5，冷却通道的回风口262位于冷却容器21的底部，冷却通道的出风口261位于冷却容器21的顶部。这样设计，能够使温度较高的气流回到冷却通道中与蒸发器221进行换热，然后将换热后的低温气流从位于顶部的出风口261排出。由于冷气流在重力的作用下会自上而下流动，因此有利于使气流与冷却通道外的避雷器10进行充分的换热，提高了换热效率，从而使避雷器10的电阻阀片131上的热量能够迅速散发，大幅降低电阻阀片131的温度，使电阻阀片131不易因温度过高而损坏，进而使该避雷器10能够在输电电压等级不断提升的输电系统中长时间正常稳定的运行，改善对VSC的保护效果。

在一些实施例中，如图5所示，避雷器冷却组件20还包括设置于出风口261的导风板28；其中导风板28可转动的安装于冷却容器21上，或者，导风板28可转动的安装于风道板26上。

在该实施例中，通过在出风口261处设置导风板28，将导风板28可转动的安装于冷却容器21或风道板26上，能够通过导风板28对从出风口261排出的冷气的方向进行调节，从而能够使出风口261处排出的冷气准确的流向避雷器10的各个电阻阀片131，更好的对各个电阻阀片131进行降温，具有灵活性和实用性高的优点。

示例性的，导风板28的迎风面设置有科恩达表面，通过设置科恩达表面能够使冷却通道从出风口261排出的气流更加流畅的流向避雷器10的各个电阻阀片131，气流在吹向导风板28的科恩达表面时不易出现反弹，进而不易出现气流紊乱的现象，有利于进一步增强气流的流动性，提高各个电阻阀片131的散热效率。

示例性的，导风板28通过枢轴与出风口261处的冷却容器21或风道板26旋转连接，该枢轴可以是水平设置，也可以是与水平面呈角度设置，例如呈30度、45度、60度或90度等。

为了便于控制，还可以将上述枢轴与电机连接，通过电机的输出轴的转动来实现对导风板28的旋转控制。例如，在避雷器10工作时可以通过电机控制导风板28来回摆动，实现摆动出风的效果，进一步提高了各个电阻阀片131的冷却效果，不易出现某一电阻阀片131温度过高损坏的现象。

在一些实施例中，参见图5，冷却容器21包括具有开口212的容器主体211以及用于打开和关闭开口212的门体，冷却通道形成于容器主体211与风道板26之间，避雷器芯柱13位于风道板26与门体之间。

在该实施例中，冷却容器21包括容器主体211和门体，容器主体211限定具有开口212的容纳腔，门体用于打开和关闭上述开口212，风道板26设置于容器主体211的容纳腔内，冷却通道形成于容器主体211的内壁与风道板26之间，避雷器10安装于风道板26与门体之间，这使得打开门体即可方便的对避雷器10进行维护和保养，方便性和实用性得到提升。

示例性的，门体可滑动的安装于容器主体211上，通过滑动门体即可打开和关闭容器主体211的开口212；或者门体可转动的安装于容器主体211上，通过旋转门体即可打开和关闭容器主体211的开口212。

在一些实施例中，避雷器冷却组件20还包括连通于节流元件25与压缩机23之间的金属导热管，金属导热管沿避雷器芯柱13的轴向呈螺旋状绕设在避雷器10的避雷器芯柱13上。这样设计，使节流元件25流出的部分低温低压的液态制冷剂能够流经金属导热管。通过将金属导热管沿避雷器芯柱13的轴向呈螺旋状绕设在避雷器芯柱13上，使流经金属导热管的液态制冷剂能够与避雷器芯柱13进行换热，使液态制冷剂吸热蒸发形成气态制冷剂，同时带走避雷器芯柱13的各个电阻阀片131上的热量，具有结构简单，散热效率高的优点。

示例性的，节流元件25包括毛细管和/或膨胀阀。

本发明的实施例还提供了一种输电系统，该输电系统包括：如上述任一项技术方案中的避雷器10；或如上述任一项技术方案中的避雷器冷却组件20。

本发明提供的输电系统，由于上述避雷器10及避雷器冷却组件20具有较高的散热效率，能够有效降各个电阻阀片131的温度，使各个电阻阀片131上的热量迅速散发，因此能够提高避雷器10的各个电阻阀片131的耐电压能力，使各个电阻阀片131不易因温度过高而损坏，进而能够在输电电压等级不断提升时，通过该避雷器10有效的对VSC进行保护。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。