SE424932B - Ventilavledare - Google Patents

Description

- 8008984-0 10 15 20 25 55 2 De aktiva delm i en ventilavledare för utomhusbruk är vanligen inbyggda i ett porslinshus med metalliska ändflänsar. Av tillverkningstekniska skäl kan ett sådant porsliushus inte göras alltför långt. Avledare för spänningar högre än ca 150 kV' är därför vanligen uppbyggda av två eller flera på. var- andra monterade avledardelar. Genom att bygga upp en avledare med flera kortare porslinshus kan för övrigt större kortslutningssäkerhet uppnås, eftersom tryckavlastning kan anordnas vid varje skarvställe mellan avledar- delarna. vid dessa s k flerdelsavledare komer dock skarvfästenas läckkapaci- tanser mot jord att ytterligare förstärka snedfördelningen av spänningen längs avledaren, och således medverka till att toppdelen blir relativt högre påkänd än övriga delar.

Det har visat sig att vid långvarig yttre nsdsmutsnimg, t ex saltbeläggzing, får en ZnO-avledare, som består av flera seriekopplade avledardelar, en ojämnt fördelad temperaturstegring. Detta beror på. att en betydande läckström flytexnlängs isolatorytan i smutsbeläggzingen, som i fuktigt tillstånd är elektriskt ledande, varvid ofta stora fluktuationer i potentialen på. skarv- ställenas metallflänsar uppträder. Genom mätningar har dock konstaterats, att vid de flesta förekommande fall av kraftig yttre nedsmutsning kommer smuts- skiktet på. isolanternas yta att fungera som en osymmetrisk yttre styr-kedja, som ger lägre relativ påkänning på. den lägst placerade avledardelen, dvs en liknande spänningsfördelning som den man har i rent tillstånd. En tänkbar förklaring till detta är att vid en avledare, som under viss tid är placerad i t ex saltdimma, kommer saltlösning att avsätta sig på. isolatorytan och droppa ned från avledarens övre delar ochige en tjockare beläggning med högre ledningsfömåga på. isolatorytans nedre del.

Eftersom avledarens inre aktiva delar står i galvanisk förbindelse med iso- latorhöljets ytteryta, kommer spänningspåkäzmingen på. varistorblocken att påverkas och kan lokalt stiga över det maazimivärde, för vilket avledaren är dimensionerad. På. grund av ZnO-blockens starka olinjaritet (liten skillnad i spänning ger stor skillnad i ström) kommer den resistiva läckströmmen genom blocken i delar av avledaren att därvid öka temporärt ooh förorsaka en onormal temperaturhöjning på blocken. Eftersom den resistiva läckströmmen hos ZnO- block är starkt temperaturberoende, kommer den onormala temperaturstegringen att medföra en ytterligare läckströmsölcning. Detta kan så småningom leda till att varistorblocken förstörs.

Olika lösningar har föreslagits för att koma till rätta med ovannämnda i problem. Ett förslag går ut på. att man i skarvställena mellan avledardelarna 10 15 25 8008984-0 använder isolerande skarvfästen, så. att man på. dessa ställen undviker galva- nisk förbindning mellan avledarens aktiva delar och isolatorhöljets ytter- yta. En sådan lösning är dock svår att tillämpa i en praktisk konstruktion.

Ett annat förslag går ut på att man parallellkopplar samtliga avledarblock med en separat kedja styrkondensatorer för att på. samma sätt som i avledare med gxistgap och kiselkarbidblock åstadkomma en jämnare spänningsfördelning.

Genom en sådana kapacitiv styrning kan man visserligen reducera temperatur- stegringen, men för att komma ned till acceptabla värden erfordras hög kapa- citans, vilket innebär höga kostnader.

'Enligt föreliggande uppfinning löses ovannämnda problem genom att man för- delar varistorblocken inom avledaren så att antalet varistorblock per längd- enhet i bottendelen är mindre än i övriga delar. Genom att låta fördelningen av blocken bättre motsvara spänningsfördelningen längs avledaren i rent kapa- citivt tillstånd uppnås för det första att man får en jälmare spärmingspåkän- ning-på blocken vid normala driftförhållanden. Detta möjliggör att blocken kan utnyttjas bättre, vilket leder till en billigare avledare, och samtidigt kan man minska den maximala spänningspåfinningen som uppträder i normal drift vid rena (ej nedsmutsade) porslinsisolanter eller vid isolanter som har ett torrt (ej ledande) smutsskikt. Därigenom minskas risken för den åldring av varistorblocken som vanligen inträffar vid för stor spänningspåltänning. För det andra uppnås att avledarens förmåga att klara nedsmutsning förbättras.

Detta beror bl a på att den enligt uppfinningen föreslagna fördelningen av blocken mellan de olika avledardelarna bättre överensstämmer med den i huvud- sak rent resistiva spänningsfördelning, som smutsförhållandena ger upphov till.

Uppfinningen skall närmare förklaras med hänvisning till bifoe fle ritning, i vilken fig 1 visar schematiskt i genomskärnírxg en med zinkoxidvaristorer uppbyggd ventilavledare av tidigare känt utförande, fig 2 visar på, motsvarande sätt ett utföringsexempel av uppfinningen, och fig 5 visar spänningsfördelningen i längsriktningen för olika avledarkonstnik- tioner. ' 811089 84-0 ø 10 15 20 25 50 55 Den i fig 1 visade ventilavledaren består av två. elektriskt seriekopplade avledardelar 1 och 2. Varje avledardel omfattar ett flertal cylindriska zinkoxidvaristorblock 5 anordnade i en stapel. Varistorstapeln är anordnad centralt i ett långsträckt porslinshus 4 med metalliska ändflänsar 5 och 6.

De båda avledardelarna är hopmonterade koaxiellt och orienterade med längs- axeln i vertikal riktning. Avledaren är försedd med en toppanslutning 7 för anslutning till en spänningsförande linje och en bottenanslutning 8 för an- slutning till jord. Vidavledarens övre ände är en skärm-ing 9 upphängd.

Metallflänsarna vid skarvstället 10 mellan avledardelerna 1 och 2 bildar en galvanisk förbindning mellan varistorstaplarna och* porslinshusens ytter- ytor.

Ett Zn0-block har en ekvivalent lmets bestående av en kapacitans 11 parallell- kopplad med en starkt spänningsheroende resistans 12. vid normal driftspän- :ning överväger den kapacitiva. delen av läckströmmen, och de ekvivalenta kapa- citansenia 11 skulle om de finge verka ensamma ge en rent linjär spännings- fördelning längs avledaren enligt linje A i fig 5, i vilken U betecknar spän- ningen i procent av totalspänningen över avledaren, och h betecknar avståndet från bottenflänsen i procent av avledarlängden. Mellan avledaren och jord finns dock fördelade läckkapacitanser som ger en snedvridning av spännings- fördelningen, så att högre spänning komer att råda över avledarens övre del.

Genom skärmringen 9 uppnås enlviss förbättring av detta förhållande. Den re- sulterande spänningsfördelningen för avledaren enligt fig 1 framgår av kurvan B i fig 3. Kurvorna A och B hänför sig till en avledare där varistorblocken är fördelade jämnt mellan de två. avledardelarna.

I fig 2 visas ett exempel på. hur en ventilavledare enligt föreliggande upp- finning kan vara utförd. Ii detta fall har man en osymmetrisk fördelning av variator-blocken mellan de två. avledardelarna., varvid den övre avledardelen 1 innehåller ca 60 % och den nedre avledardelen 2 ca 40 % av varistorblocken Eftersom längden av den nedre porslinsisolanten här inte fullt utnyttjas p g a. det lägre antalet varistorblock, har man som axiell utfyllnad i variator- stapeln anordnat elektriskt ledande distanselement 15, exempelvis i form av en hålcylindrisk lccopp av aluminium e d. Dessa distanselement kan med fördel vara jämnt fördelade i stapeln så. som visats i fig 2, men man kan även kon- centrera denna utfyllnad vid ena eller båda ändarna av varistorstapeln. Med en avledare enligt fig 2 skulle man, om man inte tar hänsyn till läckkapaci- tansernas inverkan, få. en spänningsfördelning enligt kurvan C i fig 3, vilken direkt svarar mot fördelningen av blocken mellan avledardelarna. Kurvan D visar den spänningsfördelning som uppträder i verkligheten med hänsyn till

Claims (4)

10 15 8008984-0 läckkapacitansemas inverkan. Som synes blir skillnaden mellan blockens fördelning och den verkliga spänningsfördelningen mindre vid avledaren en- ligt fig 2 (kur-vom c och n) än via aviemen enligt rig 1 (kul-vom A och B). Överspänningen jämfört med ideal fördelning blir i toppdelen enligt kurvorna A och B ca 12 76 per varistorelement, medan enligt kurvorna C och ID överspäzmingen endast uppgår till ca 5 7%. Prov har visat att kurva I) också. väl sanmaxifaller med den yttre spännings- fördelningen vid långvarig och svår nedsmutsning. Som synes av fig 3 skulle om blockfördelningen 50/50 bibehållits mellan avledardelanxa, toppdelen ut- sättas för en nwcket högre överspänning än om varistorblocken fördelats osym- metriskt mellan delarna enligt föreliggande uppfinning. Uppfinningen är inte begränsad till det visade utföringsexemplet på. en två- delsavledare utan omfattar givetvis även avledare med flera avledardelar. För en avledare med fler än två delar kan antalet block per längdenhet even- tuellt successivt öka med höjden i avledaren. Uppfinningen omfattar dock även sådana flerdelsavledare där antalet block per längdenhet är lika för alla delar utom bottendelen, som innehåller färre block. PATEINTKRAV

1. Ventilavledare omfattande minst två mellan en topp- och en bottenanslut- ning (7 resp 8) elektriskt seriekopplade avledardelar (1, 2), vilka vardera omfattar ett med metallflänsar (5, 6) försett isolerande hölje (4) innehåll- ande ett flertal i en vertikal stapel anordnade elektriskt seriekopplade metalloxidvaristorblock (5), varvid metallflänsama i skarvstället mellan avledardelaxma (1, 2) bildar galvanisk förbindning mellan varistorstaplanxa och höljets (4) ytteryta, k ä n n e t e c k n a d därav, att varistorblocken (5) är så. fördelade i avledaren, att antalet varistorblock per längdenhet i den avledardel (2) som ligger närmast bottenanslutningen (8) är mindre än i den (1) som ligger närmast toppanslutningen

2. Ventilavledare enligt patentkrav 1, omfattande minst tre seriekopplade avledardelar innehållande ett antal i huvudsak inbördes lika varistorblock (3), k ä. n n e t e c k n a d därav, att antalet seriekopplade varistorblock per längdenhet är mindre i den närmast bottenanslutningen (8) belägna avledar- delen (2) än i övriga delar. -_ 8008984-0

3. 5. Ventilavledare enligt patentkrav 1, bestående av två seriekopplade av- ledardelar (1, 2), k ä n n e t e c k n a d därav, att antalet seriekopplade varistorblock per längdenhet är minst 10 9% mindre i bottendelen (2) än i topp- delen (1).

4. Ventilavledare enligt patentlcrrav 1, 2 eller 3, k ä. n n e t e c k n a. d därav, att elektriskt ledande distanselement (15) anordnats för axiell ut- fyllnad i anslutning till varistorstapeln i den/de nedersta (2) av avledar- delarna.