4 研制总结报告

500kVGIS避雷器研制项目组根据设计开发程序积极开展工作，经过产品技术调研、设计计算、试验验证和样机试验等阶段,已经完成该项目.现将研制情况总结如下.
2产品主要技术参数
2.1运行条件
2.1。1安装场所：户内外；
2.1.2环境温度：不高于＋40℃，不低于－40℃；
2.1.3耐震能力：水平加速度0。4g，垂直加速度0。2g;
μV
500
13
绝缘性能
工频耐受试验1min≥
kVr.m.s
740
操作冲击耐受±各15次≥
kVP
1250
雷电冲击耐受±各15次≥
kVP
1675
14
SF6气体年泄漏率≤
%
0。5
15
SF6气体水分含量年泄漏率
交接值≤
ppm (V/V）
150
运行值≤
250
16
零表压下耐受电压（5min）
kV
17
SF6气体额定压力（20℃)
3.4.5吸附剂
运行中的GIS避雷器受潮后，其绝缘强度下降，需要在避雷器壳体内设置吸附剂，保持内腔干燥.F-03吸附剂为φ4～φ6mm球状颗粒，饱和吸水量（25℃)≥22%.因为避雷器壳体内基本属于无电弧分解物的气室，仅考虑吸附水分的用量即可，原则上吸附剂用量为充气重量的6％左右。
3.5压力释放装置的研究
下面对避雷器产品试制过程中的关键问题及解决措施进行论述。
设计文件名称
研制总结报告
JG07。500YZ
产品型号、名称
Y20WF—444/1106罐式金属氧化物避雷器
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3.1技术条件的制定
试制的500kV GIS用六氟化硫罐式避雷器要满足电力系统中组合电器的使用并可靠运行，这就需要考虑该避雷器的技术条件、运行状况及电气性能。研制组经过多方调研、收集资料、参考国内外先进的结构和技术要求，依据标准规定，在与用户多次沟通的基础上,依据《GB7674-1997 72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》、《GB 8905-1988 六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》、《GB 11022—1989 高压开关设备通用技术条件》、《GB 11023—1989 高压开关设备六氟化硫气体密封试验导则》等标准，制定出了避雷器的技术条件(Q/JG 015-2009)。在技术条件中，对500kV GIS罐式避雷器的主要技术参数、试验方法以及高电压
kV r.m。s
550
3
避雷器额定电压
kV r。m.s
444
4
标称放电电流8/20μS
kAP
20
5
避雷器持续运行电压
kV r.m.s
324
6
参考电压
直流参考电压DC 1mA≥
kV
597
工频参考电压AC 3mA峰值/√2≥
kV
444
7
0。75 1mA直流参考电压下漏电流≤
μA
30
8
残压试验
GIS金属壳体有焊接壳体及铸造壳体。我们采用焊接壳体.我们的主要工作有:1)壳体直径设计和计算(详见设计计算书）;2）板材滚筒焊接壳体的内表面，要求磨光焊缝，残留焊缝高小于2mm，磨去鱼鳞纹，手感无毛刺尖角，目视光滑，并按产品表面处理工艺规程进行表面处理.3）加工质量监控：强度监控和气密性监控。强度监控主要是进行水压试验，例行水压：0。75MPa/30min；破坏水压试验:1.8MPa/30min。气密性监控主要是进行检漏试验:年漏率小于0。5％/年。
随着GIS的大力发展，它的重要保护电器-—六氟化硫罐式避雷器（以下简称GIS避雷器）必须提供优良的保护性能极可靠的安全运行性能，使GIS免受操作过电压及大气过电压的损坏。因此，开发性能优异的GIS避雷器对GIS的发展是有力地推动
南阳金冠电气有限公司是我国最大的金属氧化物避雷器制造商之一。自上个世纪70年代开始金属氧化物避雷器研发、制造,已有近40年的历史，公司拥有丰富的避雷器技术经验和强大的科研开发平台。公司自2000年，在GIS避雷器技术方面投入了大量的研究，目前已有完成66kV～220kV各类型号GIS避雷器的产品开发,并有数百相GIS避雷器在线安全运行.2009年2月，公司把500kVGIS避雷器列入年度研制开发项目计划,专门成立500kVGIS避雷器研制项目组.
提出部门
审定
赵冬一
2009.07.26
标记
处数
更改文件号
签字
日期
批准
徐学亭
2009。07.27
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研制总结报告
JG07。500YZ
产品型号、名称
Y20WF-444/1106罐式金属氧化物避雷器雷
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其它的使用环境条件应符合JB/T7617—1994六氟化硫罐式无间隙金属氧化物避雷器的要求。
绝缘件分为真空浸渍件和真空浇铸件。使用在SF6罐式避雷器中的绝缘件必须具有以下特点：1）耐SF6气体及其分解物，必须进行一定的表面处理；2)、绝缘强度高;3）、局部放电量小；4）、泄漏电流小；
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3.4关键零部件的研究
3。4。l盆式绝缘子
盆式绝缘子由用户提供成型产品，其电气和机械性能达到规定要求，为本产品的对接和密封提供了可靠的保证。盆式绝缘是子真空浇铸件，设计时重点考虑有三项：1)高压电气性能设计及电场计算；2)嵌件浇铸应力计算；3）盆式绝缘子受气压作用时主应力计算及变形计算.
3。4。2绝缘棒的研究
压力释放装置能有效的释放因避雷器内部各种原因引起的过高压力，该装置安装在避雷器下部,远离
监测器的观察处，从而保证其动作时，避免了误伤工作人员。爆破片采用不锈钢带凹型沟槽产品，它具有以下优点:
1）材质为不锈钢，动作稳定，不会因材质本身特性造成误动作；2）形状为内凹型，具有较大张力，不会因轻微碰撞或压力略微上升(属正常范围内的压力上升)时造成误动作；3）带沟槽能确保爆破片在
3.2避雷器结构的研究
500kV GIS用避雷器为单相单罐式结构。外壳采用铸钢或铸铝合金材料，具有足够的强度，内部芯体采用电阻片与绝缘杆三柱螺旋固定方式，芯体上部采用均压罩改善避雷器电位分布，避雷器低压出线端子和压力释放装置位于壳体底部。
由于避雷器电压等级高，所需的电阻片数量大，而避雷器高度又有限制，因此在电阻片的连接上采取了3柱串联的结构。各柱电阻片以避雷器中心为圆点平均分布，每柱有12组电阻片，每组由4片电阻片组成，共36组。每组之间用铜质导电带依次串联连接。采用这种结构可以有效地降低了避雷器的高度，利于电场的分布。
陡波冲击残压试验1/5μS≤
kAP
1238
雷电冲击残压试验8/20μS≤
1106
操作冲击残压试验30/80μS≤
907
9
大电流冲击耐受4/10μS
kAP
100
10
长持续时间
电流冲击试验
2ms方波电流冲击耐受18次
kAP
2500
线路放电等级
4
5
11
局部放电量1.05倍Uc下≤
pC
10
12
无线电干扰电压1.05倍Uc下≤
2.1.10异常运行条件
在异常运行条件下，本标准的使用需经供需双方协商。
2.2产品外形图
产品外形如图1所示。
图1 Y20WF—444/1106500kVGIS避雷器外形图
2.3主要技术参数：产品的主要技术参数见表l。
2.4产品结构特点
本产品主要由芯体、圆盘绝缘子、罐体等组成，芯体封装在罐体内,罐体内充以绝缘强度很高的六氟化硫气体，使得相地之间的绝缘距离大大缩小，减小了占地，并且产品本身不受外界环境的影响，保证了产品性能的稳定可靠。
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其动作时有有效的薄弱点，利于爆破片的破损，及时有效的释放压力。以上优点确保了压力释放装置工作的稳定性、安全性和及时性要求。
另外,在压力释放装置的泄放口径上，我们也进行了研究，由于避雷器体积大,SF6气体多，因而泄放口径选取了φ50mm,从而保证了气体在释放时能顺畅通过,不至于引起极高压力过久停留在罐体内而造成的不必要的损害.
Y20WF—444/1106
500kV交流无间隙罐式金属氧化物避雷器
研制总结报告
南阳金冠电气有限公司
二○○九年七月
南阳金冠电气有限公司
二○○八年八月
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产品型号、名称
Y20WF-444/1106罐式金属氧化物避雷器
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1前言
随着我国经济建设的发展以及人民生活水平的提高,对电力的需求大幅增长,有力地促进了电力工业的不断进步，使得输变电设备向着小型化、大容量、安全可靠性高等方向发展。六氟化硫气体绝缘金属全封闭组合电器(以下简称GIS）正是为适应这一需要而研制、开发的。GIS是输变电行业的新技术，是当今世界上最为先进的电器设备。在现代工业发展中，GIS以绝缘强度高，开关室灭弧能力强，断路器断口承受电压高，体积小、占地少,传输容量大,运行条件不受限制，运行安全，可靠性高，检修周期长，产品性能稳定,特别适用于高海拔地区及重盐雾地区等优点，在电力系统中得到广泛的应用.
图1 YH20CX—396/1050 线路型复合外套避雷器外形图
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表1Y20WF—444/1106500kVGIS避雷器技术参数表
序号
项目
单位
技术参数
备注
1
系统电压
kV r.m.s
500
避雷器整体高度:2830mm，直径:φ987 mm，重量约:700kg.
3.3金属氧化物电阻片的研究
非线性金属氧化物电阻片是避雷器的核心部件,其性能的好坏直接影响避雷器的性能。为此，专门成立了电阻片研制小组，对电阻片的电气性能进行研究。借鉴我厂多年电阻片的生产经验和制造能力，依据技术条件,确定电阻片的尺寸为φ115/φ42×21.经过试验，其电气性能达到规定要求。如表2所示。
2.1。4电源额定频率：(48～62)Hz;
2。1。5海拔不超过1000m;
2.1.6太阳光的辐射：太阳最大照射（1.1 kW/m2）；
2。1。7长期施加在避雷器端子间的工频电压应不超过避雷器的持续运行电压；
2.1。8地震烈度8度及以下地区;
2.1。9最大风速不超过35 m/s；
资料来源
编制
雷鸣
2009.07。25
3.4.4SF6气体
SF6气体应符合GB/T12022—1989 《工业六氟化硫》的规定。在使用、检查过程中按GB3723 《 工业用化学产品采样安全通则》、 GB/T5832.2-1996 《气体中微量水份的测定 露点法》、GB/T12022-1989工业六氟化硫《气瓶安全监察规程》等标准的各项规定执行。针对我公司试制中的情况,我们制定了《避雷器用六氟化硫气体 技术规范》。
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5）、足够的机械强度。综合各厂家生产经验及多年的运行经验，选择环氧真空浸渍棒进行试制生产，并制定了绝缘件的技术规范。
3.4。3罐体的研究
罐体是避雷器的主要部件,其质量的好坏直接影响产品性能，所以罐体的尺寸和强度是经过计算和试验后确定的.罐体的材质和加工必须符合产品规定的要求,特别是密封面和内部粗糙度。同时对罐体加工单位的加工能力进行控制。罐体的加工单位必须具备以下几点要求：(1)由于罐体属于压力容器，因此加工单位必须具有压力容器生产许可证；(2)焊接水平高,确保焊接质量;(3)机加工能力强，能保证罐体达到要求的机加精度.
MPa
0.4
18
SF6气体最低工作压力(20℃）
MPa
0.35
19
执行标准
GB11032-2000交流系统用无间隙金属氧化物避雷器
JB/T7617—1994六氟化硫罐式无间隙金属氧化物避雷器
3试制过程及关键技术问题的解决
本项目自2008年12月开始，首先进行技术协议的讨论和技术方案的协商，开始进行产品的初步设计。研发组与用户多次沟通后，双方确定产品外形结构，然后进行内部结构及电场研究；在2009年2月完成全部图样设计并完成了内部电场的计算；于2009年3月完成了产品全部零部件的加工，在此期间还对试验方法进行了研究，并设计加工了试验工装；在2009年4月进行了样机试制和厂内试验；在2009年5月进行了全部型式试验,并顺利通过.
由于采用了非线性伏安特性十分优异的金属氧化物电阻片，使得避雷器的保护特性大为提高，特别是陡波残压的降低，对于伏安特性比较平坦的GIS特别有利。在产品芯体部簧装置，有效地消除了冷热情况下的内部应力，并且使得避雷器具有较高的抗震能力。内部所有的金属件均具有粗糙度很低的表面,使得内部电场分布对称、均匀、合理，而且内部各个零部件均为有效连接，避免了小间隙的存在，使得避雷器内部局部放电很低。外部采用屈服强度很高、密封性能良好的金属罐体，有效隔离了外部环境对避雷器芯体的影响，从而保证了产品的运行稳定。