1.本实用新型涉及避雷器技术领域，具体涉及一种可控避雷器。
背景技术：
2.特高压交流系统中操作过电压抑制是影响电网安全运行的关键问题，现多采用断路器加装合闸电阻的抑制方案，效果明显但也存在操作机构复杂、故障风险高、造价昂贵等问题。近年来，已发生多起断路器合闸电阻故障案例。可控避雷器技术是一种新型过电压抑制方案，通过改变避雷器电阻片接入数量，动态调整避雷器伏安特性，从而可实现深度抑制系统过电压，是未来超、特高压输电系统过电压抑制技术发展的新方向。
3.可控避雷器依据开关原理不同可分为机械型、间隙型、电力电子型等，无论何种开关，现有拓扑结构均为在可控避雷器可控部分两端并联外部开关。外部开关的引入会增大避雷器占地面积，可控避雷器相比常规避雷器占地面积增加约2倍，增加了变电站绝缘配合设计难度和设备安装费用。另外，现有电力电子式可控避雷器拓扑中，避雷器可控部分伏安特性不变，而外部引入电力电子开关存在固有电容，可控部分与开关连接的母排还会存在对地电容，这些额外电容的存在会使得避雷器低压端电容进一步增大，从而导致避雷器本体各层阀片电压分布不均，使得某些阀片承受过高的电压，从而影响避雷器长期可靠运行。
技术实现要素：
4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的可控避雷器占地面积大缺陷，从而提供一种可控避雷器。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.本实用新型实施例提供一种可控避雷器，包括：固定部分、可控部分及开关部分，其中，固定部分与可控部分串联连接，固定部分布置在第一绝缘外套内；开关部分与可控部分并联连接；开关部分与可控部分布置在第二绝缘外套内；第一绝缘外套与第二绝缘外套固定安装，构成整体单柱结构；当可控避雷器所处系统未过电压时，可控部分及固定部分均接入回路，可控避雷器呈高阻态；当可控避雷器所处系过电压时，开关部分将可控部分旁路，固定部分接入回路，可控避雷器呈低阻态，以抑制系统过电压。
7.在一实施例中，第一绝缘外套及第二绝缘外套通过金属法兰配合固定安装。
8.在一实施例中，固定部分包括：至少一个第一阀片支路；当包括多个第一阀片支路时，第一阀片支路之间并联连接。
9.在一实施例中，可控部分包括：至少一个第二阀片支路；当包括多个第二阀片支路时，第二阀片支路之间并联连接。
10.在一实施例中，第一阀片支路及第二阀片支路均包括：至少一个金属氧化物非线性电阻片；当包括多个电阻片时，电阻片串联连接。
11.在一实施例中，开关部分包括：限流电抗器及至少一个开关电路；限流电抗器与至少一个开关电路串联连接后，与可控部分并联连接。
12.在一实施例中，限流电抗器采用自冷式饱和电抗器。
13.在一实施例中，开关电路包括：并联连接的电力电子开关器件及金属氧化物非线性电阻片。
14.在一实施例中，电力电子开关器件包括：两个反向并联连接的晶闸管开关。
15.在一实施例中，开关电路还包括：与电力电子开关器件并联连接的均压电容。
16.在一实施例中，均压电容容值由各层开关电路电压分布不均匀系数确定。
17.在一实施例中，第二阀片直流放置于绝缘套筒内部或采用整体浇筑方式密封。
18.本实用新型技术方案，具有如下优点：
19.本实用新型提供的可控避雷器，固定部分与可控部分串联连接，固定部分布置在第一绝缘外套内；开关部分与可控部分并联连接；开关部分与可控部分布置在第二绝缘外套内；第一绝缘外套与第二绝缘外套固定安装，构成整体单柱结构，从而有效减小可控避雷器占地面积，降低设备成本，同时降低可控避雷器开关杂散电容对避雷器本体电压分布的影响，具备良好的应用前景。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本实用新型实施例提供的可控避雷器的一个具体示例的组成图；
22.图2为本实用新型实施例提供的常规可控避雷器结构；
23.图3a为本实用新型实施例提供的单低压端集成式可控避雷器结构；
24.图3b为本实用新型实施例提供的单高压端集成式可控避雷器结构；
25.图4为本实用新型实施例提供的可控避雷器的另一个具体示例的组成图；
26.图5为本实用新型实施例提供的第一阀片支路及第二阀片支路的结构图；
27.图6为本实用新型实施例提供的开关部分的一个具体示例的结构图；
28.图7为本实用新型实施例提供的开关部分的另一个具体示例的结构图；
29.图8为本实用新型实施例提供的电容矩阵对比图；
30.图9为本实用新型实施例提供的开关部分与可控部分集成布置结构示意图。
31.附图标记：
32.1-固定部分；2-可控部分；3-开关部分；4-第一绝缘外套；5-第二绝缘外套；6-压装弹簧；7-绝缘套筒；11-第一阀片支路；21-第二阀片支路；mov-电阻片；l-限流电抗器；31-开关电路；c-均压电容。
具体实施方式
33.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
37.实施例
38.本实用新型实施例提供一种可控避雷器，如图1所示，包括：固定部分1、可控部分2及开关部分3。
39.具体地，如图1所示，固定部分1与可控部分2串联连接，固定部分1布置在第一绝缘外套4内；开关部分3与可控部分2并联连接；开关部分3与可控部分2布置在第二绝缘外套5内；第一绝缘外套4与第二绝缘外套5固定安装，构成整体单柱结构。其中，第一绝缘外套4及第二绝缘外套5通过金属法兰配合固定安装。
40.具体地，如图2所示，现有技术中的避雷器的可控部分2外部并联旁路开关，而本实用新型实施例的可控避雷器可以作为一种新型特高压输电系统操作过电压柔性抑制装置，将可控部分2与开关部分3均放置于同一绝缘外套内部，从而可有效减小可控避雷器占地面积。
41.可选地，依据可控部分2及开关所在位置的不同，本实用新型实施例的可控避雷器可分为低压端布置与高压端布置两种，如图3a及图3b所示。其中，图3a为单低压端集成式可控避雷器，图3b为单高压端集成式可控避雷器。
42.在一具体实施例中，如图4所示，固定部分1包括：至少一个第一阀片支路11；当包括多个第一阀片支路11时，第一阀片支路11之间并联连接。
43.如图4所示，可控部分2包括：至少一个第二阀片支路21；当包括多个第二阀片支路21时，第二阀片支路21之间并联连接。
44.在一具体实施例中，如图5所示，第一阀片支路11及第二阀片支路21包括：至少一个金属氧化物非线性电阻片mov；当包括多个电阻片mov时，电阻片mov串联连接。
45.其中，第一阀片支路11及第二阀片支路21的数量、每个阀片支路所包含的金属氧化物非线性电阻片mov的数量由可控避雷器吸收能量及过电压抑制效果确定。此外，第二阀片支路21数量可以少于第一阀片支路11数量。
46.在一具体实施例中，如图6所示，开关部分3包括：限流电抗器l及至少一个开关电路31；限流电抗器l与至少一个开关电路31串联连接后，与可控部分2并联连接。其中，图6为以可控部分2以低压端布置为例。
47.具体地，开关电路31在系统存在过电压时短接，以将可控部分2旁路，系统电流转
移至开关电路31，此时，避雷器仅固定部分1接入回路，残压降低，从而实现深度抑制系统过电压。
48.可选地，本实用新型实施例第二阀片支路21的电阻片mov放置于绝缘套筒内部或采用整体浇筑方式，以保证电阻片mov与限流电抗器l底部的冲击绝缘耐受水平。
49.可选地，限流电抗器l采用自冷式饱和电抗器。
50.在一具体实施例中，如图6所示，开关电路31包括：并联连接的电力电子开关器件scr及金属氧化物非线性电阻片mov，其中，两个反向并联连接的晶闸管开关。
51.具体地，电力电子开关器件scr用于在系统存在过电压时短接受可控部分2；电阻片mov通过其限压特性来限制电力电子开关器件scr导通时的过冲电压，对串联电力电子开关器件scr起到保护作用，此外在正常运行电压下电阻片mov模块工作在小于1ma的小电流区，主要呈容性，可在一定程度上补偿各层电力电子开关器件scr互电容的差值。
52.具体地，限流电抗器l用于抑制晶闸管导通初期过大的电流上升率，防止晶闸管器件因di/dt而损坏。
53.在一具体实施例中，如图7所示，开关电路31还包括：与电力电子开关器件scr并联连接的均压电容c，其中，均压电容c用于优化电力电子开关器件scr的电压分布，可依据实际需要确定并联数量及布置位置。均压电容c容值由各层开关电路31电压分布不均匀系数确定，即可以不设置均压电容c容值，均压电容c容值可以为0，具体根据实际工况确定。
54.具体地，系统存在过电压时，可控避雷器中固定部分1的第一阀片支路11及可控部分2的第二阀片支路21迅速导通，系统电流流经第一阀片支路11及第二阀片支路21，限流电抗器l的抑制效果影响在几us后导通，系统电流转移至开关部分3，可控部分2被短接。此时，可控避雷器仅固定部分1接入回路，残压降低，从而实现深度抑制系统过电压。可控部分2的第二阀片支路21并联数量及电阻片mov串联数量可依据该过程需要吸收的能量确定，第二阀片支路21并联数量一般取1-3柱。
55.具体地，持续运行电压下，可控避雷器中可控部分2及开关部分3均为高阻状态，所有元件共同承担系统电压，可控避雷器电压分布由电容网络矩阵决定，常规拓扑与低压端集成拓扑的电容网络示意图如图8所示。低压端集成拓扑(本实用新型实施例提供的可控避雷器)通过减少可控部分2并联阀片柱数，并取消开关部分3与可控部分2的金属母排，减少了低压端对地电容，可有效降低可控避雷器均压分布优化难度。同时，由于集成拓扑结构将可控部分2与开关部分3放置于同一绝缘外套内，从而取消了可控部分2与开关部分3的高度差，使得开关部分3与可控部分2间能够等电位，解决了常规拓扑结构带来的开关部分3与可控部分2间的绝缘问题。
56.具体地，低压端布置可控避雷器可控部分2及开关部分3的结构如图9所示。假设导通前整个电力电子开关器件scr两端电压为u，晶闸管开关导通瞬间受饱和电抗器抑制效果影响，电力电子开关器件scr端电压u将全部由限流电抗器l承担，即ua-b＝u。由于图9中第二阀片支路21a1点与a点电位相同，则ua1-b＝u。第二绝缘外套5内部空间有限，a1点与b点仅靠空气、n2或sf6等气体绝缘难以承受该冲击电压，故将第二阀片支路21安装在绝缘套筒7内部，如图9中第7部分所示。
57.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或
变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。