1.本发明涉及高电压绝缘技术领域，特别是涉及一种实现绝缘子过电压快速熄弧装置。
背景技术：2.绝缘子的作用是利用其优良的绝缘特性实现高电位线路、设备与低电位线路、设备的连接。当绝缘子两端承受正常的工作电压时，绝缘子的绝缘芯棒实现两端不同电位的隔离，绝缘子的护套紧密粘在芯棒上，其作用是保护芯棒的绝缘能力不受到气候影响而降低。另外，外表面伞裙采用大小伞的设计可以增加爬电距离，即增加绝缘子的绝缘能力。
3.当两端承受过电压时，绝缘子表面因为闪络而积累较多导电粒子，沿着导电粒子在绝缘子两端产生导电通路。对于存在微弱缺陷的玻璃、陶瓷绝缘子可能在多次过电压作用下造成裂纹、灼伤，甚至炸裂；而对于硅橡胶绝缘子，过电压作用下引起的高温电弧可能引起硅橡胶伞裙烧伤。
4.绝缘子表面在过电压作用下发生沿面闪络时，过电压会沿着该通路得到释放。当两端恢复为正常工作电压时，残余的导电粒子在工作电压作用下，形成数值很大的工频电弧，该电弧产生的高温会烧伤绝缘子伞裙，直接导致绝缘能力下降。
5.值得注意的是，过电压引起的电弧电流因为存在时间很短，继电保护装置来不及动作过电压就已经得到释放，此时继电保护装置不会跳闸，即使跳闸线路也会因为自动重合闸而恢复供电。但是，过电压释放后，被击穿的空气间隙会在工作电压的作用下继续流通工频续流电弧，如果不快速熄灭会导致继电保护装置跳闸，长时间的工频电弧接地会导致自动重合闸动作失效，影响电力系统的供电可靠性。
技术实现要素：6.本发明的目的是提供一种实现绝缘子过电压快速熄弧装置，以解决上述现有技术存在的问题，提供一种安装简单、维护方便、可以快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，既能防止绝缘子被过电压损毁，又能快速熄灭工频电弧以提高自动重合闸成功率。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，包括第一支路以及与所述第一支路并联的第二支路；
8.所述第一支路包括绝缘子，所述绝缘子的上部固定设置有帽窝，所述绝缘子的下部固定设置有球头；
9.所述第二支路包括第一组件和第二组件，所述第一组件与所述第二组件均位于所述绝缘子一侧，所述第一组件和所述第二组件关于所述绝缘子对称布置；所述第一组件和所述第二组件结构相同，所述第一组件和第二组件分别包括一组圆钢、一组氧化锌阀片限位器和一组招弧角；两组所述招弧角之间设置有角隙。
10.优选的，所述圆钢包括第一圆钢和第二圆钢，所述氧化锌阀片限位器包括第一氧化锌阀片限位器和第二氧化锌阀片限位器，所述招弧角包括第一招弧角和第二招弧角；
11.所述第一圆钢的一端与所述帽窝固定连接，所述第一圆钢的另一端与所述第一氧化锌阀片限位器的一端固定连接，所述第一氧化锌阀片限位器的另一端与所述第一招弧角的一端固定连接；
12.所述第二圆钢的一端与所述球头固定连接，所述第二圆钢的另一端与所述第二氧化锌阀片限位器的一端固定连接，所述第二氧化锌阀片限位器的另一端与所述第二招弧角的一端固定连接。
13.优选的，所述帽窝与所述球头均为金属构件，所述绝缘子的内部为绝缘芯棒，所述绝缘芯棒的外部套设有第一伞裙，所述第一伞裙为一体式结构，所述第一伞裙为硅橡胶材质；所述第一伞裙包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，每组所述大伞裙和每组所述小伞裙交替排布，且所述大伞裙和所述小伞裙之间的间距相等。
14.优选的，相邻的每组所述大伞裙和所述小伞裙之间固定连接，所述大伞裙和所述小伞裙的内部均与所述绝缘芯棒粘接。
15.优选的，所述第一氧化锌阀片限位器和所述第二氧化锌阀片限位器均包括若干组氧化锌阀片，若干组所述氧化锌阀片的外侧上部固定连接有上法兰，若干组所述氧化锌阀片的外侧下部固定连接有下法兰，若干组所述氧化锌阀片的外部套设有第二伞裙；若干组所述氧化锌阀片的周向表面与所述第二伞裙内表面粘接。
16.优选的，若干组所述氧化锌阀片纵向排列，每相邻两组氧化锌阀片之间为真空结构。
17.优选的，所述第二伞裙采用一体式结构，所述第二伞裙为硅橡胶材质，所述第二伞裙包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，若干组所述大伞裙和若干组所述小伞裙交替布置。
18.优选的，所述第一招弧角和所述第二招弧角均包括一组第一法兰，每组所述第一法兰的一侧固定连接有金属连接杆，所述金属连接杆远离所述第一法兰的一侧固定连接有金属球。
19.优选的，所述角隙位于两组所述金属球之间，所述角隙为空气间隙，所述角隙的间隙长度小于所述绝缘子的长度。
20.优选的，所述帽窝远离所述绝缘子的一端与所述球头远离绝缘子的一端均可拆卸连接有输电线路或带电装置。
21.本发明公开了以下技术效果：
22.(1)本装置采用并联支路方式直接连接或者固定在绝缘子两端，安装简单，维护方便。
23.(2)本装置有效避免绝缘子在过电压作用下发生沿面爬电从而烧伤绝缘子的硅橡胶伞裙，可靠保障绝缘子的绝缘性能。
24.(3)本装置弥补了空气间隙不能快速熄弧而自动重合闸失败的缺陷，能快速熄弧提高线路的自动重合闸率，使电力系统在过电压作用时可靠运行。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图
获得其他的附图。
26.图1为本发明第一支路与第二支路位置关系示意图；
27.图2为本发明绝缘子结构示意图；
28.图3为本发明氧化锌阀片限位器结构示意图；
29.图4为本发明招弧角结构示意图。
30.其中：1、绝缘子；101、绝缘芯棒；2、帽窝；3、球头；4、第一圆钢；5、上法兰；6、第一氧化锌阀片限位器；601、氧化锌阀片；7、第一招弧角；701、第一法兰；702、金属连接杆；703、金属球；8、角隙；9、第二招弧角；10、第二氧化锌阀片限位器；11、第二圆钢；12、下法兰；13、第二伞裙；14、第一伞裙。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
32.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
33.参照图1-4，本发明提供一种快速熄弧的集电线路绝缘子1过电压抑制装置，包括第一支路以及与第一支路并联的第二支路；第一支路包括绝缘子1，绝缘子1的上部固定设置有帽窝2，绝缘子1的下部固定设置有球头3；第二支路包括第一组件和第二组件，第一组件与第二组件均位于绝缘子1一侧，第一组件和第二组件关于绝缘子1对称布置；第一组件和第二组件结构相同，第一组件和第二组件分别包括一组圆钢、一组氧化锌阀片限位器和一组招弧角；两组招弧角之间设置有角隙8。在绝缘子1两端设置一条能实现快速熄弧的并联支路，该支路具有以下特点：该并联支路由两组金属圆钢、两只氧化锌阀片限压器、一对招弧角、角隙串联构成；并联支路在正常工作电压下，该支路中的氧化锌阀片601绝缘电阻值很大，相当于断开，防止角隙8中的空气被工作电压击穿引起对地短路事故；并联支路在过电压作用下，氧化锌阀片601的绝缘电阻值变得很小，相当于导通，而空气间隙的长度显著小于绝缘子1长度，使得空气间隙优先击穿形成电弧续流，释放绝缘子1两端的过电压，以防止绝缘子1表面的硅橡胶伞裙14被烧损；并联支路恢复为工作电压时，氧化锌阀片601绝缘电阻值又变得很大，断开流过的工频电流，使得角隙8产生的续流电弧因电流不足而快速熄灭。装置中的各部分组件应尽可能采用一体化工艺，防止有裂纹；连接部分应牢靠，满足长时间机械应力的强度需要。
34.圆钢包括第一圆钢4和第二圆钢11，氧化锌阀片限位器包括第一氧化锌阀片限位器6和第二氧化锌阀片限位器10，招弧角包括第一招弧角7和第二招弧角9；第一圆钢4的一端与帽窝2固定连接，第一圆钢4的另一端与第一氧化锌阀片限位器6的一端固定连接，第一氧化锌阀片限位器6的另一端与第一招弧角7的一端固定连接；第二圆钢11的一端与球头3固定连接，第二圆钢11的另一端与第二氧化锌阀片限位器10的一端固定连接，第二氧化锌阀片限位器10的另一端与第二招弧角9的一端固定连接。第一圆钢4和第二圆钢11都自绝缘子1端部引出，采用两个及以上的螺栓紧密固定在绝缘子1端部，第一圆钢4另一端和第二圆
钢11的另一端均焊接法兰结构，用于和上法兰5的连接。自绝缘子1引出的圆钢可采用定制扣件的方式固定，使用螺栓固定时考虑使用多个螺母固定。
35.帽窝2与球头3均为金属构件，绝缘子1的内部为绝缘芯棒101，绝缘芯棒101的外部套设有第一伞裙14，第一伞裙14为一体式结构，第一伞裙14为硅橡胶材质；第一伞裙14包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，每组大伞裙和每组小伞裙交替排布。相邻的每组大伞裙和小伞裙之间一体化连接，大伞裙和小伞裙的内部均与绝缘芯棒101粘接。绝缘子1长度应考虑线路的电压等级选定，电压等级越高，其工作电压下要求的爬电距离就越长，绝缘子1长度越长。另外，其伞裙采用大、小伞群设计，每组大伞裙和每组小伞裙之间的距离相等，既能增加沿面闪络在第一伞裙14上的爬电距离，又能防止两大伞之间间距太近被直接击穿。
36.第一氧化锌阀片限位器6和第二氧化锌阀片限位器10均包括若干组氧化锌阀片601，若干组氧化锌阀片601的外侧上部固定连接有上法兰5，若干组氧化锌阀片601的外侧下部固定连接有下法兰12，若干组氧化锌阀片601的外部套设有第二伞裙13；若干组氧化锌阀片601的周向表面与第二伞裙13内表面粘接；若干组氧化锌阀片601纵向排列，每相邻两组氧化锌阀片601之间为真空结构。第一氧化锌阀片限位器6和第二氧化锌阀片限位器10均包括20-40个氧化锌阀片601。第一氧化锌阀片限位器6和第二氧化锌阀片限位器10均由芯棒、两端的法兰和外侧包裹的硅橡胶伞裙构成。其中芯棒由若干个氧化锌阀片601堆叠而成，两端用法兰串联在招弧角上，外侧用硅橡胶伞裙包裹，该伞裙可以防止内部芯棒在表面发生闪络而不经过氧化锌阀片601。该氧化锌阀片限压器一端和自绝缘子1引出的圆钢通过上法兰5固定在一起，另一端通过下法兰12连接招弧角。氧化锌阀片601的个数选择应按照线路电压等级选定，对于500kv及其以上的线路，可以在招弧角上串联两个或多个相同结构的氧化锌阀片限压器，以满足限流要求。氧化锌阀片限压器中阀片之间的堆叠应连接紧密，抽成真空状态，两端的法兰与阀片接触面保证良好电气连接，外侧的伞裙与阀片、法兰注塑为一个组件。
37.第二伞裙13采用一体式结构，第二伞裙13为硅橡胶材质，第二伞裙13包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，若干组大伞裙和若干组小伞裙交替布置。
38.第一招弧角7和第二招弧角9均包括一组第一法兰701，每组第一法兰701的一侧固定连接有金属连接杆702，金属连接杆702远离第一法兰701的一侧固定连接有金属球703。招弧角是一体化浇铸的金属连接杆702，(其弯曲角度随空气间距的大小而不同，其最佳的角度在110
°‑
145
°
之间)，由两个角度在110
°‑
145
°
的金属构件和两个金属球703端部连接而成，两个招弧角即为一对。该金属构件一端和一个金属球703焊接在一起，另一端通过氧化锌阀片限压器端部的下法兰12固定在一起。
39.角隙8位于两组金属球703之间，角隙8为空气间隙，角隙8的间隙长度小于绝缘子1的长度，角隙8的间隙长度为绝缘子长度的75％-80％。角隙8由招弧角两金属球703之间的一端空气组成，两个招弧角之间的空气间隙的长度小于绝缘子1长度(空气间隙的长度为绝缘子长度的75％-85％)，保证角隙8在相同电压作用下优先击穿。
40.帽窝2远离绝缘子1的一端与球头3远离绝缘子1的一端均可拆卸连接有输电线路或带电装置，并均可灵活拆卸。
41.工作过程：利用氧化锌阀片限压器的伏安非线性特性，该特性实现在工作电压作用下呈现大电阻，阻碍电流通过；但是在过电压作用下呈现小电阻，电流可以导通。当绝缘
子1两端承受工作电压时，氧化锌阀片601阻碍工作电流流经并联支路，防止工作状态下绝缘子1两侧线路或者装置短路。当并联支路承受过电压时，氧化锌阀片限压器变为小电阻，其可视为导体，招弧角经过圆钢和氧化锌阀片限压器与绝缘子1两端等电位。
42.两条支路在相同过电压作用下，并联空气间隙优先于绝缘子1击穿放电形成电弧，过电压沿着此通路对另一端接地装置释放，使得绝缘子1两端的电压恢复正常水平，即抑制绝缘子1过电压。
43.过电压释放完毕，正常工作电压施加在绝缘子1上时，并联支路中的空气间隙会因为残余的导电粒子和工作电压而继续通流。
44.考虑并联空气间隙的磁场，会在电弧上施加远离绝缘子1的电动力，该电动力拉长电弧，使得电弧流经空气路径大大延长，实现电弧自然熄灭，但是时间稍长，影响线路自动重合闸成功率。
45.依靠氧化锌阀片601的非线性，即在正常工作电压下，氧化锌阀片601呈现大电阻，限制工频续流通过并联支路，当流过招弧角之间的空气的电流太小时，就不足以在空气间隙之间流通，电弧就会快速熄灭，由于时间很短，自动重合闸成功率很高，线路供电可靠性升高。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明，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发明的限制。
47.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
技术特征：1.一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：包括第一支路以及与所述第一支路并联的第二支路；所述第一支路包括绝缘子(1)，所述绝缘子(1)的上部固定设置有帽窝(2)，所述绝缘子(1)的下部固定设置有球头(3)；所述第二支路包括第一组件和第二组件，所述第一组件与所述第二组件均位于所述绝缘子(1)一侧，所述第一组件和所述第二组件关于所述绝缘子(1)对称布置；所述第一组件和所述第二组件结构相同，所述第一组件和第二组件分别包括一组圆钢、一组氧化锌阀片(601)限位器和一组招弧角；两组所述招弧角之间设置有角隙(8)。2.根据权利要求1所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述圆钢包括第一圆钢(4)和第二圆钢(11)，所述氧化锌阀片(601)限位器包括第一氧化锌阀片(601)限位器(6)和第二氧化锌阀片(601)限位器，所述招弧角包括第一招弧角(7)和第二招弧角(9)；所述第一圆钢(4)的一端与所述帽窝(2)固定连接，所述第一圆钢(4)的另一端与所述第一氧化锌阀片限位器(6)的一端固定连接，所述第一氧化锌阀片限位器(6)的另一端与所述第一招弧角(7)的一端固定连接；所述第二圆钢(11)的一端与所述球头(3)固定连接，所述第二圆钢(11)的另一端与所述第二氧化锌阀片限位器(10)的一端固定连接，所述第二氧化锌阀片限位器(10)的另一端与所述第二招弧角(9)的一端固定连接。3.根据权利要求1所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述帽窝(2)与所述球头(3)均为金属构件，所述绝缘子(1)的内部为绝缘芯棒(101)，所述绝缘芯棒(101)的外部套设有第一伞裙(14)，所述第一伞裙(14)为一体式结构，所述第一伞裙(14)为硅橡胶材质；所述第一伞裙(14)包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，每组所述大伞裙和每组所述小伞裙交替排布。4.根据权利要求3所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：相邻的每组所述大伞裙和所述小伞裙之间一体化连接，所述大伞裙和所述小伞裙的内部均与所述绝缘芯棒(101)粘接。5.根据权利要求2所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述第一氧化锌阀片限位器(6)和所述第二氧化锌阀片限位器(10)均包括若干组氧化锌阀片(601)，若干组所述氧化锌阀片(601)的外侧上部固定连接有上法兰(5)，若干组所述氧化锌阀片(601)的外侧下部固定连接有下法兰(12)，若干组所述氧化锌阀片(601)的外部套设有第二伞裙(13)；若干组所述氧化锌阀片(601)的周向表面与所述第二伞裙(13)内表面粘接。6.根据权利要求5所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：若干组所述氧化锌阀片(601)纵向排列，每相邻两组氧化锌阀片(601)之间为真空结构。7.根据权利要求5所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述第二伞裙(13)采用一体式结构，所述第二伞裙(13)为硅橡胶材质，所述第二伞裙(13)包括若干组大伞裙和若干组小伞裙，若干组所述大伞裙和若干组所述小伞裙交替布置，每组所述大伞裙和每组所述小伞裙之间的间距为50-75mm。8.根据权利要求2所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在
于：所述第一招弧角(7)和所述第二招弧角(9)均包括一组第一法兰(701)，每组所述第一法兰(701)的一侧固定连接有金属连接杆(702)，所述金属连接杆(702)远离所述第一法兰(701)的一侧固定连接有金属球(703)。9.根据权利要求8所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述角隙(8)位于两组所述金属球(703)之间，所述角隙(8)为空气间隙，所述角隙(8)的间隙长度为所述绝缘子(1)长度的75％-80％。10.根据权利要求1所述的一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，其特征在于：所述帽窝(2)远离所述绝缘子(1)的一端与所述球头(3)远离绝缘子(1)的一端均可拆卸连接有输电线路或带电装置。
技术总结本发明公开一种快速熄弧的集电线路绝缘子过电压抑制装置，该装置有两条支路：第一支路由绝缘子构成，第二支路经过金属器件圆钢、两只氧化锌阀片限压器、一对招弧角、充有空气的角隙和圆钢连接构成，绝缘子和氧化锌阀片限压器的外表面均有硅橡胶伞裙。这两条支路一端均连接帽窝，另一端均连接球头，即为并联支路。本发明既能利用并联第二支路，释放施加在绝缘子上的过电压；又能在过电压释放完毕后，氧化锌阀片限压器因帽窝和球头之间承受正常工作电压又变为大电阻，阻碍电流流通，角隙之间的电弧因电流被阻断而快速熄灭，减少线路跳闸率并增加自动重合闸成功率，实现既能抑制绝缘子两端过电压又能够快速熄弧，安装简单，维护方便。便。便。
技术研发人员：曹治 张宏峰 冯标 雷佳华 王启江 龙高飞 向念文 许林红 叶林 邓越 孟鹏飞 吴伯双 鲍捷 倪嘉伟 叶寿洪 潘宇峰 苑乾坤
受保护的技术使用者：华能新能源股份有限公司 合肥工业大学 中国华能集团有限公司 华能集团技术创新中心有限公司
技术研发日：2022.03.30
技术公布日：2022/7/5
