專利名稱：一種消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高壓電力線路的安全保障，具體涉及一種消減高壓電力架空導(dǎo)線 上掛積冰雪的裝置，適用于高壓架空線路在冰雪惡劣天氣狀況下，輸電線路的安全運(yùn)行。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的不斷深入和發(fā)展，對(duì)高壓輸電線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)有了較快 的發(fā)展，對(duì)保證電力線路的安全運(yùn)行起到了重要的作用。目前，線路的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)中通過(guò)3G 或GSM等通信信道，在線路上安裝了諸如攝像頭、溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器、 振動(dòng)傳感器、偏角傳感器等，可以將線路上的狀態(tài)了解得十分清楚。但是要在不停電的情 況下，將遠(yuǎn)方線路上積聚的冰雪消除卻并非易事，如不及時(shí)消除連續(xù)積聚的冰雪，增加到一 定荷重后將導(dǎo)致高壓線斷線，桿塔倒塌等嚴(yán)重事故，如2008年底我國(guó)南方雪災(zāi)使大面積電 力線桿塔倒塌事件，便是一個(gè)非常嚴(yán)重的狀況。因此，在電力生產(chǎn)中，十分迫切地需求出 臺(tái)能有效消減輸電線路野外冰雪的措施，此舉對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活都有十分密切 的關(guān)系。經(jīng)檢索，申請(qǐng)專利號(hào)為200810087009的中國(guó)實(shí)用新型申請(qǐng)，記載了一種“自動(dòng)保 護(hù)防止覆冰自動(dòng)融冰的架空電力線路”，按該專利的相關(guān)描述，該技術(shù)方案實(shí)施比較困難， 理由是根據(jù)有關(guān)資料表明，線路融冰的可行性主要取決于要獲得的融冰電流所需的融冰 電源設(shè)置問(wèn)題。有關(guān)研究結(jié)果表明35KV作融冰電源時(shí)，500KV線路短路電流不能達(dá)到最 小融冰電流；220KV作融冰電源時(shí)，長(zhǎng)度不超過(guò)169km (LGJ-4 X 300)、148km (LGJ-4 X 400) 或118km(LGJ-4X500)的線路短路電流可以達(dá)到最小融冰電流，但需要系統(tǒng)提供的無(wú)功在 1000MVAR以上，由于電力系統(tǒng)無(wú)功儲(chǔ)備能力有限，220KV作融冰電源的500KV線路短路融冰 方案不可行。500KV作融冰電源時(shí)，短路電流雖然可以達(dá)到最小融冰電流，但需要系統(tǒng)提供 的無(wú)功在2000MVAR以上，同樣受限于系統(tǒng)無(wú)功能力，因此500KV作融冰電源的500KV線路 短路融冰方案也不可行。經(jīng)計(jì)算，在滿足環(huán)境溫度_18°C左右、零風(fēng)速、最小融冰電流4000A 的條件下，采用直流方式融冰時(shí)，需要系統(tǒng)提供的功率近200MW。因此，如按上述方法，首先需要對(duì)線路進(jìn)行停電作業(yè)融冰，這樣本身已影響了線路 的正常供電秩序，同時(shí)還需要提供近20萬(wàn)千瓦的電力來(lái)融冰，即相當(dāng)于需要配置一個(gè)小型 發(fā)電廠的一個(gè)供電容量，耗資十分巨大，操作實(shí)施十分困難。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)狀，本實(shí)用新型提供一種消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置， 目的是在不停電、野外、無(wú)人值守的情況下，可以在線監(jiān)測(cè)，在線作業(yè)消冰，同時(shí)還應(yīng)具有除 冰及時(shí)、節(jié)省能源、功能齊全、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，安 裝在處于帶電運(yùn)行之中的兩個(gè)線路鐵塔之間的架空導(dǎo)線的下面及周圍，導(dǎo)線與鐵塔之間連 有絕緣瓷瓶，其特征在于所述裝置包括加熱系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和檢測(cè)控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)設(shè) 置在距離導(dǎo)線底部有一定間距的正下方；供電系統(tǒng)的電源取自地面，經(jīng)變壓后供加熱系統(tǒng)使用；檢測(cè)控制系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、攝像頭、地面控制中心和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。所述加熱系統(tǒng)包括專用夾具、電熱絲、遙控電熱絲開(kāi)關(guān)和瓷套管，專用夾具為截面 呈倒三角形的空心支架，其上端有一可開(kāi)合的環(huán)形固定扣，空心支架最底端固定瓷套管，套 管內(nèi)穿有電熱絲。所述裝置還設(shè)有振動(dòng)系統(tǒng)，包括飛擺振動(dòng)器、振動(dòng)器電源線、拉力傳感器和遙控振 動(dòng)器開(kāi)關(guān)，其中飛擺振動(dòng)器安裝在絕緣瓷瓶與導(dǎo)線的連接處及導(dǎo)線中部，振動(dòng)器電源線及 其外面的瓷套管布置在空心支架內(nèi)，振動(dòng)系統(tǒng)由供電系統(tǒng)供電。所述供電系統(tǒng)包括順序連接的太陽(yáng)能板、蓄電池組、逆變器、電壓互感器電源開(kāi)關(guān) 和電壓互感器，電壓互感器的底部分別連接遙控電熱絲開(kāi)關(guān)和遙控振動(dòng)器開(kāi)關(guān)。所述檢測(cè)控制系統(tǒng)具有ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，其ZIGBEE協(xié)調(diào)器設(shè)于地面控制中 心內(nèi)，而ZIGBEE根單元與各物理參量傳感器制成一體；所述物理參量傳感器包括溫濕度傳 感器、拉力傳感器和雪深探測(cè)器。所述溫濕度傳感器分為導(dǎo)線溫濕度傳感器、電熱絲溫濕度傳感器和環(huán)境溫濕度傳 感器，導(dǎo)線溫濕度傳感器安裝于導(dǎo)線正上方的固定扣上，電熱絲溫濕度傳感器緊貼安裝于 穿有電熱絲的瓷套管下面，環(huán)境溫濕度傳感器安裝于鐵塔上；所述拉力傳感器安裝于鐵塔 與絕緣瓷瓶之間；所述雪深探測(cè)器安裝于鐵塔上。所述電熱絲按不同類型的導(dǎo)線進(jìn)行布置，形成來(lái)回回路；所述振動(dòng)器電源線在三 角的空心支架內(nèi)穿行布置。在電壓互感器的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別裝有高壓避雷器和低壓避雷器。本實(shí)用新型的有益效果是1)由太陽(yáng)能進(jìn)行充電的蓄電池組供電，形成單元式， 對(duì)線路進(jìn)行分段融化，平均300-500M為一個(gè)單元，裝置可以在線路不停電的情況下實(shí)施消 融積掛作業(yè)，提高了供電的可能性和連續(xù)性；幻俗話說(shuō)冰凍三尺非一日之寒，本實(shí)用新型 采用了戰(zhàn)術(shù)上主動(dòng)應(yīng)戰(zhàn)的方法，將融冰消雪提前在萌芽和積累狀態(tài)就開(kāi)始采取措施，不是 等大量的冰雪積累后再來(lái)處置，因此大大減少了融冰能量的消耗，其三角型專用夾具使化 冰能量由大面積的導(dǎo)線截面轉(zhuǎn)化為如同鉛芯大小的僅Imm左右直徑的電熱絲，平均每公里 耗電僅為3kw 5kw容量來(lái)進(jìn)行作業(yè)，可分段操作，作業(yè)目的性強(qiáng)，效果明顯，增加了線路 工程中的可實(shí)施性，與常規(guī)使用一座小型電廠的能耗來(lái)融冰相比，大大節(jié)約了能源消耗；3) 解決了目前線路監(jiān)測(cè)中，只看“不做”，看見(jiàn)了 “無(wú)法做”的問(wèn)題，本實(shí)用新型將現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)的問(wèn) 題通過(guò)無(wú)線監(jiān)控裝置進(jìn)行加熱、振動(dòng)等操作，使冰雪消除在始發(fā)狀態(tài)，成本低，效果好，速戰(zhàn) 速?zèng)Q，保證安全運(yùn)行，可靠供電。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中導(dǎo)線段的截面圖。圖3是本實(shí)用新型的系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置安裝在處于帶電 運(yùn)行之中的兩個(gè)線路鐵塔19之間的架空導(dǎo)線4的下面及周圍，導(dǎo)線與鐵塔之間連有絕緣瓷
4瓶25。本裝置包括加熱系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和檢測(cè)控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)設(shè)置在距離導(dǎo)線4底部有 一定間距的正下方；供電系統(tǒng)的電源取自地面，經(jīng)變壓后供加熱系統(tǒng)使用；檢測(cè)控制系統(tǒng) 包括溫濕度傳感器6、攝像頭20、地面控制中心M和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。如圖2所示，所述加熱系統(tǒng)包括專用夾具3、電熱絲1、遙控電熱絲開(kāi)關(guān)12-1和瓷 套管2，專用夾具為截面呈倒三角形的空心支架3-1，其上端有一可開(kāi)合的環(huán)形固定扣3-2， 固定扣可以做成一端與支架鉸接，另一端為活扣，支架涂成黑色，以加強(qiáng)吸熱效果，以保證 在陽(yáng)光出現(xiàn)時(shí)夾具的溫度能高于導(dǎo)線上的溫度；也可以用鐵絲等綁扎固定。在空心支架最 底端并排固定兩個(gè)瓷套管2，用于穿電熱絲1。電熱絲1按不同類型的導(dǎo)線(單根或分裂式 導(dǎo)線)進(jìn)行(上下或并排)布置，一去一回形成回路，供電電壓為交流1000V-2000V。為了將導(dǎo)線上的干雪抖落，本實(shí)用新型還可以在上述裝置的基礎(chǔ)上增加振動(dòng)系 統(tǒng)，它包括飛擺振動(dòng)器22、振動(dòng)器電源線27、拉力傳感器21和遙控振動(dòng)器開(kāi)關(guān)12-2，其中飛 擺振動(dòng)器安裝在絕緣瓷瓶25與導(dǎo)線4的連接處及導(dǎo)線4中部，振動(dòng)器電源線27及其外面的 瓷套管2在三角形的空心支架3-1內(nèi)穿行布置，本例(請(qǐng)見(jiàn)圖幻振動(dòng)器電源線有上下兩根 布置在支架內(nèi)，形成一去一回的回路，一般供電距離不超300M，供電電壓為 220V-380V。 振動(dòng)系統(tǒng)的電源也來(lái)自供電系統(tǒng)。由于在架空鋁芯線上緊附夾具，為防止瓷套管破損后導(dǎo)線搭碰，所選用的二次供 電的導(dǎo)線上必須是同類的導(dǎo)體，否則可能會(huì)形成不同金屬引起的腐蝕現(xiàn)象。所述供電系統(tǒng)包括順序連接的太陽(yáng)能板30、整流器16、蓄電池組15、逆變器14、通 信控制箱13、電壓互感器電源開(kāi)關(guān)23和電壓互感器8，電壓互感器的底部分別連接遙控電 熱絲開(kāi)關(guān)12-1和遙控振動(dòng)器開(kāi)關(guān)12-2。通信控制箱13的功能為1、安裝了本地ZIGBEE無(wú) 線自組網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器單元。2、具有GPRS移動(dòng)通信裝置的接口或3G移動(dòng)通信系統(tǒng)的接口單 元。協(xié)調(diào)器與3G移動(dòng)通信系統(tǒng)通過(guò)線路進(jìn)行連接以及通信抗干擾裝置一同安裝于通信控 制箱中。由太陽(yáng)能板對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電，常規(guī)按Im2可產(chǎn)生100W功率計(jì)算，常規(guī)段線路 線約需3-5KW的電力，需配置200Ah、36V、由蓄電池10只可滿足常規(guī)要求，由太陽(yáng)能進(jìn)行 5% -10%的電流進(jìn)行電源的浮充電。地面的低壓電源只有通過(guò)電壓互感器8的供電才能保證對(duì)電熱絲及振動(dòng)器的供 電電源，電壓互感器在制造上需要在常規(guī)的電壓基礎(chǔ)上增容，因?yàn)槌Ｒ?guī)互感器容量只有 100VA，本裝置的設(shè)計(jì)為3KVA 10KVA。電壓互感器8的功率為3-5KVA，初級(jí)繞組由蓄電池 組經(jīng)逆變器后提供電源，次級(jí)分二個(gè)繞組線圈，一個(gè)繞組線圈供電熱絲的電源，供電電壓為 交流1000V-2000V，另一個(gè)繞組線圈供振動(dòng)器的電源之用，供電電壓為交流220V-380V。本例還在電壓互感器8的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別裝有高壓避雷器9-1和低壓避雷器 9-2。供電系統(tǒng)除上述方案外，還可取自本段高壓線路的電源，用電壓互感器增容后供 H1^ ο所述檢測(cè)控制系統(tǒng)具有本地的ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，其中的ZIGBEE協(xié)調(diào)器(型 號(hào)美國(guó)意法半導(dǎo)體公司EMZ3118芯片)設(shè)于地面控制中心M內(nèi)，而ZIGBEE根單元(型號(hào) EMZ3018芯片)與各物理參量傳感器制成一體。本地的ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)方控制中 心之間使用GPRS或3G進(jìn)行通訊，通訊裝置安裝在通信控制箱13內(nèi)。所述物理參量傳感器
5包括溫濕度傳感器(溫濕傳感器由Sensirion公司的SHT11/71作采集元件)、拉力傳感器 21和雪深探測(cè)器26。含有各物理參量傳感器的ZIGBEE根單元平時(shí)以休眠方式工作，每間 隔10-20分鐘進(jìn)行一次時(shí)鐘蘇醒及校時(shí)動(dòng)作。所述溫濕度傳感器分為導(dǎo)線溫濕度傳感器6-1、電熱絲溫濕度傳感器6-2和環(huán)境 溫濕度傳感器6-3。導(dǎo)線溫濕度傳感器6-1安裝于導(dǎo)線4正上方的固定扣3-2上，電熱絲溫 濕度傳感器6-2緊貼安裝于穿有電熱絲1的瓷套管2下面，環(huán)境溫濕度傳感器6-3安裝于 鐵塔19上。所述拉力傳感器21安裝于鐵塔19與絕緣瓷瓶25之間。所述雪深探測(cè)器沈 安裝于鐵塔19上，當(dāng)積雪超過(guò)1-2米時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，同時(shí)可隨時(shí)遙測(cè)當(dāng)?shù)丨h(huán)境積雪的厚 度。本實(shí)用新型消除覆冰的原理其實(shí)是液態(tài)過(guò)冷卻水滴釋放熱固化的物理過(guò)程，與熱 量交換和傳遞密切相關(guān)，導(dǎo)線上的覆冰量、冰厚、冰的密度都取決于覆冰表面的熱平衡狀 態(tài)。覆冰表面的熱平衡方程為Qf+Qv+Qa = Qc+Qe+Q^Qs式中Qf為凍結(jié)時(shí)釋放的潛熱；Qv為空氣磨擦對(duì)冰面的水滴加熱；Qa為將冰從 0°C冷卻到覆冰表面穩(wěn)態(tài)溫度釋放的熱量；Qc為覆冰表面與空氣的對(duì)流熱損失；Qe為覆冰 表面蒸發(fā)或升華產(chǎn)生的熱損失誶為碰撞導(dǎo)線的過(guò)冷卻水滴溫度升高到0°C時(shí)釋放的熱量； Qs為冰面輻射產(chǎn)生的熱損失。式左邊為覆冰表面吸收熱量，右邊為損失的熱量。當(dāng)左邊小時(shí)，碰撞的過(guò)冷卻水滴 全部?jī)鼋Y(jié)在覆冰表面，覆冰表面干燥，為干增長(zhǎng)覆冰過(guò)程；當(dāng)左邊大時(shí)，導(dǎo)線捕獲的水滴部 分凍結(jié)，其余部分則以液體水原樣流失，覆冰則為濕增長(zhǎng)過(guò)程。導(dǎo)線覆冰量計(jì)算式為
權(quán)利要求1.一種消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，安裝在處于帶電運(yùn)行之中的兩個(gè)線 路鐵塔(19)之間的架空導(dǎo)線的下面及周圍，導(dǎo)線與鐵塔之間連有絕緣瓷瓶(25)，其特 征在于所述裝置包括加熱系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和檢測(cè)控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)設(shè)置在距離導(dǎo)線(4) 底部有一定間距的正下方；供電系統(tǒng)的電源取自地面，經(jīng)變壓后供加熱系統(tǒng)使用；檢測(cè)控 制系統(tǒng)包括溫濕度傳感器(6)、攝像頭(20)、地面控制中心04)和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述加熱系統(tǒng)包括專用夾具C3)、電熱絲(1)、遙控電熱絲開(kāi)關(guān)(12-1)和瓷套管( ，專用夾具 為截面呈倒三角形的空心支架(3-1)，空心支架的顏色涂為黑色，其上端有一可開(kāi)合的環(huán)形 固定扣(3-2)，空心支架最底端固定瓷套管0)，套管內(nèi)穿有電熱絲(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述裝置還設(shè)有振動(dòng)系統(tǒng)，包括飛擺振動(dòng)器(22)、振動(dòng)器電源線(27)、拉力傳感器和遙 控振動(dòng)器開(kāi)關(guān)(12-2)，其中飛擺振動(dòng)器安裝在絕緣瓷瓶05)與導(dǎo)線的連接處及導(dǎo)線 (4)中部，振動(dòng)器電源線、2Τ)及其外面的瓷套管(2)布置在空心支架(3-1)內(nèi)，振動(dòng)系統(tǒng)由 供電系統(tǒng)供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述供電系統(tǒng)包括順序連接的太陽(yáng)能板(30)、蓄電池組(1 、逆變器(14)、通信控制箱(13)、 電壓互感器電源開(kāi)關(guān)和電壓互感器(8)，電壓互感器的底部分別連接遙控電熱絲開(kāi)關(guān) (12-1)和遙控振動(dòng)器開(kāi)關(guān)(12-2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述檢測(cè)控制系統(tǒng)具有ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，其ZIGBEE協(xié)調(diào)器設(shè)于地面控制中心(24)內(nèi)， 而ZIGBEE根單元與各物理參量傳感器制成一體，本地的ZIGBEE無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)方控制 中心之間使用GPRS或3G進(jìn)行通訊；所述物理參量傳感器包括溫濕度傳感器、拉力傳感器 (21)和雪深探測(cè)器06)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述溫濕度傳感器分為導(dǎo)線溫濕度傳感器(6-1)、電熱絲溫濕度傳感器(6- 和環(huán)境溫濕度 傳感器(6-3)，導(dǎo)線溫濕度傳感器(6-1)安裝于導(dǎo)線(4)正上方的固定扣(3-2)上，電熱 絲溫濕度傳感器(6- 緊貼安裝于穿有電熱絲(1)的瓷套管( 下面，環(huán)境溫濕度傳感器 (6-3)安裝于鐵塔(19)上；所述拉力傳感器安裝于鐵塔(19)與絕緣瓷瓶05)之間； 所述雪深探測(cè)器06)安裝于鐵塔(19)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于所 述電熱絲(1)按不同類型的導(dǎo)線進(jìn)行布置，形成來(lái)回回路；所述振動(dòng)器電源線(XT)在三角 的空心支架(3-1)內(nèi)穿行布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置，其特征在于在 電壓互感器(8)的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別裝有高壓避雷器(9-1)和低壓避雷器(9-2)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種消減高壓電力架空導(dǎo)線上掛積冰雪的裝置和方法。本實(shí)用新型的目的是在不停電、野外、無(wú)人值守的情況下，在線監(jiān)測(cè)，在線作業(yè)消冰。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是本裝置安裝在處于帶電運(yùn)行之中的兩個(gè)線路鐵塔之間的架空導(dǎo)線的下面及周圍，導(dǎo)線與鐵塔之間連有絕緣瓷瓶，其特征在于所述裝置包括加熱系統(tǒng)、供電系統(tǒng)和檢測(cè)控制系統(tǒng)，加熱系統(tǒng)設(shè)置在距離導(dǎo)線底部有一定間距的正下方；供電系統(tǒng)的電源取自地面，經(jīng)變壓后供加熱系統(tǒng)使用；檢測(cè)控制系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、攝像頭、地面控制中心和無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。本實(shí)用新型適用于高壓架空線路在冰雪惡劣天氣狀況下，輸電線路的安全運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J7/35GK201927978SQ201020695720
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者張健 申請(qǐng)人:張興蓮