多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置。本發(fā)明的目的是提供一種續(xù)航能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、成本較低、維護(hù)方便的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，以將高壓輸電線路上的高壓強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成能在鐵塔上或地面上使用的低壓側(cè)設(shè)備工作電源。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于：分為取電裝置和電壓隔離變電裝置，取電裝置，用于從高壓輸電線獲取電能；電壓隔離變電裝置，由n個電壓隔離變電單元組成，取電裝置所取高壓電經(jīng)n個電壓隔離變電單元逐級降壓至低電壓。本發(fā)明適用于野外高壓輸電線路。
【專利說明】多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置。適用于野外高壓輸電線路。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，高壓輸電線路領(lǐng)域越來越需要帶電檢測線路的各種物理電量及非電量參數(shù)，其中相當(dāng)多的裝置安裝在高壓輸電導(dǎo)線路的鐵塔上對導(dǎo)線溫度、導(dǎo)線弧垂覆冰等物理參數(shù)的監(jiān)測。因?yàn)檫@些監(jiān)測裝置需要長時間不間斷的電源，因此采用什么方式為裝置供電是需要重點(diǎn)解決的問題。目前應(yīng)用較多的供電方式主要有太陽能供電、蓄電池供電、磁場感應(yīng)供電、激光供電等。
[0003]蓄電池的工作原理就是化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的變化規(guī)律，該方法結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)比較容易，但是由于蓄電池壽命較短，惡劣環(huán)境下長時間使用壽命僅2-3年要頻繁更換電池，這對于一部份處于崇山峻嶺，荒無人煙的高壓線路上更換十分困難。而對于太陽能供電，太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，但是在長時間陰雨天氣，其續(xù)航能力和穩(wěn)定性得不到保障。激光供能是采用激光或其他光源從低電位側(cè)通過光纖將光能量傳送到高電位側(cè)，再由光電轉(zhuǎn)換器件(光電池)將光能量轉(zhuǎn)換為電能輸出，該方法壽命較短，價格昂貴，且現(xiàn)場維護(hù)比較麻煩。
[0004]磁場感應(yīng)取能是在高壓載流導(dǎo)線上嵌套線圈，利用電磁感應(yīng)原理，在線圈上感應(yīng)出于高壓導(dǎo)線中的電流幅值成一定比例關(guān)系的電流。但是由于該取電線圈與高壓線路為等電位，因此它輸出的仍是高電位的工作電壓值，用電負(fù)荷不能在地面上使用該電源，必須懸掛在高壓線路上與取電裝置等電位才能工作。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，如:武漢大學(xué)申請的“高壓線路感應(yīng)取電裝置”，專利號200820066665.2 ;張俊昌、田衛(wèi)紅申請的“用于高壓輸電線路上的感應(yīng)取電裝置”專利號201010134788.7 ;華北電力大學(xué)申請的“一種高壓輸電線路在線監(jiān)測用高壓導(dǎo)線磁場感應(yīng)取能裝置”，專利號201210241085.3。
[0006]以上專利的共同特點(diǎn)是利用電磁場感應(yīng)原理即霍爾電流互感器原理從運(yùn)行中的高壓導(dǎo)線電流中感應(yīng)取得電流，截取的功率值一般在10-100W之間，但遺憾的是該電源仍然處于高電壓，即該電源同該電壓等級的輸電線路是相同電位的，并沒有進(jìn)行電壓上的變換，如按原來的條件限制，使用電源的設(shè)備如傳感器、攝像機(jī)也必須安裝于該高壓導(dǎo)線上，才能達(dá)到等電位的供電條件，但是現(xiàn)實(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中很多設(shè)備無法安置于高壓導(dǎo)線長期運(yùn)行。同時，由于電壓高、電場強(qiáng)，對運(yùn)行設(shè)備的干擾也很大，懸掛于高壓線路不易于日常維護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:針對上述存在的問題，提供一種續(xù)航能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高、成本較低、維護(hù)方便的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，以將高壓輸電線路上的高壓強(qiáng)電轉(zhuǎn)換成能在鐵塔上或地面上使用的低壓側(cè)設(shè)備工作電源。
[0008]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:分為取電裝置和電壓隔離變電裝置，
取電裝置，用于從高壓輸電線獲取電能；
電壓隔離變電裝置，由η個電壓隔離變電單元組成，取電裝置所取高壓電經(jīng)η個電壓隔離變電單元逐級降壓至低電壓；
所述變電裝置具有一個絕緣體護(hù)罩、一個初級線圈絕緣套筒、η個次級線圈絕緣套筒和η個軟磁體鐵芯，η個軟磁體鐵芯置于初級線圈絕緣套筒內(nèi)，沿初級線圈絕緣套筒中軸線豎向布置，所述次級線圈絕緣套筒套于軟磁體鐵芯上，所述初級線圈絕緣套筒外套有絕緣體護(hù)罩；對應(yīng)每個軟磁體鐵芯在套于其上的次級線圈絕緣套筒上繞有次級線圈，在初級線圈絕緣套筒上對應(yīng)該軟磁體鐵芯位置繞有初級線圈，軟磁體鐵芯與對應(yīng)的初級線圈和次級線圈形成所述電壓隔離變電單元；所述初級線圈絕緣套筒內(nèi)填充內(nèi)層絕緣填充體，絕緣體護(hù)罩與初級線圈絕緣套筒之間填充外層絕緣填充體；11取1飛任意自然數(shù)。
[0009]所述取電裝置包括環(huán)形鐵芯、線圈、并聯(lián)分流導(dǎo)電體和設(shè)備線夾，其中線圈繞于環(huán)形鐵芯上，并聯(lián)分流導(dǎo)電體穿過環(huán)形鐵芯，導(dǎo)電體兩端經(jīng)設(shè)備線夾固定于高壓輸電線，與高壓輸電線并聯(lián)接線。
[0010]所述并聯(lián)分流導(dǎo)電體截面積大于高壓輸電線，導(dǎo)電率高于高壓輸電線，為由銀、銅、鋁、鉬、鋅或高導(dǎo)電的合金材料制成的柔軟導(dǎo)線、導(dǎo)電排或?qū)щ姉U。
[0011]所述變電裝置頂部固定有高壓套管防雨蓋。
[0012]所述變電裝置低壓輸出端串聯(lián)自恢復(fù)保險絲。
[0013]所述初級線圈絕緣套筒和次級線圈絕緣套筒采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高溫聚合物絕緣材料，為耐高溫的有機(jī)-無機(jī)材料、硅橡膠類、氯化聚氯乙烯、有機(jī)氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜類、聚芳烴、聚醚、聚酮、聚酯類的耐高溫聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的絕緣材料。
[0014]所述內(nèi)層絕緣填充體由膠黏劑和填充劑組成，其中膠黏劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、酚醛膠粘劑、熱固性樹脂膠粘劑、及聚乙烯醇或丁腈橡膠粘劑，橡膠及彈性體膠粘劑、聚酰亞胺及硅酸鹽類無機(jī)膠粘劑組合成的化合物；所述填充劑為石英粉、二氧化硅粉Si02、氧化鋁粉A1203、鈦白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、瑩石粉、瓷粉、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、膨潤土或陶土。
[0015]所述的外層絕緣填充體為絕緣固體、絕緣液體或氣體，其中絕緣固體為聚合物樹脂加絕緣礦物材料構(gòu)成的復(fù)合絕緣體，液體為礦物油或變壓器油、聚乙烯、硅油、M液、a液或β液，氣體為氮?dú)?、SF6氣體、真空作絕緣的介質(zhì)或密封條件下的干燥氣體。
[0016]所述絕緣體護(hù)罩選用對應(yīng)電壓等級的戶外耐候型帶外傘裙的瓷套管、高分子材料玻璃鋼、戶外環(huán)氧樹脂或纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)型套管。
[0017]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制作方便，通過取電裝置獲取高壓輸電線電壓，并通過變電裝置將高壓降壓至低壓側(cè)設(shè)備的工作電源。
[0018]本發(fā)明選擇比高壓輸電線更大截面積的導(dǎo)電率值更高一等級的并聯(lián)分流導(dǎo)電體來替代互感器的一次線圈，并通過設(shè)備線夾并聯(lián)在高壓輸電線上進(jìn)行分流取電的方法。[0019]本發(fā)明避免了常規(guī)使用穿心式電流互感器，需要將環(huán)形鐵芯進(jìn)行開口，再套進(jìn)輸電導(dǎo)線，從而導(dǎo)致互感器由于留有斷口，造成磁鐵芯裸露，在戶外運(yùn)行極易造成生銹。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ] 圖2為圖1的A-A剖視圖。
[0022]圖3為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4為實(shí)施例3中取電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]實(shí)施例1:如圖1、圖2所示，本實(shí)施例中高壓輸電線16為110KV-220KV電壓等級。本例分為用于從高壓輸電線獲取電能的取電裝置和電壓隔離變電裝置，變電裝置由一個電壓隔離變電單元組成，取電裝置所取高壓電經(jīng)電壓隔離變電單元降壓為低電壓，從而為低壓側(cè)設(shè)備工作供電。
[0025]本實(shí)施例中取電裝置包括環(huán)形鐵芯2、線圈3、并聯(lián)分流導(dǎo)電體I和設(shè)備線夾17，其中線圈3繞于環(huán)形鐵芯2上，并聯(lián)分流導(dǎo)電體I穿過該環(huán)形鐵芯中間孔，導(dǎo)電體兩端通過設(shè)備線夾17固定在高壓輸電線16上，與高壓輸電線并聯(lián)。并聯(lián)分流導(dǎo)電體I的截面積大于高壓輸電線，導(dǎo)電率高于高壓輸電線，為由銀、銅、鋁、鉬、鋅或高導(dǎo)電的合金材料制成的導(dǎo)電桿。并聯(lián)分流導(dǎo)電體1、環(huán)形鐵芯2、線圈3構(gòu)成一個穿心式霍耳電流互感器。
[0026]本例中電壓隔離變電裝置具有一個絕緣體護(hù)罩13、一個初級線圈絕緣套筒7 (其外壁制有線圈套筒套管傘裙11)、一個次級線圈絕緣套筒8和一個軟磁體鐵芯5，軟磁體鐵芯5置于初級線圈絕緣套筒7內(nèi)并且沿著初級線圈絕緣套筒7中軸線布置，在軟磁體鐵芯上套有次級線圈絕緣套筒8,初級線圈絕緣套筒7外套有絕緣體護(hù)罩13,初級線圈絕緣套筒7沿著絕緣體護(hù)罩軸線布置。本實(shí)施例中在次級線圈絕緣套筒8上繞有次級線圈4 (低壓輸出端)，在初級線圈絕緣套筒7上對應(yīng)軟磁體鐵芯5位置繞有初級線圈6 (與取電裝置的線圈3串聯(lián))，軟磁體鐵芯5與初級線圈6和次級線圈4組成電壓隔離變電單元。本例中在初級線圈絕緣套筒7內(nèi)填充內(nèi)層絕緣填充體10,絕緣體護(hù)罩13與初級線圈絕緣套筒7之間填充外層絕緣填充體12。變電裝置頂部固定有高壓套管防雨蓋15，變電裝置低壓輸出端串聯(lián)自恢復(fù)保險絲14。
[0027]本例中軟磁體鐵芯5為電工用硅鋼片，包括:晶粒取向、無晶粒取向冷軋硅鋼片、坡莫合金、非晶合金，或鐵氧體材料，或其它由稀土材料摻雜的軟磁高導(dǎo)磁材料。
[0028]本實(shí)施例中內(nèi)層絕緣填充體10由膠黏劑和填充劑組成，膠黏劑可以是有機(jī)或無機(jī)材料，環(huán)氧樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、酚醛膠粘劑、熱固性樹脂膠粘劑、及聚乙烯醇等熱塑性膠粘劑和丁腈橡膠粘劑等，橡膠及彈性體膠粘劑、聚酰亞胺等聚合物合金膠粘劑及硅酸鹽類無機(jī)膠粘劑組合成的化合物；填充劑絕緣材料為:石英粉、二氧化硅粉Si02、氧化鋁粉Al203、鈦白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、瑩石粉、瓷粉、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、膨潤土、陶土等及其材料的晶須體材料。
[0029]外層絕緣填充體12可以是絕緣固體如聚合物樹脂加絕緣礦物材料構(gòu)成的復(fù)合絕緣體，也可以是液體，如礦物油、變壓器油、聚乙烯、硅油、M液、a液、β液等諸多高燃點(diǎn)油種，也可以是氣體，如氮?dú)?、或SF6氣體、或真空作絕緣的介質(zhì)，如密封條件氣體可以是干燥的空氣作絕緣的介質(zhì)體。所述內(nèi)傘裙套管為耐油型的丁腈橡膠真空管或是硅橡膠或是瓷套管。
[0030]初級線圈絕緣套筒7和次級線圈絕緣套筒8采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高溫聚合物絕緣材料，為耐高溫的有機(jī)-無機(jī)材料、硅橡膠類、氯化聚氯乙烯、有機(jī)氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜類、聚芳烴、聚醚、聚酮、聚酯類的耐高溫聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的絕緣材料。
[0031]本實(shí)施例中陶瓷體外護(hù)罩13選用現(xiàn)有的對應(yīng)電壓等級的戶外耐候型帶外傘裙的瓷套管、高分子材料玻璃、戶外環(huán)氧樹脂或纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)型套管。
[0032]實(shí)施例2:如圖3所示，本實(shí)施例中高壓輸電線16為500KV電壓等級。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1基本相同，不同之處僅在于本實(shí)施例中電壓隔離變電裝置具有3個電壓隔離變電單元，取電裝置所取高壓電經(jīng)3個電壓隔離變電單元逐級降壓為低壓，從而為低壓側(cè)設(shè)備工作供電。
[0033]本例中電壓隔離變電裝置具有一個絕緣體護(hù)罩13、一個初級線圈絕緣套筒7、3個次級線圈絕緣套筒8和3個軟磁體鐵芯5，3個軟磁體鐵芯5置于初級線圈絕緣套筒7內(nèi)，沿初級線圈絕緣套筒中軸線由上而下依次間隔布置。軟磁體鐵芯5上套有次級線圈絕緣套筒8，初級線圈絕緣套筒7外套有絕緣體護(hù)罩13，初級線圈絕緣套筒7沿著絕緣體護(hù)罩13軸線布置。對應(yīng)每個軟磁體鐵芯5在套于其上的次級線圈絕緣套筒8上繞有次級線圈4，在初級線圈絕緣套筒7上對應(yīng)該軟磁體鐵芯位置繞有初級線圈6，軟磁體鐵芯5與對應(yīng)的初級線圈6和次級線圈4組成電壓隔離變電單元。位于初級線圈絕緣套筒7上部的電壓隔離變電單元初級線圈6與取電裝置中的線圈3電連接，次級線圈4與位于中間部位的電壓隔離變電單元的初級線圈6電連接，中間部位的電壓隔離變電單元的次級線圈4與位于下部的電壓隔離變電單元的初級線圈6電連接，下部的電壓隔離變電單元的次級線圈4為低壓輸出端。
[0034]本實(shí)施例中初級線圈絕緣套筒7內(nèi)填充內(nèi)層絕緣填充體10,絕緣體護(hù)罩13與初級線圈絕緣套筒7之間填充外層絕緣填充體12。
[0035]實(shí)施例3:如圖4所示，本實(shí)施例中變電裝置與實(shí)施例1完全相同，不同之處僅在于本例中取電裝置由環(huán)形鐵芯2、線圈3、并聯(lián)分流導(dǎo)電體I和設(shè)備線夾17組成，其中并聯(lián)分流導(dǎo)電體I采用柔軟導(dǎo)線，該柔軟導(dǎo)線繞于環(huán)形鐵芯2上，柔軟導(dǎo)線兩端通過設(shè)備線夾固定在高壓輸電線16上，與高壓輸電線并聯(lián)。并聯(lián)分流導(dǎo)電體1、環(huán)形鐵芯2、線圈3構(gòu)成一個穿心式霍耳電流互感器。
【權(quán)利要求】
1.一種多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:分為取電裝置和電壓隔離變電裝置， 取電裝置，用于從高壓輸電線(16)獲取電能； 電壓隔離變電裝置，由n個電壓隔離變電單元組成，取電裝置所取高壓電經(jīng)n個電壓隔離變電單元逐級降壓至低電壓； 所述變電裝置具有一個絕緣體護(hù)罩(13 )、一個初級線圈絕緣套筒(7 )、n個次級線圈絕緣套筒(8 )和n個軟磁體鐵芯(5 )，n個軟磁體鐵芯(5 )置于初級線圈絕緣套筒(7 )內(nèi)，沿初級線圈絕緣套筒中軸線豎向布置，所述次級線圈絕緣套筒(8)套于軟磁體鐵芯(5)上，所述初級線圈絕緣套筒(7)外套有絕緣體護(hù)罩(13);對應(yīng)每個軟磁體鐵芯(5)在套于其上的次級線圈絕緣套筒(8)上繞有次級線圈(4)，在初級線圈絕緣套筒(7)上對應(yīng)該軟磁體鐵芯位置繞有初級線圈(6)，軟磁體鐵芯(5)與對應(yīng)的初級線圈(6)和次級線圈(4)形成所述電壓隔離變電單元；所述初級線圈絕緣套筒(7)內(nèi)填充內(nèi)層絕緣填充體(10),絕緣體護(hù)罩(13)與初級線圈絕緣套筒(7)之間填充外層絕緣填充體(12) ;n取I飛任意自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述取電裝置包括環(huán)形鐵芯(2)、線圈(3)、并聯(lián)分流導(dǎo)電體(1)和設(shè)備線夾(17)，其中線圈(3 )繞于環(huán)形鐵芯(2 )上，并聯(lián)分流導(dǎo)電體(1)穿過環(huán)形鐵芯(2 )，導(dǎo)電體兩端經(jīng)設(shè)備線夾(17)固定于聞壓輸電線(16),與聞壓輸電線并聯(lián)接線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述并聯(lián)分流導(dǎo)電體(1)截面積大于高壓輸電線，導(dǎo)電率高于高壓輸電線，為由銀、銅、鋁、鉬、鋅或高導(dǎo)電的合金材料制成的柔軟導(dǎo)線、導(dǎo)電排或?qū)щ姉U。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述變電裝置頂部固定有高壓套管防雨蓋(15)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述變電裝置低壓輸出端串聯(lián)自恢復(fù)保險絲(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述初級線圈絕緣套筒(7)和次級線圈絕緣套筒(8)采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高溫聚合物絕緣材料，為耐高溫的有機(jī)-無機(jī)材料、硅橡膠類、氯化聚氯乙烯、有機(jī)氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜類、聚芳烴、聚醚、聚酮、聚酯類的耐高溫聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的絕緣材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述內(nèi)層絕緣填充體(10)由膠黏劑和填充劑組成，其中膠黏劑為環(huán)氧樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑、酚醛膠粘劑、熱固性樹脂膠粘劑、及聚乙烯醇或丁腈橡膠粘劑，橡膠及彈性體膠粘劑、聚酰亞胺及硅酸鹽類無機(jī)膠粘劑組合成的化合物；所述填充劑為石英粉、二氧化硅粉Si02、氧化鋁粉A1203、鈦白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、瑩石粉、瓷粉、氮化硅、氮化鋁、碳化硅、碳化硼、膨潤土或陶土。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述的外層絕緣填充體(12)為絕緣固體、絕緣液體或氣體，其中絕緣固體為聚合物樹脂加絕緣礦物材料構(gòu)成的復(fù)合絕緣體，液體為礦物油或變壓器油、聚乙烯、硅油、M液、a液或β液，氣體為氮?dú)?、SF6氣體、真空作絕緣的介質(zhì)或密封條件下的干燥氣體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多重組合感應(yīng)的高壓輸電線路取電及變電裝置，其特征在于:所述絕緣體護(hù)罩(13)選用對應(yīng)電壓等級的戶外耐候型帶外傘裙的瓷套管、高分子材料玻璃鋼、戶外環(huán)氧 樹脂或纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)型套管。
【文檔編號】H02J17/00GK103904785SQ201410142995
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】張健 申請人:張健