CN101714418B - 一种使用导线融冰雪的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种使用导线融冰雪的方法，所述导线包括钢芯(2)和包覆于钢芯外的铝线层(1)，所述融冰雪的具体步骤如下：将正常天气条件下由铝线层(1)输电的导线的电流切换到钢芯(2)上，使电流通过钢芯(2)，通过钢芯(2)发热进行融冰，待导线上的冰雪融化后，再切换电流至铝线层(1)上。本发明导线可以在不明显提高导线造价成本的前提下，消除输电线路表面上形成的严重覆冰。

Description

一种使用导线融冰雪的方法
技术领域
本发明属于输电电缆技术领域，涉及一种融冰雪使用导线融冰雪的方法。 
背景技术
随着我国电力工业的发展，电站的电能通过架空输电线路传输到千家万户。然而受气温、地形、季节、海拔高度的影响，在架空输电线路上出现覆冰是不可避免的，尤其是在风口、峡谷、分水岭迎风坡面等处。空气中过冷的水滴，降落在温度为0℃以下的导线上形成线路覆冰，一旦覆冰厚度大于40mm，将对输电线路造成巨大的危害。在我国有14个省区内都发现过覆冰，覆冰对输电线路的危害也是难以避免的。例如：1980年湖南发生一起因覆冰造成9个市、县停电事故，不仅给电力部门带来很大经济损失，还造成工厂停工，通讯中断，公共设施不能发挥作用，并影响居民的正常生活。2008年3月份我国出现了雪灾，对于我国电网影响巨大，从配电网到500千伏骨干输电线路都遭到了大规模的破坏，而在运行中电力设备也不同程度地受到了影响。据统计，此次全国范围电网(包括国家电网公司系统、南方电网公司系统、地方电网及电厂送出自有线路)停运电力线路共35723条，110-500千伏线路倒塔共8549基。造成电网大面积覆冰倒塔的直接原因，是由于强雨雪冰冻天气，导致输电线路严重覆冰，远远超出其设计允许承受能力所致。雪灾过后，许多地方纷纷提出提高输变电设备保障能力的要求，而电力设备的规律是：设备保障能力每上一个档次，造价就要翻一番，如果要应对这种五十年一遇的暴风雪，电力设备建设的时候就要提高4个档次， 造价就要翻8倍。而输电设备的正常使用周期是30年，因此需要采取经济、合理、科学的措施来提高输电线路的保障能力。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有输电线路表层在冰冻天气会形成严重覆冰的问题，提供一种可以在不过分增加导线成本的前提下，避免在导线表面形成较厚覆冰的融冰雪导线以及使用上述导线进行融冰雪的方法。 
解决本发明技术问题所采用的技术方案是该融冰雪导线包括钢芯和包覆于钢芯外的铝线层，在铝线层与钢芯之间具有绝缘层。 
所述绝缘层可由挤制于钢芯表面一定厚度的绝缘材料构成。绝缘层的厚度取决于绝缘的击穿场强，绝缘层结构在设计使用期限内应能安全承受各种形式的电压，绝缘层厚度一般可为2.5—3.4毫米。 
优选的是，绝缘层选用耐温等级较高的绝缘材料，如采用长期工作温度为90℃的交联聚乙烯或长期工作温度为250℃的聚四氟乙烯。 
一种使用上述导线进行融冰雪的方法，其步骤如下：将正常天气条件下由铝线层输电的导线的电流切换到钢芯上，使电流通过钢芯，通过钢芯发热进行融冰，待导线上的冰雪融化后，再切换电流至铝线层上。 
具体说来，是在输电线路的杆塔构架上设置传感器，在输电线路上设置控制装置，所述控制装置用于在铝线层和钢芯之间进行电流的切换，当外界气候达到可使输电线路结冰的条件时，所述传感器将输电线路结冰的信号转换为电信号并传递给所述控制装置，由控制装置将铝线层上的电流切断，再将电流切换到钢芯上；待冰雪融化后，再由控制装置将电流从钢芯切换到铝线层上。 
所述控制装置可包括供电所中设置的总控制器和输电线路各区段上分别设置的分控制器，输电线路各区段的杆塔构架上均设有传感器，当输电线路某一区段的气候达到结冰条件时，设于该区段内的传感器将覆冰信号转换为电信号并传递总控制器，由总控制器指示该区 段的分控制器进行电流的切换。 
其中，所述传感器包括可温度、湿度、风速变送器和报警器，当温度、湿度、风速变送器检测到外界天气的条件达到气温为0-2℃、湿度为80％、风速为0-3m/s时，通过报警器将输电线路结冰的信号传递给控制装置。 
使用本发明导线来融化冰雪，通过适时地将电流切换至钢芯上，既达到去除导线上覆冰的目的，又不浪费能源。这样就可以在不过分增加导线成本的前提下，避免在导线表面形成较厚的覆冰，从而防止输电线路表面形成严重覆冰导致断线倒杆停电事故，造成重大经济损失。 
附图说明
图1为本发明融冰雪导线的结构示意图； 
图2为本发明输电线电路控制的原理图。 
图中：1—铝线层   2—钢芯   3—绝缘层 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 
本发明导线包括钢芯2、铝线层1以及位于钢芯2与铝线层1之间的绝缘层3。 
绝缘层3的厚度主要是由绝缘的击穿场强决定，绝缘层结构在设计使用期限内应能安全承受各种形式的电压。通常绝缘层厚度主要根据电缆绝缘层内的最大场强等于其击穿场强原理来确定，具体厚度的计算分别按电缆规格大小所承受的工频电压和场强及脉冲电压和场强进行计算，其厚度＝rc[exp(mU/Erc)-1]，其中：rc为导体半径；m为相应于工频和脉冲电压下的安全裕度；U为试验电压(工频试验电压和脉冲实验电压，二者可按电压等级从标准中选取)；E为击穿场强。通过计算后，绝缘层3的厚度范围为2.5—3.4毫米。 
本发明导线的工作原理是：由于温度为20℃时，铝的电阻率为0.028264Ωmm2/m，钢丝的电阻率为0.19157Ω·mm2/m，在通过的电流相 等的情况下，钢丝比铝线电阻率大6.8倍，因此钢芯的电阻值远远大于铝绞线的电阻值，电流通过钢芯时线路的发热量较大，热量通过耐温等级较高的绝缘材料传递到导线表面以融化铝绞线表面的覆冰。 
在杆塔构架上可设置有传感器，所述传感器包括两个电器元件，一是温度、湿度、风速变送器；二是智能短信报警器。变电所中设有控制装置，所述控制装置用于在铝线层1和钢芯2之间进行电流的切换。将传感器按所需的要求设定传送信号的参数值，当气温下降到0-2℃、湿度约为80％、风速约0-3m/s达到在输电线上结冰条件时，架设在杆塔构架上的传感器将输电线路结冰的信号转化成电信号，并将此电信号传输给变电所中的控制装置。 
由于钢的熔点温度为1200℃，再结晶温度为600℃，冰的熔点为0℃，所以通过钢芯导电传热不会改变钢芯的内部晶格及钢芯的强度。另外，根据区域覆冰程度，本发明钢芯2表面挤制的绝缘层3选取不同耐温等级的绝缘材料，如可在90℃长期工作的交联聚乙烯或可在250℃长期工作的聚四氟乙烯塑料，此类绝缘材料性能可满足钢芯2长时间工作的要求，达到传导热量预防导线表面覆冰或融化铝线表面覆冰的效果。 
下面实施例为本发明的非限定性实施例。 
实施例1： 
如图1所示，本发明融冰雪导线包括钢芯2、铝线层1以及位于钢芯2与铝线层1之间的绝缘层3。 
本实施例中，绝缘层3由挤制于钢芯表面的绝缘材料构成。所述绝缘材料根据区域覆冰程度选用长期工作温度为90℃的交联聚乙烯或长期工作温度为250℃的聚四氟乙烯塑料。 
如图2所示，供电所中设置有总控制器(图中未示出)，总控制器包括一个控制柜及多个转换开关。在两个供电所之间的输电线路各区段设置分控制器，分控制器为一个或多个，可根据各区段的具体情况设置。 
输电线路各区段的杆塔构架上均设有传感器。所述传感器包括两个电器元件，一是型号为JCJ100S的温度、湿度、风速变送器；二是 型号为JCJ501的智能短信报警器。上述两个电器元件均由北京九纯健科技发展有限公司生产。 
正常供电情况是用铝线层1来输电，当输电线路上某一区段的导线上有覆冰(气温下降到0-2℃、湿度约为80％、风速约0-3m/s)时，该区段上的传感器将覆冰信号转换为电信号并传递给供电所内的总控制器，根据传感器所测得的数据来决定融化覆冰导线区域。通过人工或自动操控，指示覆冰区域内的分控制器断开铝线层1上的电流，再通过另一套控制装置使电流通过钢芯2，可人工调节钢芯2中的电流和电压，使低电压大电流通过钢芯2，以融化铝绞线1表面的覆冰。待覆冰融化后，先切断钢芯2上的电流，然后再接通铝线层1，使电流重新切换到铝线层1上，恢复正常运行。

Claims (6)

1.一种使用导线融冰雪的方法，所述导线包括钢芯(2)和包覆于钢芯外的铝线层(1)，铝线层(1)与钢芯(2)之间具有绝缘层(3)，所述融冰雪的具体步骤如下：在输电线路的杆塔构架上设置传感器，在输电线路上设置控制装置，所述控制装置用于在铝线层(1)和钢芯(2)之间进行电流的切换，当传感器检测到外界气候达到可使输电线路结冰的条件时，由所述传感器将输电线路结冰的信号转换为电信号并传递给所述控制装置，通过控制装置将铝线层(1)上的电流切断，再将电流切换到钢芯(2)上，使钢芯(2)发热进行融冰；待冰雪融化后，再由控制装置将电流从钢芯(2)切换到铝线层(1)上；其中，传感器中所设定的输电线路结冰的条件如下：气温为0-2℃、湿度为80％、风速为0-3m/s。
2.根据权利要求1所述的融冰雪的方法，其特征在于所述控制装置包括供电所中设置的总控制器和输电线路各区段上分别设置的分控制器，输电线路各区段的杆塔构架上均设有传感器，当输电线路某一区段的气候达到结冰条件时，设于该区段内的传感器将覆冰信号转换为电信号并传递总控制器，由总控制器指示该区段的分控制器进行电流的切换。
3.根据权利要求1所述的融冰雪的方法，其特征在于所述传感器包括温度、湿度、风速变送器和报警器，当温度、湿度、风速变送器检测到外界天气的条件达到气温为0-2℃、湿度为80％、风速为0-3m/s时，通过报警器将输电线路结冰的信号传递给控制装置。
4.根据权利要求1-3之一所述的融冰雪的方法，其特征在于所述绝缘层(3)由挤制于钢芯表面的绝缘材料构成。
5.根据权利要求4所述的融冰雪的方法，其特征在于所述绝缘层(3)的厚度范围为2.5-3.4毫米。
6.根据权利要求4所述的融冰雪的方法，其特征在于所述绝缘材料采用长期工作温度为90℃的交联聚乙烯或长期工作温度为250℃的聚四氟乙烯塑料。
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