CN101807784A - 一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及输电设备领域内的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，包括架线塔杆，架线塔杆上发有支架，导线经绝缘材料安装在支架上，所述架线塔杆上固定有太阳能供电装置，支架上固定振动机构，太阳能供电装置与控制系统相连，控制系统的输出端连接振动机构。该装置可通过太阳能供电装置提供电能，经控制系统驱动振动机构振动，使得输电线路上的初始覆冰能因振动而脱落，可避免输电线路因导线覆冰而发生事故，使输电线路运行更加安全。

Description

一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置

技术领域

本发明涉及输电线供电设备技术领域，特别是涉及一种架空输电线路的导线防覆冰装置。

背景技术

根据我国输电线路的架设规范，输电线路覆冰厚度设计标准规定一个标准值。持续的雨雪、冰冻天气带来的电网覆冰是电网事故的罪魁祸首。当气温都在正负3摄氏度左右，在这种条件下极易使电网设备产生冰冻现象。雨雪附着在电网导线表面不断形成覆冰，冰冻严重时，覆冰厚度每小时就增加1毫米。按标准设计的输电线路难于抵挡60毫米以上的覆冰。

由覆冰引起的冰害事故主要有三种形式：1、覆冰使得导线和杆塔荷载过重形成的倒塔断线事故；2、覆冰绝缘子在运行电压下发生线路闪络；3、导线不均匀覆冰后，在风的激励下产生低频率、大振幅自激振动，导致导线、金具及杆塔损坏。当导线上缀满了沉重的冰凌后，对电架线塔杆塔的横向拉力非常巨大，特别是在出现大风的情况下，很多导线出现了大幅度舞动，“共振”效应足以拉倒重达几十吨的钢制塔架，加剧了对输变电设备的破坏。另外，输电设备上产生覆冰后，绝缘水平大大下降，很多设备产生“冰闪”放电现象，大量设备因故障跳闸，特别是在气温回升，线路覆冰融化的过程中，极易发生线路闪络事故，对电网安全运行和可靠供电将造成严重威胁。

近年来，我国的输电线路覆冰事故不断发生，重大冰灾事故更有愈演愈烈之势。覆冰现象导致电网结构遭到严重破坏，电网安全受到威胁，受灾损失严重。随着“西电东送、南北互供、全国联网”电力发展战略的实施和1000KV交流特高压、±800KV直流特高压输电线路的建设，覆冰问题将成为影响高压、超特高压输电线路安全运行的严重隐患之一，如何保证在持续的雨雪、冰冻天气带来的电网覆冰的恶劣环境状况下保证架空输电线路的安全、可靠已成为迫切需要解决的问题。

在电气化铁路上，同样存在覆冰灾害的问题，现有电气化铁路的输电采用接触网输电技术，其输电线路包括架线塔杆，架线塔杆上设有接触网的平挽臂，导线经绝缘材料连接安装在平挽臂下，导线正上方连接有承力索，承力索和导线之间设有多点悬吊设置。

目前的手段只有在断电的情况下进行人工清理，这不仅效率低下，同时会影响供电和铁路的正常运行。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，保证架空输电线路的导线在冬季环境温度达到结冰条件时主动避免导线覆冰，避免输电线路因导线覆冰而发生事故，使输电线路运行更加安全。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，包括架线塔杆，架线塔杆上设有支架，导线经绝缘材料安装在支架上，所述架线塔杆上固定有太阳能供电装置，支架上固定振动机构，太阳能供电装置与控制系统相连，控制系统的输出端连接振动机构。

本发明的有益效果在于：该装置可通过太阳能供电装置提供电能，经控制系统驱动振动机构振动，使得输电线路上的初始覆冰能因振动而脱落，可主动避免输电线路因导线覆冰而发生事故，使输电线路运行更加安全，保证架空输电线路的运行安全。

上述技术方案中，振动机构可以有如下技术方案：其一，振动机构为振动电机。振动电机转动时，其直接引起与其连接的支架的振动，使得承力索、导线均一起振动，使覆冰脱落。其二，所述振动机构包括电机，电机的输出轴端连接有柔性摆锤，支架上与柔性摆锤的锤头对应设置有冲击板。电机转动带动柔性摆锤不断敲击冲击板，利用冲击产生的振动，使导线、承力索和支架上的覆冰脱落。上述两技术方案均有实施方便、结构简单的优点。

作为本发明的进一步改进，所述导线经绝缘材料连接安装在电气化铁路接触网的平挽臂下，导线正上方连接有承力索，承力索和导线之间设有多点悬吊设置。该技术方案主要适用于电气化铁路上。

作为本发明的进一步改进，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池和控制系统，太阳能电池板与蓄电池相连，蓄电池与控制系统的电源端相连。上述蓄电池可以采用普通铅酸电池，为减轻重最、延长使用寿命，还可以采用锂电池。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统包括温度传感器、冰雪感应器、两个列车探测器和信号处理单元，温度传感器、冰雪感应器和列车探测器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器、冰雪感应器和列车探测器来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动机构。信号处理单元可人为设定其需要进行除冰的信号条件，在条件符合时，信号处理单元驱动振动机构工作，实现除冰的功能。该装置适用于电气化铁路接触网的架空输电线路的除冰。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统包括温度传感器、冰雪感应器和信号处理单元，温度传感器、冰雪感应器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器、冰雪感应器来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动机构。信号处理单元可人为设定其需要进行除冰的信号条件，在条件符合时，信号处理单元驱动振动机构工作，实现除冰。该装置适用于高压、超特高压输电线路架空输电线路的除冰。

附图说明

图1为一种适用于电气化铁路接触网的太阳能防覆冰装置的结构示意图。

图2为图1的A向局部视图。

图3为适用于电气化铁路接触网的太阳能防覆冰装置的电气工作原理框图。

图4为一种适用于高压、超特高压输电线路的太阳能防覆冰装置结构示意图。

图中，1太阳能电池板，2控制箱，3冰雪感应器，4温度传感器，5架线塔杆，6支架，7电机，8列车探测器，9柔性摆锤，10平挽臂，11承力索，12导线，13冲击板，14振动电机，15绝缘子。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，为一种电气化铁路输电线路的太阳能防覆冰装置，包括架线塔杆5，架线塔杆5在铁路沿线间隔设置，架线塔杆5上设有支架6，为保证稳定，支架6一般呈三角形设置，导线12经绝缘材料安装在支架6上，支架6的端部经平挽臂10连接有承力索11，导线12位于承力索11正下方，承力索11和导线12之间多点悬吊设置，使导线的张力、重量部分由承力索承受，架线塔杆5上固定有太阳能供电装置，支架6上固定振动机构，该振动机构包括电机7，电机7的输出轴端连接有柔性摆锤9，支架6上与柔性摆锤9的锤头对应设置有冲击板13，电机7带动柔性摆锤9转动时，锤头可敲击在冲击板13上，因此输电线路的振动，太阳能供电装置与控制系统相连，控制系统的输出端连接振动机构，控制系统设置在控制箱2中。

太阳能供电装置由太阳能电池板1、蓄电池等组成，太阳能电池板1与蓄电池相连，蓄电池与控制系统的电源端相连。蓄电池采用寿命长、重量轻的锂电池。

控制系统包括温度传感器4、冰雪感应器3、两个列车探测器8和信号处理单元，温度传感器4、冰雪感应器3、列车探测器8的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器4、冰雪感应器3、两个列车探测器8来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动机构。信号处理单元采用单板机，其编程方便、运行可靠且成本低廉；列车探测器8采用超声波雷达，探测距离控制在50米-100米，采用两个列车探测器可分别从铁路的两个方向上探测列车；冰雪感应器3采用重量感应开关控制，当其表面覆冰或积雪达到一定重量后，冰雪感应器3动作。

通过单板机程序设计，当温度传感器4上温度低于0℃时，冰雪感应器3上积雪或覆冰重量超过设计标准值时，且超声波雷达测到50米外未有列车到达的情况下，单板机按照设计程序，每隔一段时间启动一次电机7转动，例如：每间隔一小时动作一次，电机7带动柔性摆锤9转动，连续一段时间敲击冲击板13，激发输电线路产生高频振动，将初始产生的覆冰或雪花震碎散落，避免覆冰。而当有列车通过时，或其他条件未达到时，单板机使电机7处于断电状态，避免无谓工作，保证列车安全通过。

实施例2

如图4所示，与实施例1的不同之处在于：该装置可在高压、超特高压输电线路架空输电线路上实施，而并不局限于电气化铁路上应用，因此，可以没有平挽臂和承力索，导线12直接经绝缘子15架设在支架6下，振动机构可以是振动电机14，设置在绝缘子15的上方，其工作时，自身振动引起绝缘子15和导线12高频振动，实现除冰之功能。相应的太阳能供电装置可设置在架线塔杆上的任意位置，控制系统中没有列车探测器，仅包括温度传感器、冰雪感应器和信号处理单元，温度传感器、冰雪感应器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器、冰雪感应器来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动电机14。在导线初始覆冰时，信号处理单元的间隔一段时间输出一次信号，使振动电机14持续工作一段时间，将导线12及绝缘子15上的初始覆冰震落。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方案。例如：采用其他的振动机构替代上述振动机构。在不背离本发明之精神及实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的明显变形和等效替换，但这些变形和替换都落入本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，包括架线塔杆，架线塔杆上设有支架，导线经绝缘材料安装在支架上，其特征在于：所述架线塔杆上固定有太阳能供电装置，支架上固定振动机构，太阳能供电装置与控制系统相连，控制系统的输出端连接振动机构。

2.根据权利要求1所述的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述振动机构为振动电机。

3.根据权利要求1所述的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述振动机构包括电机，电机的输出轴端连接有柔性摆锤，支架上与柔性摆锤的锤头对应设置有冲击板。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述导线经绝缘材料连接安装在电气化铁路接触网的平挽臂下，导线正上方连接有承力索，承力索和导线之间设有多点悬吊设置。

5.根据权利要求4所述的架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池，太阳能电池板与蓄电池相连，蓄电池与控制系统的电源端相连。

6.根据权利要求5所述的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述控制系统包括温度传感器、冰雪感应器、两个列车探测器和信号处理单元，温度传感器、冰雪感应器、列车探测器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器、冰雪感应器和两个列车探测器来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动机构。

7.根据权利要求1、2、3或5所述的一种架空输电线路的太阳能防覆冰装置，其特征在于：所述控制系统包括温度传感器、冰雪感应器和信号处理单元，温度传感器、冰雪感应器的输出端连接信号处理单元的输入端，信号处理单元将温度传感器、冰雪感应器来的信号经运算、判断，信号处理单元的信号输出端连接振动机构。

Images