CN102136710B - 一种高压输电线路自发热除冰系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，由高压输电线缆和除冰电源模块组成；所述高压输电线缆内部设置有输电线芯和发热线芯，发热芯线与输电线芯的两端通过短接均压线相连接；所述除冰电源模块为外接直流电源或直接从高压输电线路中引出的电源模块；所述除冰电源模块通过切换开关与高压输电线缆内部的输电线芯、发热线芯和短接均压线相连接在高压输电线缆中构成一个发热回路。该高压输电线路自发热除冰系统能在不断电的情况下通过在高压输电线缆中构建自发热除冰回路来实现对覆冰段的高压输电线缆进行除冰操作；而且，可与现有的高压输电电力监控系统配合根据线路覆冰情况，以自动化控制方式实现分段分时对覆冰线路进行除冰。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统安全技术领域，具体涉及一种高压输电线路自发热除冰系统。
背景技术
在高压输电系统中，输电线路长距离架设，而发生冻雨灾害时又往往是大面积的受灾，此时人工以及各种机械式的除冰工作，因受作业面的限制，以及工作环境的严酷，致使效率低下，成本高工期长，不利于推广实施。电流发热除冰的方法是重要的解决思路。在断电除冰方案中，因为除冰工作所需要的电能全部需要单独提供，对电源的所需的总能量，总输出功率都有较高的要求，且大等级的输电线路停电，对经济和社会的影响大。在线除冰方案中，叠加直流电流或加大工频输送电流的方式，则面临线路自身的输送电流容量限制，不能在旧输电线路或受过自然损伤的线路上实施。在线除冰方案中，叠加高频电流的方式，虽然避开了线路输送电流的容量限制，使线路发热相对均匀，且不需要对线路进行改造，但方案过于复杂，涉及的方面较多，故而加大了控制系统性风险的难度。
采用输电线路设置专用发热元件进行加热除冰的方案，提高了发热效率，可有效的避开电力输电线路的容量限制。
在公开号为CN101409437A的中国发明专利中，将发热伴线置于输电相线外部的方法存在以下问题：
1.发热伴线于输电相线外平行架设，存在发热伴线的发热与输电线路自身的发热不能集中，必然增加对融冰负荷的要求。
2.发热伴线于输电相线外包裹设置，虽然发热伴线的发热与输电线路自身的发热可以集中在一起，但发热伴线因为要与输电相线绝缘，则该绝缘的存在必定影响输电相线的正常散热，从而降低输电相线在夏季的输电容量。此处，输电电缆不再是裸线。
3.输电线路融冰的功率需求。据有关方面实验结论，线路融冰的功率需求达到每米数十瓦特，具体的功率需求根据环境温度、风速、导线及结冰厚度确定。另外，该方案的融冰电源的获得方式决定其能够得到的输出功率极为有限，虽然可以通过串联电源单元的方式增大输出功率，但体积以及重量的增加将使其失去工程应用中的价值。
在CN101409437A专利中，主要解决了专用发热元件进行加热除冰工作中的材料绝缘耐压问题，但缺乏除冰工作的有效性，以及存在引入对电力系统容量的制约作用问题，限制了其在具体工程应用中的前景。
在一些针对带有专用发热元件输电线缆为特征进行申请的专利中，往往只考虑了使线路发热一层功能，而在实际的工程应用中需要考虑到现阶段能够提供的融冰电源功率容量是有限的，为全线路同时除冰工作提供电源是很困难的，并且有时输电线路只需要对部分线路进行除冰工作，因此分段除冰应用方式在实际的工程应用中具有极其重要的价值。在分段除冰应用方式中，为减少除冰电源单元的数量，需要在输电线路中开辟与电力输送电流相独立的融冰电流通路，而前面已有的同类专利申请就不能满足这一重要的工程技术要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，如何提供一种高压输电线路自发热除冰系统，该高压输电线路自发热除冰系统能克服现有高压输电线路除冰系统的缺陷，在不断电的情况下通过在高压输电线缆中构建自发热除冰回路来实现对覆冰段的高压输电线缆进行除冰操作；而且，本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统可与现有的高压输电电力监控系统配合，根据线路实际覆冰情况，以自动化控制方式实现分段分时对覆冰线路进行除冰。
本发明要解决的另一问题是：解决现有的除冰方法中发热线芯与输电线芯之间的绝缘强度要求过高的问题，从而不仅保证了方案的可行性同时还保证了除冰工作具有的良好可靠性和安全性。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案：提供一种高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，由高压输电线缆和除冰电源模块组成；所述高压输电线缆内部设置有用于高压输电的输电线芯和用于发热除冰的发热线芯，发热芯线与输电线芯的两端通过短接均压线相连接；所述除冰电源模块为外接直流电源或直接从高压输电线路中引出的电源模块；所述除冰电源模块通过切换开关与高压输电线缆内部的输电线芯、发热线芯和短接均压线相连接在高压输电线缆中构成一个发热回路。
按照本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述高压输电线缆包括输所述电线芯、绝缘层、所述发热线芯和钢芯；所述输电线芯裸露在高压输电线缆的最外层，钢芯设置在高压输电线缆的最内层，发热线芯设置在钢芯和输电线芯之间；所述输电线芯、发热线芯和钢芯的表面均设置有一具有高导热能力的绝缘层。
按照本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述高压输电线缆中发热线芯和输电线芯之间还设置有提供发热电流旁通回路的旁通线芯；所述旁通线芯表面设置有一具有高导热能力的绝缘层。
按照本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述旁通线芯和发热线芯之间设置有若干个用于切换连接的双联切换开关；旁通线芯和发热线芯的两端与输电线芯连接处设置有单联切换开关。
按照本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述除冰电源模块包括变压器和整流装置；所述变压器的一次侧线圈与输电线芯上的输电线常闭开关相并联，变压器的二次侧线圈与整流装置的两端相连接。
按照本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述除冰电源模块包括可变阻抗器和除冰线常开开关；所述可变阻抗器与输电线芯上的输电线常闭开关相并联，除冰线常开开关设置在连接发热线芯和输电线芯的短接均压线上。
综上所述，本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统相比于现有的除冰系统具有如下技术特点：
1、通过采用短接均压线连接输电线芯和发热线芯的方式，使得除冰回路中各个环节处于较低的电势差范围内，从而有效地降低了各个线芯的绝缘要求，保证了电器元件的可靠运行；
2、通过在高压输电线缆中设置旁通线芯，通过开关可实现各段线路的连接切换从而可实现分时分段对线路进行除冰的目的；
3、通过采用高压输电线缆中的电力电流的分流或外接直流电流对除冰回路提供能源，灵活方便地实现了除冰电流的形成，同时，可通过合理配置控制电路即可方便地对除冰电流效率进行控制；
4、采用在特殊输电电缆中，引入电流旁通金属材料结构设计与除冰电流的换流相结合的方式，以及输电电缆分段施工与除冰电源地址编程或除冰电源遥控相结合方式，设计线路分段除冰方案，以解决除冰电源容量限制问题，以及避免线路不必要的发热即达到节能目的，同时不需要对电力输送主线路进行切换工作，对电力系统的安全及可靠运行有重要意义；
5、采用专用的电气接口及相应的施工工艺来实现发热线芯中除冰电流的引入、导出以及换流，可保证除冰回路具有良好的电气导通性和电气绝缘性。
附图说明
图1为高压输电线缆的剖面图；
图2为另一种高压输电线缆的剖面图；
图3为高压输电线路自发热除冰系统的第一实施例的单相电路原理图；
图4为高压输电线路自发热除冰系统的第二实施例的单相电路原理图；
图5为高压输电线路自发热除冰系统的第三实施例的单相电路原理图。
其中，1、输电线芯；2、绝缘层；3、发热线芯；4、旁通线芯；5、钢芯；6、短接均压线；7、除冰电源模块；8、输电线常闭开关；9、单联切换开关；10、双联切换开关；11、可变阻抗；12、除冰线常开开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细的描述。
本发明所提供的高压输电线路自发热除冰系统，由高压输电线缆和除冰电源模块组成；所述高压输电线缆内部设置有用于高压输电的输电线芯1和用于发热除冰的发热线芯3，发热芯线3与输电线芯1的两端通过短接均压线6相连接；所述除冰电源模块7为外接直流电源或直接从高压输电线路中引出的电源模块；所述除冰电源模块7通过切换开关与高压输电线缆内部的输电线芯1、发热线芯3和短接均压线6相连接在高压输电线缆中构成一个发热回路。
如图1和图2所示，该高压输电线缆包括所述输电线芯1、绝缘层2、所述发热线芯3和钢芯5；所述输电线芯1裸露在高压输电线缆的最外层，钢芯5设置在高压输电线缆的最内层，发热线芯3设置在钢芯5和输电线芯1之间；所述输电线芯1、发热线芯3和钢芯5的表面均设置有一具有高导热能力的绝缘材料层2。所述高压输电线缆中发热线芯3和输电线芯1之间还设置有提供发热电流旁通回路的旁通线芯4；所述旁通线芯4表面设置有一具有高导热能力的绝缘层2。
所述旁通线芯4和发热线芯3之间设置有用于切换连接的双联切换开关10；旁通线芯4和发热线芯3的两端与输电线芯1连接处设置有单联切换开关9。
所达除冰电源模块7包括变压器和整流装置；所述变压器的一次侧线圈与输电线芯1上的输电线常闭开关8相并联，变压器的二次侧线圈与整流装置的两端相连接。
所述除冰电源模块7包括可变阻抗器11和除冰线常开开关12；所述可变阻抗器11与输电线芯1上的输电线常闭开关8相并联，除冰线常开开关12设置在连接发热线芯3和输电线芯1的短接均压线6上。
实施例1：
如图3所示，该方案采用外接直流电源，并通过输电线缆中的输电线芯和发热线芯构成一个除冰回路，输电线芯和发热线芯的两端分别通过短接均压线进行连接；所述输电线缆中还设置有一个旁通线芯，该旁通线芯用于控制覆冰段线路的除冰；通过对除冰电流回路中开关的切换，使融冰工作只需针对已经覆冰的部分线路，或在输电线路已经全线覆冰的情况下，采用分段除冰工作方式可解决除冰电源容量限制问题。
实施例2：
如图4所示，发热线芯的工作电流来源于通过隔离电源提供的直流电源。在发热线芯和与之并联的输电线芯之间的闭合回路里增加一个电源装置，形成一个输电线路上的加热回路，达到融化覆冰的目的。将变压器的一次侧线圈接入输电主线路，变压器的二次侧线圈接入整流装置为除冰回路提供除冰电源。通过并接带地址编程或遥控功能的切换开关，同样可达到分段除冰的目的。
实施例3：
如图5所示，本方案中，采用在输电主线路中串接一个可变阻抗器来实现将输电主线路中的电力电流分流给除冰回路，从而给除冰回路提供电源。
虽然结合附图对本发明的具体实施例进行了详尽的描述，本专利并不限于上述实施方式，在权利要求书所限定的保护范围内，本领域技术人员不需要创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本专利的保护范围内。
Claims (3)
1.一种高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，由高压输电线缆和除冰电源模块组成；所述高压输电线缆内部设置有用于高压输电的输电线芯(1)和用于发热除冰的发热线芯(3)，发热芯线(3)与输电线芯(1)的两端通过短接均压线(6)相连接；所述除冰电源模块为外接直流电源或直接从高压输电线路中引出的电源模块；所述除冰电源模块通过切换开关与高压输电线缆内部的输电线芯(1)、发热线芯(3)和短接均压线(6)相连接在高压输电线缆中构成一个发热回路；
所述高压输电线缆包括所述输电线芯(1)、绝缘层(2)、所述发热线芯(3)和钢芯(5)；所述输电线芯(1)裸露在高压输电线缆的最外层，钢芯(5)设置在高压输电线缆的最内层，发热线芯(3)设置在钢芯(5)和输电线芯(1)之间；所述输电线芯(1)、发热线芯(3)和钢芯(5)的表面均设置有一具有高导热能力的绝缘层(2)；
所述高压输电线缆中发热线芯(3)和输电线芯(1)之间还设置有提供发热电流旁通回路的旁通线芯(4)；所述旁通线芯(4)表面设置有一具有高导热能力的绝缘层(2)；
所述旁通线芯(4)和发热线芯(3)之间设置有若干个用于切换连接的双联切换开关(10)；旁通线芯(4)和发热线芯(3)的两端与输电线芯(1)连接处设置有单联切换开关(9)。
2.根据权利要求1所述的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述除冰电源模块(7)包括变压器和整流装置；所述变压器的一次侧线圈与输电线芯(1)上的输电线常闭开关(8)相并联，变压器的二次侧线圈与整流装置的两端相连接。
3.根据权利要求1所述的高压输电线路自发热除冰系统，其特征在于，所述除冰电源模块(7)包括可变阻抗器(11)和除冰线常开开关(12)；所述可变阻抗器(11)与输电线芯(1)上的输电线常闭开关(8)相并联，除冰线常开开关(12)设置在连接发热线芯(3)和输电线芯(1)的短接均压线(6)上。
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