CN103904785A - 多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置。本发明的目的是提供一种续航能力强、稳定性高、成本较低、维护方便的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，以将高压输电线路上的高压强电转换成能在铁塔上或地面上使用的低压侧设备工作电源。本发明的技术方案是：一种多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：分为取电装置和电压隔离变电装置，取电装置，用于从高压输电线获取电能；电压隔离变电装置，由n个电压隔离变电单元组成，取电装置所取高压电经n个电压隔离变电单元逐级降压至低电压。本发明适用于野外高压输电线路。

Description

多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置

技术领域

本发明涉及一种多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置。适用于野外高压输电线路。

背景技术

随着电网技术的发展，高压输电线路领域越来越需要带电检测线路的各种物理电量及非电量参数，其中相当多的装置安装在高压输电导线路的铁塔上对导线温度、导线弧垂覆冰等物理参数的监测。因为这些监测装置需要长时间不间断的电源，因此采用什么方式为装置供电是需要重点解决的问题。目前应用较多的供电方式主要有太阳能供电、蓄电池供电、磁场感应供电、激光供电等。

蓄电池的工作原理就是化学能与电能相互转换的变化规律，该方法结构简单，实现比较容易，但是由于蓄电池寿命较短，恶劣环境下长时间使用寿命仅2-3年要频繁更换电池，这对于一部份处于崇山峻岭，荒无人烟的高压线路上更换十分困难。而对于太阳能供电，太阳能电池是利用光电转换原理使太阳的辐射光通过半导体物质转变为电能的一种器件，但是在长时间阴雨天气，其续航能力和稳定性得不到保障。激光供能是采用激光或其他光源从低电位侧通过光纤将光能量传送到高电位侧，再由光电转换器件（光电池）将光能量转换为电能输出，该方法寿命较短，价格昂贵，且现场维护比较麻烦。

磁场感应取能是在高压载流导线上嵌套线圈，利用电磁感应原理，在线圈上感应出于高压导线中的电流幅值成一定比例关系的电流。但是由于该取电线圈与高压线路为等电位，因此它输出的仍是高电位的工作电压值，用电负荷不能在地面上使用该电源，必须悬挂在高压线路上与取电装置等电位才能工作。

现有技术中，如：武汉大学申请的“高压线路感应取电装置”，专利号200820066665.2；张俊昌、田卫红申请的“用于高压输电线路上的感应取电装置”专利号201010134788.7；华北电力大学申请的“一种高压输电线路在线监测用高压导线磁场感应取能装置”，专利号201210241085.3。

以上专利的共同特点是利用电磁场感应原理即霍尔电流互感器原理从运行中的高压导线电流中感应取得电流，截取的功率值一般在10-100W之间，但遗憾的是该电源仍然处于高电压，即该电源同该电压等级的输电线路是相同电位的，并没有进行电压上的变换，如按原来的条件限制，使用电源的设备如传感器、摄像机也必须安装于该高压导线上，才能达到等电位的供电条件，但是现实监测系统中很多设备无法安置于高压导线长期运行。同时，由于电压高、电场强，对运行设备的干扰也很大，悬挂于高压线路不易于日常维护。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种续航能力强、稳定性高、成本较低、维护方便的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，以将高压输电线路上的高压强电转换成能在铁塔上或地面上使用的低压侧设备工作电源。

本发明所采用的技术方案是：一种多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：分为取电装置和电压隔离变电装置，

取电装置，用于从高压输电线获取电能；

电压隔离变电装置，由n个电压隔离变电单元组成，取电装置所取高压电经n个电压隔离变电单元逐级降压至低电压；

所述变电装置具有一个绝缘体护罩、一个初级线圈绝缘套筒、n个次级线圈绝缘套筒和n个软磁体铁芯，n个软磁体铁芯置于初级线圈绝缘套筒内，沿初级线圈绝缘套筒中轴线竖向布置，所述次级线圈绝缘套筒套于软磁体铁芯上，所述初级线圈绝缘套筒外套有绝缘体护罩；对应每个软磁体铁芯在套于其上的次级线圈绝缘套筒上绕有次级线圈，在初级线圈绝缘套筒上对应该软磁体铁芯位置绕有初级线圈，软磁体铁芯与对应的初级线圈和次级线圈形成所述电压隔离变电单元；所述初级线圈绝缘套筒内填充内层绝缘填充体，绝缘体护罩与初级线圈绝缘套筒之间填充外层绝缘填充体；n取1~6任意自然数。

所述取电装置包括环形铁芯、线圈、并联分流导电体和设备线夹，其中线圈绕于环形铁芯上，并联分流导电体穿过环形铁芯，导电体两端经设备线夹固定于高压输电线，与高压输电线并联接线。

所述并联分流导电体截面积大于高压输电线，导电率高于高压输电线，为由银、铜、铝、铂、锌或高导电的合金材料制成的柔软导线、导电排或导电杆。

所述变电装置顶部固定有高压套管防雨盖。

所述变电装置低压输出端串联自恢复保险丝。

所述初级线圈绝缘套筒和次级线圈绝缘套筒采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高温聚合物绝缘材料，为耐高温的有机-无机材料、硅橡胶类、氯化聚氯乙烯、有机氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜类、聚芳烃、聚醚、聚酮、聚酯类的耐高温聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的绝缘材料。

所述内层绝缘填充体由胶黏剂和填充剂组成，其中胶黏剂为环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、酚醛胶粘剂、热固性树脂胶粘剂、及聚乙烯醇或丁腈橡胶粘剂，橡胶及弹性体胶粘剂、聚酰亚胺及硅酸盐类无机胶粘剂组合成的化合物；所述填充剂为石英粉、二氧化硅粉SiO2、氧化铝粉Al2O3、钛白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、莹石粉、瓷粉、氮化硅、氮化铝、碳化硅、碳化硼、膨润土或陶土。

所述的外层绝缘填充体为绝缘固体、绝缘液体或气体，其中绝缘固体为聚合物树脂加绝缘矿物材料构成的复合绝缘体，液体为矿物油或变压器油、聚乙烯、硅油、M液、а液或β液，气体为氮气、SF6气体、真空作绝缘的介质或密封条件下的干燥气体。

所述绝缘体护罩选用对应电压等级的户外耐候型带外伞裙的瓷套管、高分子材料玻璃钢、户外环氧树脂或纤维增强结构型套管。

本发明的有益效果是：

本发明结构简单、制作方便，通过取电装置获取高压输电线电压，并通过变电装置将高压降压至低压侧设备的工作电源。

本发明选择比高压输电线更大截面积的导电率值更高一等级的并联分流导电体来替代互感器的一次线圈，并通过设备线夹并联在高压输电线上进行分流取电的方法。

本发明避免了常规使用穿心式电流互感器，需要将环形铁芯进行开口，再套进输电导线，从而导致互感器由于留有断口，造成磁铁芯祼露，在户外运行极易造成生锈。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为实施例2的结构示意图。

图4为实施例3中取电装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1、图2所示，本实施例中高压输电线16为110KV-220KV电压等级。本例分为用于从高压输电线获取电能的取电装置和电压隔离变电装置，变电装置由一个电压隔离变电单元组成，取电装置所取高压电经电压隔离变电单元降压为低电压，从而为低压侧设备工作供电。

本实施例中取电装置包括环形铁芯2、线圈3、并联分流导电体1和设备线夹17，其中线圈3绕于环形铁芯2上，并联分流导电体1穿过该环形铁芯中间孔，导电体两端通过设备线夹17固定在高压输电线16上，与高压输电线并联。并联分流导电体1的截面积大于高压输电线，导电率高于高压输电线，为由银、铜、铝、铂、锌或高导电的合金材料制成的导电杆。并联分流导电体1、环形铁芯2、线圈3构成一个穿心式霍耳电流互感器。

本例中电压隔离变电装置具有一个绝缘体护罩13、一个初级线圈绝缘套筒7（其外壁制有线圈套筒套管伞裙11）、一个次级线圈绝缘套筒8和一个软磁体铁芯5，软磁体铁芯5置于初级线圈绝缘套筒7内并且沿着初级线圈绝缘套筒7中轴线布置，在软磁体铁芯上套有次级线圈绝缘套筒8，初级线圈绝缘套筒7外套有绝缘体护罩13，初级线圈绝缘套筒7沿着绝缘体护罩轴线布置。本实施例中在次级线圈绝缘套筒8上绕有次级线圈4（低压输出端），在初级线圈绝缘套筒7上对应软磁体铁芯5位置绕有初级线圈6（与取电装置的线圈3串联），软磁体铁芯5与初级线圈6和次级线圈4组成电压隔离变电单元。本例中在初级线圈绝缘套筒7内填充内层绝缘填充体10，绝缘体护罩13与初级线圈绝缘套筒7之间填充外层绝缘填充体12。变电装置顶部固定有高压套管防雨盖15，变电装置低压输出端串联自恢复保险丝14。

本例中软磁体铁芯5为电工用硅钢片，包括：晶粒取向、无晶粒取向冷轧硅钢片、坡莫合金、非晶合金，或铁氧体材料，或其它由稀土材料掺杂的软磁高导磁材料。

本实施例中内层绝缘填充体10由胶黏剂和填充剂组成，胶黏剂可以是有机或无机材料，环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、酚醛胶粘剂、热固性树脂胶粘剂、及聚乙烯醇等热塑性胶粘剂和丁腈橡胶粘剂等，橡胶及弹性体胶粘剂、聚酰亚胺等聚合物合金胶粘剂及硅酸盐类无机胶粘剂组合成的化合物；填充剂绝缘材料为：石英粉、二氧化硅粉SiO2、氧化铝粉Al2O3、钛白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、莹石粉、瓷粉、氮化硅、氮化铝、碳化硅、碳化硼、膨润土、陶土等及其材料的晶须体材料。

外层绝缘填充体12可以是绝缘固体如聚合物树脂加绝缘矿物材料构成的复合绝缘体，也可以是液体，如矿物油、变压器油、聚乙烯、硅油、M液、а液、β液等诸多高燃点油种，也可以是气体，如氮气、或SF6气体、或真空作绝缘的介质，如密封条件气体可以是干燥的空气作绝缘的介质体。所述内伞裙套管为耐油型的丁腈橡胶真空管或是硅橡胶或是瓷套管。

初级线圈绝缘套筒7和次级线圈绝缘套筒8采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高温聚合物绝缘材料，为耐高温的有机-无机材料、硅橡胶类、氯化聚氯乙烯、有机氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜类、聚芳烃、聚醚、聚酮、聚酯类的耐高温聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的绝缘材料。

本实施例中陶瓷体外护罩13选用现有的对应电压等级的户外耐候型带外伞裙的瓷套管、高分子材料玻璃、户外环氧树脂或纤维增强结构型套管。

实施例2：如图3所示，本实施例中高压输电线16为500KV电压等级。本实施例结构与实施例1基本相同，不同之处仅在于本实施例中电压隔离变电装置具有3个电压隔离变电单元，取电装置所取高压电经3个电压隔离变电单元逐级降压为低压，从而为低压侧设备工作供电。

本例中电压隔离变电装置具有一个绝缘体护罩13、一个初级线圈绝缘套筒7、3个次级线圈绝缘套筒8和3个软磁体铁芯5，3个软磁体铁芯5置于初级线圈绝缘套筒7内，沿初级线圈绝缘套筒中轴线由上而下依次间隔布置。软磁体铁芯5上套有次级线圈绝缘套筒8，初级线圈绝缘套筒7外套有绝缘体护罩13，初级线圈绝缘套筒7沿着绝缘体护罩13轴线布置。对应每个软磁体铁芯5在套于其上的次级线圈绝缘套筒8上绕有次级线圈4，在初级线圈绝缘套筒7上对应该软磁体铁芯位置绕有初级线圈6，软磁体铁芯5与对应的初级线圈6和次级线圈4组成电压隔离变电单元。位于初级线圈绝缘套筒7上部的电压隔离变电单元初级线圈6与取电装置中的线圈3电连接，次级线圈4与位于中间部位的电压隔离变电单元的初级线圈6电连接，中间部位的电压隔离变电单元的次级线圈4与位于下部的电压隔离变电单元的初级线圈6电连接，下部的电压隔离变电单元的次级线圈4为低压输出端。

本实施例中初级线圈绝缘套筒7内填充内层绝缘填充体10，绝缘体护罩13与初级线圈绝缘套筒7之间填充外层绝缘填充体12。

实施例3：如图4所示，本实施例中变电装置与实施例1完全相同，不同之处仅在于本例中取电装置由环形铁芯2、线圈3、并联分流导电体1和设备线夹17组成，其中并联分流导电体1采用柔软导线，该柔软导线绕于环形铁芯2上，柔软导线两端通过设备线夹固定在高压输电线16上，与高压输电线并联。并联分流导电体1、环形铁芯2、线圈3构成一个穿心式霍耳电流互感器。

Claims (9)

1.一种多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：分为取电装置和电压隔离变电装置，

取电装置，用于从高压输电线（16）获取电能；

电压隔离变电装置，由n个电压隔离变电单元组成，取电装置所取高压电经n个电压隔离变电单元逐级降压至低电压；

所述变电装置具有一个绝缘体护罩（13）、一个初级线圈绝缘套筒（7）、n个次级线圈绝缘套筒（8）和n个软磁体铁芯（5），n个软磁体铁芯（5）置于初级线圈绝缘套筒（7）内，沿初级线圈绝缘套筒中轴线竖向布置，所述次级线圈绝缘套筒（8）套于软磁体铁芯（5）上，所述初级线圈绝缘套筒（7）外套有绝缘体护罩（13）；对应每个软磁体铁芯（5）在套于其上的次级线圈绝缘套筒（8）上绕有次级线圈（4），在初级线圈绝缘套筒（7）上对应该软磁体铁芯位置绕有初级线圈（6），软磁体铁芯（5）与对应的初级线圈（6）和次级线圈（4）形成所述电压隔离变电单元；所述初级线圈绝缘套筒（7）内填充内层绝缘填充体（10），绝缘体护罩（13）与初级线圈绝缘套筒（7）之间填充外层绝缘填充体（12）；n取1~6任意自然数。

2.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述取电装置包括环形铁芯（2）、线圈（3）、并联分流导电体（1）和设备线夹（17），其中线圈（3）绕于环形铁芯（2）上，并联分流导电体（1）穿过环形铁芯（2），导电体两端经设备线夹（17）固定于高压输电线（16），与高压输电线并联接线。

3.根据权利要求2所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述并联分流导电体（1）截面积大于高压输电线，导电率高于高压输电线，为由银、铜、铝、铂、锌或高导电的合金材料制成的柔软导线、导电排或导电杆。

4.根据权利要求1或2所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述变电装置顶部固定有高压套管防雨盖（15）。

5.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述变电装置低压输出端串联自恢复保险丝（14）。

6.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述初级线圈绝缘套筒（7）和次级线圈绝缘套筒（8）采用聚乙烯、聚氯乙烯或PE及耐高温聚合物绝缘材料，为耐高温的有机-无机材料、硅橡胶类、氯化聚氯乙烯、有机氟塑料、聚四氟乙烯管材、聚砜类、聚芳烃、聚醚、聚酮、聚酯类的耐高温聚合物所制成的管材材料，或是陶瓷型管材的绝缘材料。

7.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述内层绝缘填充体（10）由胶黏剂和填充剂组成，其中胶黏剂为环氧树脂胶粘剂、聚氨酯胶粘剂、酚醛胶粘剂、热固性树脂胶粘剂、及聚乙烯醇或丁腈橡胶粘剂，橡胶及弹性体胶粘剂、聚酰亚胺及硅酸盐类无机胶粘剂组合成的化合物；所述填充剂为石英粉、二氧化硅粉SiO2、氧化铝粉Al2O3、钛白粉、云母粉、立德粉、滑石粉、石棉粉、莹石粉、瓷粉、氮化硅、氮化铝、碳化硅、碳化硼、膨润土或陶土。

8.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述的外层绝缘填充体（12）为绝缘固体、绝缘液体或气体，其中绝缘固体为聚合物树脂加绝缘矿物材料构成的复合绝缘体，液体为矿物油或变压器油、聚乙烯、硅油、M液、а液或β液，气体为氮气、SF6气体、真空作绝缘的介质或密封条件下的干燥气体。

9.根据权利要求1所述的多重组合感应的高压输电线路取电及变电装置，其特征在于：所述绝缘体护罩（13）选用对应电压等级的户外耐候型带外伞裙的瓷套管、高分子材料玻璃钢、户外环氧树脂或纤维增强结构型套管。

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