CN105448384B - 一种输电线路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种输电线路，所述输电线路包括中空导电管和包覆在所述中空导电管外部的防护体，所述中空导电管内充有冷却介质；所述输电线路上设有热交换站；所述热交换站用耐高温绝缘液体作为热传递介质，通过耐高温绝缘液体将所述中空导电管发出的热量传递加热金属热交换管中的水，并将加热后的水输送至居民区供用户使用。本发明提供的输电线路极大节约了输电设备成本，提升了输电容量和可靠性，可与电信线缆、输油输气管道同走廊或同隧道共建，对未来能源输送通道建设和城市基础建设布局具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路，具体讲涉及一种可余热利用的低成本输电线路。
背景技术
随着电网“西电东送、南北互供、全国联网”和“全球能源互联网”战略的实施，面临输电线路容易受到自然天气的影响，以及跨江输电走廊的紧张、城市电网发展面临的土地资源紧张和环境协调性发展等问题，需要发展大容量、环境影响小、远距离、高可靠、与城市环境发展相协调的输电设备。
目前，气体绝缘金属封闭输电线路GIL(gas-insulated metal enclosedtransmission line)采用SF6或其它气体绝缘、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流、长距离电力传输设备，这种输电线路具有输电容量大、占地少、布置灵活、可靠性高、维护量小、寿命长、环境影响小的显著优点。
与架空线和电力电缆相比，气体绝缘金属封闭输电线路GIL优势包括：(1)输送容量大，目前世界上单回500kV气体绝缘金属封闭输电线路GIL的输送容量已能达到4000MVA；与电缆相比因分布电容小，即使长距离输电也不需无功补偿；(2)占地紧凑而且环境影响小，500kV双回路气体绝缘金属封闭输电线路GIL的走廊宽度只需3m，可采用隧道或地埋方式；(3)损耗低,其中电介质损耗可以忽略不计，整体结构散热效果好；(4)低电磁场，因为导体电流在外壳中感应出同等反向电流，所以气体绝缘金属封闭输电线路GIL外部电磁场可以忽略不计；(5)高安全性，即使气体绝缘金属封闭输电线路GIL内部发生绝缘故障，故障电弧会被限制在壳内不会影响外部。
气体绝缘金属封闭输电线路GIL适用于发电厂或变电站的大容量出线和联络线，难以推广到建设架空线地区采用的隧道、竖井或斜井通道的输电、输电走廊紧张的城市中心大负荷供电、以及气候或环境恶劣地区的输电。气体绝缘金属封闭输电线路GIL技术难以推广的主要阻碍在于气体绝缘金属封闭输电线路GIL采用SF6气体绝缘，SF6气体价格昂贵且对温室效应贡献较大。因此需要提供一种新的成本低，散热性好的输电线路来替代气体绝缘金属封闭输电线路GIL。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的上述不足，本发明提供一种新型结构的输电线路。
本发明提供的技术方案是：一种输电线路，所述输电线路包括中空导电管和包覆在所述中空导电管外部的防护体，所述中空导电管内充有冷却介质；其改进之处在于：所述输电线路上设有热交换站；所述热交换站用耐高温绝缘液体作为热传递介质，通过耐高温绝缘液体将所述中空导电管发出的热量传递加热金属热交换管中的水，并将加热后的水输送至居民区供用户使用。
优选的，所述热交换站包括内部充有所述耐高温绝缘液体的集液箱体和安装在所述集液箱体内的金属热交换管；所述金属热交换管包括镶嵌在所述集液箱体侧壁上的进水口和出水口；所述进水口和出水口分别与集液箱体外的供热管两端相连通；所述供热管敷设于居民区，用于为用户提供热水；
所述输电线路贯穿所述集液箱体，并通过对接固定套管与所述集液箱体固定；所述对接固定套管为分别固定在所述集液箱体两侧的锥形套管；所述输电线路与所述锥形套管同轴固定；所述集液箱体内的输电线路段无防护体。
进一步，所述供热管上设有流量指示器，用于记录每个用户的用水量；所述供热管与所述金属热交换管的连接部位设置有温度计和压力表；所述温度计用于测量所述供热管内的水温、所述压力表用于测量所述供热管内的水压。
进一步，防护体包括由内至外依次包覆在所述导电管外部的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水层和金属外壳。
进一步，所述导电管为铜管；所述导体屏蔽层用炭黑制作，用于均匀所述导电管外部的电场强度，并阻碍铜离子对所述绝缘层老化的影响。
进一步，所述绝缘层由聚合物分子材料和混凝土以重量比3:7混合配比制成，用于将导电管与金属外壳绝缘；所述聚合物分子材料为聚丙烯或环氧树脂。
进一步，所述绝缘屏蔽层用炭黑制作，用于均匀绝缘层表面电场；所述阻水层为用铜、铝或铅中的任意一种材料制成的金属护套，用于阻止外部环境中水分进入绝缘层，避免绝缘层受潮降低绝缘性能。
进一步，所述阻水层与所述金属外壳之间设有半导电聚乙烯护套，用于为阻水层和金属外壳提供等电位联结。
优选的，所述冷却介质为绝缘油。
优选的，所述输电线路的高压端和低压端设有固定绝缘套管，所述输电线路的高压端引线和低压端引线经所述固定绝缘套管引出。
与最接近的现有技术相比，本发明具有如下显著进步：
1)本发明提供的输电线路在线路上设置了热交换站，可对输电线路中的导电管和冷却液进行预热利用，节省了成本，提升了输电线路的输电容量和可靠性，节约了能源，有利于环境保护。
2)本发明提供的技术电路采用聚合物分子材料和混凝土混合制成绝缘层，材料更加廉价，降低了输电线路的制造成本，提高了输电线路对环境的兼容性，使得输电线路可与电信线缆、输油输气管道同走廊或同隧道共建，对未来能源输送通道建设和城市基础建设布局具有重大意义。
附图说明
图1为本发明提供的输电线路的整体结构示意图；
图2为本发明提供的输电线路的横截面结构示意图。
其中1-固定绝缘套管；2-绝缘层；3-金属外壳；4-中空导电管；5-热交换站；6-耐高温绝缘液体；7-冷却介质；8-对接固定套管；9-金属热交换管；10-温度计；11-压力表；12-供热管；13-流量指示器；14-居民区；15-导体屏蔽层；16-绝缘屏蔽层；17-阻水层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
本发明提供的输电线路的整体结构如图1所示：所述输电线路包括中空导电管4和包覆在所述中空导电管4外部的防护体，所述中空导电管4内充有冷却介质7；所述输电线路上设有热交换站5；所述热交换站5用所述冷却介质7和所述中空导电管4发出的热量加热金属热交换管9中的水，并将加热后的水输送至居民区14供用户使用。
所述热交换站5包括内部充有耐高温绝缘液体6的集液箱体和安装在所述集液箱体内的金属热交换管9；所述金属热交换管9包括镶嵌在所述集液箱体侧壁上的进水口和出水口；所述进水口和出水口分别与集液箱体外的供热管12两端相连通；所述供热管12敷设于居民区14，用于为用户提供热水；
所述输电线路贯穿所述集液箱体，并通过对接固定套管8与所述集液箱体固定；所述对接固定套管8为分别固定在所述集液箱体两侧的锥形套管；所述输电线路与所述锥形套管同轴固定；所述集液箱体内的输电线路段无防护体。
所述供热管12上设有流量指示器13，用于记录每个用户的用水量；所述供热管12与所述金属热交换管9的连接部位设置有温度计10和压力表11；所述温度计10用于监测所述供热管12内的水温、所述压力表11用于监测所述供热管12内的水压。
图1中通过余热利用的方式，利用输电线路内部导体发出的热量，在热交换站5内部通过导体内部冷却介质7以及导体与外部耐高温绝缘液体6进行热交换，将热量传递给耐高温绝缘液体6，同时耐高温绝缘液体6将金属热交换管9进行加热，金属热交换管9将内部的水加热，热水供居民区14内用户使用。
如图2所示：所述防护体包括由内至外依次包覆在所述导电管外部的导体屏蔽层15、绝缘层2、绝缘屏蔽层16、阻水层17和金属外壳3。
以35kV输电线路为例，所述导体屏蔽层15的厚度为1.3mm-1.5mm；所述绝缘层2的厚度为6mm-7mm；所述绝缘屏蔽层16的厚度为1.3mm-1.5mm；所述阻水层17的厚度为1mm-1.5mm；所述金属外壳3的厚度为1.5mm-2mm。
所述中空导电管4为铜管；中空导电管4内部通过冷却介质7(绝缘油)降低大电流热量，解决绝缘层2由于热老化影响寿命的问题，提高运行年限；中空导电管4的结构主要是考虑电流的趋肤效应和内部冷却介质7对导体能够进行散热，同时将热量传递到热交换站5进行余热收集和利用。
所述中空导电管4外部为导体屏蔽层15，所述导体屏蔽层15用炭黑制作，用于解决导体表面不均匀引起的电场强度过高问题，并阻碍铜离子对聚合物绝缘材料老化的影响。所述绝缘层2由聚合物混凝土材料制成，具体为：聚合物分子材料和混凝土以重量比3:7混合配比制成；所述聚合物分子材料为聚丙烯或环氧树脂。混凝土绝缘材料为主绝缘，承担导电管对金属外壳3(金属外壳3接地)绝缘，本发明利用聚合物混凝土的廉价特点和良好的绝缘性能，降低管道输电成本。
所述绝缘屏蔽层16用炭黑制作，用于均匀绝缘层2表面电场。所述阻水层17为用铜、铝或铅中的任意一种材料制成的金属护套，用于阻止外部环境中水份进入绝缘层2，避免绝缘层2受潮降低绝缘性能。
所述金属外壳3主要为接地和铠装防护。
所述阻水层17与所述金属外壳3之间设有半导电聚乙烯护套，用于为阻水层17和金属外壳3提供等电位联结。
所述输电线路的高压端和低压端设有固定绝缘套管1，所述输电线路的高压端引线和低压端引线经所述固定绝缘套挂引出。
输电线路在制造厂内开展直线段、转角段、斜坡段等连接模块进行生产，在现场开展连接模块的组装式连接，连接模块便于运输和组装，节省工期；其连接形式为采用模块化连接模具，在现场将聚合物混凝土填料浇筑进模具，加热后冷却固化成型；高压端部出线为固体绝缘套管出线，其通过钢芯铝导线与变电站进出线或用户母线连接。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种输电线路，所述输电线路包括中空导电管和包覆在所述中空导电管外部的防护体，所述中空导电管内充有冷却介质；其特征在于：所述输电线路上设有热交换站；所述热交换站用耐高温绝缘液体作为热传递介质，通过耐高温绝缘液体将所述中空导电管发出的热量传递加热金属热交换管中的水，并将加热后的水输送至居民区供用户使用；
所述热交换站包括内部充有所述耐高温绝缘液体的集液箱体和安装在所述集液箱体内的金属热交换管；所述金属热交换管包括镶嵌在所述集液箱体侧壁上的进水口和出水口；所述进水口和出水口分别与集液箱体外的供热管两端相连通；所述供热管敷设于居民区，用于为用户提供热水；
所述输电线路贯穿所述集液箱体，并通过对接固定套管与所述集液箱体固定；所述对接固定套管为分别固定在所述集液箱体两侧的锥形套管；所述输电线路与所述锥形套管同轴固定；所述集液箱体内的输电线路段无防护体。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路，其特征在于：
所述供热管上设有流量指示器，用于记录每个用户的用水量；所述供热管与所述金属热交换管的连接部位设置有温度计和压力表；所述温度计用于测量所述供热管内的水温、所述压力表用于测量所述供热管内的水压。
3.根据权利要求1或2所述的一种输电线路，其特征在于：
防护体包括由内至外依次包覆在所述导电管外部的导体屏蔽层、绝缘层、绝缘屏蔽层、阻水层和金属外壳。
4.根据权利要求3所述的一种输电线路，其特征在于：
所述导电管为铜管；所述导体屏蔽层用炭黑制作，用于均匀所述导电管外部的电场强度，并阻碍铜离子对所述绝缘层老化的影响。
5.根据权利要求3所述的一种输电线路，其特征在于：
所述绝缘层由聚合物分子材料和混凝土以重量比3:7混合配比制成，用于将导电管与金属外壳绝缘；所述聚合物分子材料为聚丙烯或环氧树脂。
6.根据权利要求3所述的一种输电线路，其特征在于：
所述绝缘屏蔽层用炭黑制作，用于均匀绝缘层表面电场；所述阻水层为用铜、铝或铅中的任意一种材料制成的金属护套，用于阻止外部环境中水分进入绝缘层，避免绝缘层受潮降低绝缘性能。
7.根据权利要求3所述的一种输电线路，其特征在于：
所述阻水层与所述金属外壳之间设有半导电聚乙烯护套，用于为阻水层和金属外壳提供等电位联结。
8.根据权利要求1所述的一种输电线路，其特征在于：
所述冷却介质为绝缘油。
9.根据权利要求1所述的一种输电线路，其特征在于：
所述输电线路的高压端和低压端设有固定绝缘套管，所述输电线路的高压端引线和低压端引线经所述固定绝缘套管引出。
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