CN108331628B - 一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统，包括压力安全系统和钚粒反应系统，所述钚粒反应系统和蒸汽发生系统之间通过压力安全系统连接，所述蒸汽发生系统分别与安全注射系统、冷却泵系统和余热排出系统连接，所述冷却泵系统与净化系统连接，所述蒸汽发生系统与二次回路系统连接，所述蒸汽发生系统和所述二次回路系统之间的管道上设置有汽水分离系统，冷却泵系统中注入有冷却剂，钚粒反应系统中通过裂变反应将核能转换为热能，冷却剂在冷却泵系统驱动下流经钚粒将热量带出，循环至蒸汽发生系统时将热量传递给二次回路系统，再由二次回路系统热量转换为电能，实现了微型电源电力供给，核能能量巨大。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统，属于电源供给系统领域。
背景技术
我国经济发展迅速，各行各业对电力需求逐年增大。但由于输电线路暴露在大气当中，受到风、冰、温度、湿度、阳光、地震等自然条件影响，导致输电线路灾变频发。按照我国《国家电网公司企业标准(Q/GDW 554-2010)：输电线路等值覆冰厚度监测装置技术规范》要求，我国在关键输电线路上安装有输电线路防冰减灾在线监测装置，用于监测输电线路灾变情况。
我国已使用的输电线路防冰减灾在线监测装置均需采用电源供电，目前的供电方式主要有风力发电供电和太阳能供电两种方式，由于风速分布的不均匀性和太阳能分布的时效性，加之目前的电力储能技术无法满足技术需求，导致输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给存在电力供应不足的现象，无法满足输电线路灾变数据监测需要。
因此，发明一种不依赖风能和太阳能、不受气象条件限制、能够全天候满足输电线路防冰减灾在线监测装置电源供给的输电线路防冰减灾在线监测装置电源供给系统成为当前输电线路在线监测技术领域急需解决的课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：设计一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统，以解决现有技术风力发电供电和太阳能供电两种方式，由于风速分布的不均匀性、太阳能分布的时效性和电力储能技术无法满足技术需求，导致输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给存在电力供应不足的问题。
本发明的技术方案为：一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统，包括压力安全系统和钚粒反应系统，所述钚粒反应系统和蒸汽发生系统之间通过压力安全系统连接，所述蒸汽发生系统分别与安全注射系统、冷却泵系统和余热排出系统连接，所述冷却泵系统与净化系统连接，所述蒸汽发生系统与二次回路系统连接，所述蒸汽发生系统和所述二次回路系统之间的管道上设置有汽水分离系统，冷却泵系统中注入有冷却剂，本发明的冷却剂为液态钠。
所述钚粒反应系统、压力安全系统、蒸汽发生系统、安全注射系统、汽水分离系统、冷却泵系统和余热排出系统置于钚粒压力舱内构成一次回路，所述钚粒压力舱采用具有屏蔽辐射作用的材料构成。
所述钚粒反应系统用于钚粒发生裂变反应，将核能转化为热能；
所述蒸汽发生系统是连接二次回路系统的关键设备，用于产生一定压力和温度的蒸汽，并将冷却剂带出来的热量传递给二次回路系统；
所述冷却泵系统的作用是为冷却剂在一次回路系统中的强迫循环提供驱动压力；
所述压力安全系统用于稳定和调节冷却剂运行压力的设备，当系统的压力达到上限值时，压力安全系统的卸压阀和安全阀先后自动开启，将压力安全系统的汽腔中的蒸汽排放到空气中，实现超压保护；
所述净化系统用于通过过滤、离子交换手段连续除去冷却剂中溶解的和悬浮的杂质，保证冷却剂中的杂质浓度在允许值以下，降低冷却剂的放射性水平；
所述汽水分离系统为旋叶式结构，旋叶式结构汽水分离效果好，用于除去蒸汽中携带的水分，提高饱和蒸汽的干度，以保证向二次回路系统中的汽轮机供应干燥、清洁的饱和蒸汽。
所述余热排出系统用于排除一次回路系统的余热；
所述安全注射系统用于系统的安全防护；
所述二次回路系统用于将一次回路系统中的热量转换为电能，所述二次回路系统包括给水加热器、给水泵、凝水泵、循环水泵、冷凝器、微型汽轮机，所述微型汽轮机安装有微型汽轮发电机，水加热器、给水泵、凝水泵、冷凝器、微型汽轮机依次管道连接，冷凝器和微型汽轮机之间的管道上安装有循环水泵。
本发明的工作原理为：
钚粒在钚粒反应系统中通过裂变反应将核能转换为热能，冷却剂在冷却泵系统驱动下流经钚粒将热量带出，循环至蒸汽发生系统时将热量传递给二次回路系统，使其产生一定温度和压力的蒸汽，在钚粒反应系统的进出口主管道上连接压力安全系统，用于维持钚粒反应系统及一次回路系统的运行压力，确保钚粒反应系统安全运行。
蒸汽发生系统产生的蒸汽输送到二次回路系统。蒸汽分别在二次回路系统的微型汽轮机内膨胀做功产生电力。微型汽轮机排出的废汽进入冷凝器，被循环水泵凝结成水，凝水由凝水泵、给水泵增压，在给水加热器中加热到一定温度后送入蒸汽发生系统，开始下一轮循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明应用核动力学、热力学控制技术之结合，利用核能技术实现了微型电源电力供给，核能能量巨大，解决了现有技术风力发电供电和太阳能供电两种方式，由于风速分布的不均匀性、太阳能分布的时效性和电力储能技术无法满足技术需求，导致输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给存在电力供应不足的问题；本发明钚粒压力舱采用具有屏蔽辐射作用的材料构成，克服了核燃料具有放射性的问题，净化系统除去冷却剂中溶解的和悬浮的杂质，也降低了冷却剂中掺杂了放射性元素的放射水平；另外，系统结构合理，性能可靠，工作效率高。
附图说明
图1为本发明装置的逻辑示意图；
图2为本发明二次回路系统的结构示意图；
图中：50、给水加热器，51、给水泵，52、凝水泵，53、循环水泵，54、冷凝器，55、微型汽轮机，56、微型汽轮发电机。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍：
参考图1-2，一种电源供给系统，包括压力安全系统和钚粒反应系统，所述钚粒反应系统和蒸汽发生系统之间通过压力安全系统管道连接，所述蒸汽发生系统分别与安全注射系统、冷却泵系统和余热排出系统管道连接，所述冷却泵系统与净化系统管道连接，所述蒸汽发生系统与二次回路系统管道连接，所述蒸汽发生系统和所述二次回路系统之间的管道上设置有汽水分离系统，冷却泵系统中注入有冷却剂，本发明的冷却剂为液态钠。
所述钚粒反应系统、压力安全系统、蒸汽发生系统、安全注射系统、汽水分离系统、冷却泵系统和余热排出系统置于钚粒压力舱内构成一次回路，所述钚粒压力舱采用具有屏蔽辐射作用的材料构成。
所述汽水分离系统为旋叶式结构。
所述二次回路系统用于将一次回路系统中的热量转换为电能，所述二次回路系统包括给水加热器50、给水泵51、凝水泵52、循环水泵53、冷凝器54、微型汽轮机55，所述微型汽轮机55安装有微型汽轮发电机56，水加热器50、给水泵51、凝水泵52、冷凝器54、微型汽轮机55依次管道连接，冷凝器54和微型汽轮机55之间的管道上安装有循环水泵53。
二次回路系统的工作流程：蒸汽发生系统出口的蒸汽送至微型汽轮机55的高压缸，在高压缸内膨胀做功后排出的湿蒸汽进入汽水分离系统，将蒸汽中的绝大部分水分除去，然后送入微型汽轮机55的低压缸内继续膨胀做功，低压缸排出的废蒸汽送入冷凝器54中冷凝，被循环水泵53凝结成水，凝水由凝水泵52、给水泵51增压，在给水加热器50中加热到一定温度后送入蒸汽发生系统，开始下一轮循环。微型汽轮机55的高压缸和低压缸发出的功率经齿轮减速器降低后，传递给微型汽轮发电机56发电。
所述压力安全系统、蒸汽发生系统、安全注射系统、汽水分离系统、冷却泵系统和余热排出系统均为常见市售产品。
Claims (1)
1.一种输电线路防冰减灾在线监测装置的电源供给系统，包括压力安全系统，其特征在于：还包括钚粒反应系统，所述钚粒反应系统和蒸汽发生系统之间通过压力安全系统连接，所述蒸汽发生系统分别与安全注射系统、冷却泵系统和余热排出系统连接，所述冷却泵系统与净化系统连接，所述蒸汽发生系统与二次回路系统连接，所述蒸汽发生系统和所述二次回路系统之间的管道上设置有汽水分离系统，冷却泵系统中注入有冷却剂；所述钚粒反应系统、压力安全系统、蒸汽发生系统、安全注射系统、汽水分离系统、冷却泵系统和余热排出系统置于钚粒压力舱内构成一次回路；所述压力安全系统用于稳定和调节冷却剂运行压力的设备，当系统的压力达到上限值时，压力安全系统的卸压阀和安全阀先后自动开启，将压力安全系统的汽腔中的蒸汽排放到空气中，实现超压保护；所述净化系统用于通过过滤、离子交换手段连续除去冷却剂中溶解的和悬浮的杂质，保证冷却剂中的杂质浓度在允许值以下，降低冷却剂的放射性水平；所述汽水分离系统为旋叶式结构，旋叶式结构汽水分离效果好，用于除去蒸汽中携带的水分，提高饱和蒸汽的干度，以保证向二次回路系统中的汽轮机供应干燥、清洁的饱和蒸汽；所述余热排出系统用于排除一次回路系统的余热；所述安全注射系统用于系统的安全防护；所述钚粒压力舱采用具有屏蔽辐射作用的材料构成；所述二次回路系统包括给水加热器（50）、给水泵（51）、凝水泵（52）、循环水泵（53）、冷凝器（54）、微型汽轮机（55），所述微型汽轮机（55）安装有微型汽轮发电机（56），给水加热器（50）、给水泵（51）、凝水泵（52）、冷凝器（54）、微型汽轮机（55）依次管道连接，冷凝器（54）和微型汽轮机（55）之间的管道上安装有循环水泵（53）；蒸汽发生系统出口的蒸汽送至微型汽轮机（55）的高压缸，在高压缸内膨胀做功后排出的湿蒸汽进入汽水分离系统，将蒸汽中的绝大部分水分除去，然后送入微型汽轮机（55）的低压缸内继续膨胀做功，低压缸排出的废蒸汽送入冷凝器（54）中冷凝，被循环水泵（53）凝结成水，凝水由凝水泵（52）、给水泵（51）增压，在给水加热器（50）中加热到一定温度后送入蒸汽发生系统，开始下一轮循环。
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