CN110578662A - 一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置 - Google Patents

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于春来
郝文波
陈晓光
崔佳鹏
曹融
张睿
盛玉和
王晓林
孙清民
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Abstract

一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，属于输电线路铁塔的储能技术领域，为了解决现有的化学电池在低温地区中，无法正常充放电，造成在线监测装置难以正常工作的问题。本发明的储能筒为直筒状，并竖直固定在铁塔上；重锤设置在储能筒内；立柱支架固定在储能筒的顶端；线辊、减速齿轮以及电机分别固定在立柱支架上，线辊与减速齿轮同轴设置，减速齿轮与电机的转动轴啮合；牵引绳分别连接线辊与重锤，随着线辊在立柱支架上转动，进而带动牵引绳牵引重锤沿着储能筒升高或降低，多个整流罩沿着储能筒外壁由上至下依次嵌套，整流罩随着风向改变而旋转。有益效果为该重力储能装置不受低温环境的影响。本发明适用于对在线监测装置的户外供电。

Description

一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置
技术领域
本发明属于输电线路铁塔的储能技术领域。
背景技术
某些输电线路位于人员难以到达的地区，对输电线路的巡视和状态检修造成很大的困难；在线监测装置能够实时在现场对输电线路的运行情况进行监测，能够大量节约人力成本、节省经费花销，对于提高输电线路的运行可靠性、保证电网运行安全具有较大的意义；但是输电线路中，能源的来源一般具有不确定性，均存在储能的需要；现有的方法是采用化学电池，但是化学电池在低温地区中应用时，冬季温度较低时，化学电池的储能效果急剧劣化，无法正常充放电，造成冬季时在线监测装置难以正常工作，给输电线路的安全运行造成了较大的隐患。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的化学电池在低温地区中，无法正常充放电，造成在线监测装置难以正常工作的问题，提出了一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置。
本发明所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置包括换能装置、储能筒、重锤和多个整流罩；
所述储能筒为直筒状，并且储能筒竖直固定在铁塔上；
所述重锤设置在储能筒内；
所述换能装置包括牵引绳、电机、线辊、减速齿轮和立柱支架；
立柱支架固定在储能筒的顶端；线辊、减速齿轮以及电机分别固定在立柱支架上，并且，线辊与减速齿轮同轴设置，减速齿轮与电机转动轴上设置的齿轮啮合；
牵引绳的一端连接在线辊上，牵引绳的另一端连接在重锤的顶端，并且随着线辊在立柱支架上转动，进而带动牵引绳牵引重锤沿着储能筒升高或降低；
多个整流罩沿着储能筒外壁由上至下依次嵌套，整流罩随着风向改变而旋转。
本发明所述的重力储能装置的工作过程分为：放电过程和储能过程；
放电过程：重锤在重力的作用下向下运动，重锤通过牵引绳带动线辊旋转，由于线辊与减速齿轮同轴，即两者同步旋转；又由于减速齿轮与电机的转动轴啮合，使得重锤通过牵引绳带动线辊旋转而间接带动电机的转动轴旋转，由电机的转动轴旋转而产生电能为负载供电。
储能过程：电机由外部电源供电，在外部电源的作用下电机的转动轴旋转，进而带动线辊与减速齿轮同步旋转，线辊的旋转通过牵引绳牵引重锤上升。
本发明的有益效果是该重力储能装置不受低温环境的影响，其放电过程为将重力势能转换为动能最后转换为电能，其储能过程是将电能转换为动能最后转换为重力势能进行存储；很好的解决了现有的化学电池在低温地区中，无法正常充放电，造成在线监测装置难以正常工作的问题。
本发明适用于对在线监测装置的户外供电。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置的安装结构示意图；
图2为具体实施方式一中部分储能筒与重锤的位置关系示意图；
图3为具体实施方式一中换能装置的结构示意图；
图4为具体实施方式二中整流罩的俯视图；
图5为具体实施方式二中整流罩的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置包括换能装置2、储能筒3、重锤4和多个整流罩；
所述储能筒3为直筒状，并且储能筒3竖直固定在铁塔1上；
所述重锤4设置在储能筒3内；
所述换能装置2包括牵引绳5、电机10、线辊11、减速齿轮12和立柱支架13；
立柱支架13固定在储能筒3的顶端；线辊11、减速齿轮12以及电机10分别固定在立柱支架13上，并且，线辊11与减速齿轮12同轴设置，减速齿轮12与电机10转动轴上设置的齿轮啮合；
牵引绳5的一端连接在线辊11上，牵引绳5的另一端连接在重锤4的顶端，并且随着线辊11在立柱支架13上转动，进而带动牵引绳5牵引重锤4沿着储能筒3升高或降低；
多个整流罩沿着储能筒3外壁由上至下依次嵌套，整流罩随着风向改变而旋转；整流罩用于抵御户外气流对储能筒3的影响。
在本实施方式中，由于储能筒3的结构是固定的，但是户外环境的风向是不定的，即气流方向不定，因此，固定的储能筒3结构无法适应所有的风向，而增设整流罩以后，能够适应所有的风向，当有风吹过时，由于整流罩的顺风面具有更大的力矩，因此能够使得整流罩的圆钝方向保持向来风方向，进而减少气流对储能筒的影响；为了减少整流罩的影响，采用多个整流罩嵌套在储能筒3上的结构。
具体实施方式二：结合图4和图5说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式二所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，所述整流罩包括平板环6、外壳7、振动柱8和平板支架9；
外壳7为柱形结构，其横截面为水滴形；
平板环6为圆环状结构，两个平板环6分别固定在外壳7的顶端和底端；
两个平板支架9平行固定在外壳7的尖端；
振动柱8竖直固定在两个平板支架9之间；
储能筒3由上至下依次穿过位于外壳7顶端的平板环6、外壳7以及位于外壳7底端的平板环6。
在本实施方式中，由于外壳7为柱形结构，其横截面为水滴形，因此外壳7的尖端为尖锐的顺风面，而与外壳7的尖端相对应的端面为圆钝的迎风面；因此，在受风力的作用下，相邻的整流罩中的外壳7会出现相互卡住的现象，为了避免出现相邻的整流罩中的外壳7卡住现象，增加了平板环6；相邻的整流罩通过平板环6相互接触，避免了相邻的整流罩中的外壳7出现卡住现象；而增加平板支架9是为了固定振动柱8，在气流通过振动柱8时，会产生卡门涡街，能够在振动柱8上产生横向的振动力，通过该振动力促使整流罩在振动力和气流的作用下逐渐旋转，适应气流方向，自动减少气流对储能筒3的影响。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，该重力储能装置还包括限位块；
所述限位块固定在储能筒3底端的外壁上。
在本实施方式中，限位块能够防止多个整流罩脱离储能筒3。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，两个平板环6圆心的连线与外壳7横截面的对称轴处于同一平面内，并且两个平板环6圆心的连线垂直于外壳7横截面的对称轴。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，平板环6采用工程塑料制成。
在本实施方式中，平板环6表面光滑，以减少相邻整流罩相对运动产生的摩擦力。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式二所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，振动柱8为刚性圆柱体。
在本实施方式中，在气流通过振动柱8时，会产生卡门涡街，能够在振动柱8上产生横向的振动力，通过该振动力促使整流罩在振动力和气流的作用下逐渐旋转，适应气流方向，自动减少气流对储能筒3的影响。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，重锤4为圆柱体，该圆柱体的直径小于储能筒3的内径。
在本实施方式中，重锤4的外壁以及储能筒3的内壁尽可能光滑，以减少重锤4与储能筒3相对运动的摩擦力，进而提高能够转化效率。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一或七所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，重锤4采用铅或水泥制成。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置进一步限定，在本实施方式中，牵引绳5为柔软耐张绳索。

Claims (9)

1.一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，该重力储能装置包括换能装置(2)、储能筒(3)、重锤(4)和多个整流罩；
所述储能筒(3)为直筒状，并且储能筒(3)竖直固定在铁塔(1)上；
所述重锤(4)设置在储能筒(3)内；
所述换能装置(2)包括牵引绳(5)、电机(10)、线辊(11)、减速齿轮(12)和立柱支架(13)；
立柱支架(13)固定在储能筒(3)的顶端；线辊(11)、减速齿轮(12)以及电机(10)分别固定在立柱支架(13)上，并且，线辊(11)与减速齿轮(12)同轴设置，减速齿轮(12)与电机(10)转动轴上设置的齿轮啮合；
牵引绳(5)的一端连接在线辊(11)上，牵引绳(5)的另一端连接在重锤(4)的顶端，并且随着线辊(11)在立柱支架(13)上转动，进而带动牵引绳(5)牵引重锤(4)沿着储能筒(3)升高或降低；
多个整流罩沿着储能筒(3)外壁由上至下依次嵌套，整流罩随着风向改变而旋转。
2.根据权利要求1所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，所述整流罩包括平板环(6)、外壳(7)、振动柱(8)和平板支架(9)；
外壳(7)为柱形结构，其横截面为水滴形；
平板环(6)为圆环状结构，两个平板环(6)分别固定在外壳(7)的顶端和底端；
两个平板支架(9)平行固定在外壳(7)的尖端；
振动柱(8)竖直固定在两个平板支架(9)之间；
储能筒(3)由上至下依次穿过位于外壳(7)顶端的平板环(6)、外壳(7)以及位于外壳(7)底端的平板环(6)。
3.根据权利要求2所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，该重力储能装置还包括限位块；
所述限位块固定在储能筒(3)底端的外壁上。
4.根据权利要求2所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，两个平板环(6)圆心的连线与外壳(7)横截面的对称轴处于同一平面内，并且两个平板环(6)圆心的连线垂直于外壳(7)横截面的对称轴。
5.根据权利要求2所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，平板环(6)采用工程塑料制成。
6.根据权利要求2所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，振动柱(8)为刚性圆柱体。
7.根据权利要求1所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，重锤(4)为圆柱体，该圆柱体的直径小于储能筒(3)的内径。
8.根据权利要求1或7所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，重锤(4)采用铅或水泥制成。
9.根据权利要求1所述的一种低温条件下的电力铁塔重力储能装置，其特征在于，牵引绳(5)为柔软耐张绳索。
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