CN111102134B - 一种高压导体电晕效应发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压导体电晕效应发电机，其包括设置在高压输电线路导线上的壳体、绕设在设置在壳体内侧壁上的绕组、设置在壳体的内部的套筒以及设置在套筒与绕组之间的金属球、螺旋套管以及安装底座，所述安装底座均匀安装在套筒的外侧壁上，螺旋套管固定在安装底座上，金属球安装在螺旋套管的顶部，在所述套筒内设置有定子和转子；本发明利用电晕风促使叶轮旋转进行发电，充分利用了带电导体尖端电晕放电产生的电晕风来进行发电。

Description

一种高压导体电晕效应发电机

技术领域

本发明涉及高压输配电技术领域，具体是一种高压导体电晕效应发电机。

背景技术

随着国家电力需求的增长及线路设计要求提高，现代电力输送系统逐步向高电压、大跨越、大容量的方向迅猛发展，超高压及特高压输电线路大跨越、长距离的电力输送，势必带来智能电网的建设，社会的发展带动电能需求的增加，在推进‘三型两网’‘坚强电网’‘智能电网’世界一流能源互联网企业建设中加快了电力系统建设的脚步，电力系统输送压力的增加，输配电变电设备的先进设备的使用、加装智能电子设备的需求增強。如：架空输电线、电缆、环网柜、高压输电线路上的监控、监测、警示等设备及各种拓展应用（如野外通讯基站）等，许多智能化电子设备却因缺电而无法安装，这些设备传统的供电方式多采用昂贵笨重的太阳能或风能及CT（感应取电）发电设备。

传统的供电方式或多或少都存在着一些问题：1、太阳能发电设备受阳光、夜晚以及天气原因不能做到得愿而偿。2、风力发电设备受建设成本、地理位置、天气气候影响。3、而CT（感应取电）的使用，改变电场分布，引起內绝缘发热，热稳定性改变，严重威胁电力系统的正常运行，所以CT取电的方式，是一种不可靠的方式。

而在高压电机定子绕组在通风槽口及直线出槽口处、绕组端部电场集中，当局部位置场强达到一定数值时，气体发生局部电离，在电离处出现蓝色荧光，这即是电晕现象。

电晕的产生是因为不平滑的导体产生极不均匀电场，在不均匀的电场周围曲率半径小的电极附近当电压升高到一定值时，由于空气游离就会发生放电，形成电晕。因为在电晕的外围电场很弱，不发生碰撞游离，电晕外围带电粒子基本都是电离子，这些离子便形成了电晕放电电流。简单地说，曲率半径小的导体电极对空气放电，便产生了电晕。

而在电晕放电时，因离子运动而会产生空气流动，可以利用这些空气流动发明一种发电装置，作为高压输电线路上的监控、监测、警示等设备提供低压供电电源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以利用高压输电线路上电晕放电产生的电晕风来进行发电的高压导体电晕效应发电机。

本发明所采用的技术方案是：

一种高压导体电晕效应发电机，其包括设置在高压输电线路导线上的壳体、绕设在设置在壳体内侧壁上的绕组、设置在壳体的内部的套筒以及设置在套筒与绕组之间的金属球、螺旋套管以及安装底座，所述安装底座均匀安装在套筒的外侧壁上，螺旋套管固定在安装底座上，金属球安装在螺旋套管靠近壳体一端，在所述套筒内设置有定子和转子。

进一步的，所述壳体呈圆柱形，在壳体的圆柱形两端设置有玻璃钟罩。

进一步的，所述螺旋套管呈圆锥螺旋线状，从内至外螺旋半径逐渐变小。

进一步的，在所述螺旋套管的顶部设置有螺柱螺旋线管，在所述金属球上设置有对应的配合孔，所述螺柱螺旋线管旋入到配合孔内实现金属球与螺旋套管的安装。

进一步的，在所述安装底座上设置有通孔，在所述套筒上设置有与通孔相对应的孔。

进一步的，所述安装底座为12个且均匀设置在套筒的外侧壁上，在每个安装底座上均固定有螺旋套管。

进一步的，所述转子包括叶轮以及设置在叶轮外侧的叶片。

进一步的，所述叶片呈近似的V形。

进一步的，在所述叶轮上贴有金箔片。

进一步的，所述壳体包括相互扣合的上壳体和下壳体。

本发明的积极效果为：

电晕现象最易出现在电场线棒吊槽口处以及绕组出槽口处属典型的套管型结构，本发明采用的电晕发生器为金属材质的螺旋套管配合金属球的结构，螺旋套管具有一定的弹性，因为螺旋槽口电场非常集中，是最易产生电晕风的地方。这种电晕风可促使发电机叶轮旋转，从力得角度来反映，当螺旋槽口带电的情况发生后，螺旋槽口电场非常集中产生电晕风后，促使叶片有一定偏转角时，其重力矩与静电力矩平衡，实现驱动叶片旋转，从而实现发电的效果。

本发明对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠电源，可以解决因设备无法获得其它方式供电的问题，本发明电源能够给‘智能电网’线路提供稳定的电压，电源输出稳定，且电路筒单，成本低。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明与导线连接结构示意图；

图3为本发明螺旋套管结构示意图；

图4为本发明螺柱螺旋线管结构示意图；

图5为本发明壳体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

实施例1

如附图1、3所示，本实施例包括设置在导线上的壳体2、安装在壳体2上的绕组3、设置在壳体2内的电晕发生器以及设置在电晕发生器内部的转子和定子9。

电晕发生器包括设置在壳体2内的套筒16、设置在套筒16外侧壁上的安装底座6、固定在安装底座6上的螺旋套管5以及安装在螺旋套管5靠近壳体2一端的金属球4，在安装底座6上设置有通孔10，在所述套筒16上设置有与通孔10相对应的孔。

所述安装底座6为12个且均匀设置在套筒16的外侧壁上，在每个安装底座6上均固定有螺旋套管5。

壳体2呈圆柱形，在壳体2的圆柱形两端有玻璃钟罩，为了减少转子在初始转动时需要的推力，优选的，在使用之前将壳体2内抽真空，以减少启动时的阻力。

在本实施例中，转子包括转动设置在壳体2内的叶轮8以及设置在叶轮8外侧上的叶片7，叶片7呈近似的V形，同时在叶轮8上贴有金箔片。

实施例2

本实施例在实施例1的基础上进行进一步改进，即本实施例包括实施例1的全部技术特征。

如附图1、3、4所示，本实施例包括设置在导线上的壳体2、安装在壳体2上的绕组3、设置在壳体2内的电晕发生器以及设置在电晕发生器内部的转子和定子9。

电晕发生器包括设置在壳体2内的套筒16、设置在套筒16外侧壁上的安装底座6、固定在安装底座6上的螺旋套管5以及安装在螺旋套管5靠近壳体2一端的金属球4，在安装底座6上设置有通孔10，在所述套筒16上设置有与通孔10相对应的孔。

壳体2呈圆柱形，在壳体2的圆柱形两端有玻璃钟罩，为了减少转子在初始转动时需要的推力，优选的，在使用之前将壳体2内抽真空，以减少启动时的阻力。

在本实施例中，转子包括转动设置在壳体2内的叶轮8以及设置在叶轮8外侧上的叶片7，叶片7呈近似的V形，同时在叶轮8上贴有金箔片。

进一步的，在本实施例中，所述螺旋套管5呈圆锥螺旋线状，沿壳体2从内至外螺旋半径逐渐变小，并且螺旋套管5采用金属丝制作，具有一定的弹性。

同时，在螺旋套管5的顶部设置有螺柱螺旋线管11，在金属球4上对应的设置有与螺柱螺旋线管11相配合的螺旋孔，使螺柱螺旋线管11旋入到金属球4内实现配合连接。可以调整金属球4与安装底座6之间的安装距离。

实施例3

本实施例在实施例1和实施例2的基础上，对壳体2进行改进。

如附图5所示，本实施例的壳体2包括相互扣合的上壳体201和下壳体202，上下壳体呈半圆形，相互扣合后，再在两端安装玻璃钟罩，玻璃钟罩与扣合后的上下壳体密封接触，以保证密封性能。

实施例4

本实施例在实施例1-3的基础上，进一步介绍壳体2与导线的连接结构。

如附图2所示，本实施例包括设置在壳体2上端的底板13、一端铰连在底板13上的压板1以及对应设置在底板13和压板1上用于导线穿过的过线孔14。

为了提高了底板13与压板1的连接紧密程度，防止出现错位或导线从过线孔14内滑出，在底板13与压板1对应的接触面上设置有呈锯齿状的橡胶密封条15。

本发明的壳体2、底板13以及压板1均采用绝缘材料制造，能更好的保护场强，跟据电晕定律：电晕现象最易出现在电场线棒吊槽口处以及绕组出槽口处属典型的套管型结构，本发明采用的电晕发生器为金属丝螺旋套管结构，槽内金属丝接触不良有气隙，因为螺旋槽口电场非常集中，是最易产生电晕风的地方。使用时，当螺旋槽口带电的情况发生后，螺旋槽口电场非常集中产生电晕风后，促使叶片有一定偏转角，其重力矩与静电力矩平衡，实现叶片的旋转，从而进行发电。

本发明对输电线路电流变化具有很强的适应能力，具备短路及冲击电流自我保护，可为各类输电线路在线监测和监控设备提供可靠电源，可以解决因设备无法获得其它方式供电的问题，提供稳定的电压，电源输出稳定，且电路筒单，成本低。

Claims (10)

1.一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于其包括设置在高压输电线路导线上的壳体（2）、绕设在设置在壳体（2）内侧壁上的绕组（3）、设置在壳体（2）的内部的套筒（16）以及设置在套筒（16）与绕组（3）之间的金属球（4）、螺旋套管（5）以及安装底座（6），所述安装底座（6）均匀安装在套筒（16）的外侧壁上，螺旋套管（5）固定在安装底座（6）上，金属球（4）安装在螺旋套管（5）靠近壳体（2）的一端，在所述套筒（16）内设置有定子（9）和转子。

2.根据权利要求1所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述壳体（2）呈圆柱形，在壳体（2）的圆柱形两端设置有玻璃钟罩。

3.根据权利要求1所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述螺旋套管（5）呈圆锥螺旋线状，从内至外螺旋半径逐渐变小。

4.根据权利要求3所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于在所述螺旋套管（5）的顶部设置有螺柱螺旋线管（11），在所述金属球（4）上设置有对应的配合孔，所述螺柱螺旋线管（11）旋入到配合孔内实现金属球（4）与螺旋套管（5）的安装。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于在所述安装底座（6）上设置有通孔（10），在所述套筒（16）上设置有与通孔（10）相对应的孔。

6.根据权利要求1所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述安装底座（6）为12个且均匀设置在套筒（16）的外侧壁上，在每个安装底座（6）上均固定有螺旋套管（5）。

7.根据权利要求1所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述转子包括叶轮（8）以及设置在叶轮（8）外侧的叶片（7）。

8.根据权利要求7所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述叶片（7）呈近似的V形。

9.根据权利要求7所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于在所述叶轮（8）上贴有金箔片。

10.根据权利要求1所述的一种高压导体电晕效应发电机，其特征在于所述壳体（2）包括相互扣合的上壳体（201）和下壳体（202）。

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