CN111564808B - 一种地线直流融冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地线直流融冰装置，包括直流电源、接地开关装置、地线连接装置、监控系统、继电器和控制系统，接地开关装置安装在塔体上，接地开关装置与地线连接装置连接，地线连接装置与地线连接，直流电源的正极经继电器与地线的一端连接，直流电源的负极与地线的另一端连接，监控系统安装在接地开关装置上，用于监测接地开关装置的工作状态和气象信息，监控系统和继电器均与控制系统连接。本发明通过积雪板和杠杆支架，利用冰雪的重力实现地线与塔体的自动绝缘和导通，通过拉索，增加了绝缘的可靠性，设置带间隙避雷装置，在塔体与地线绝缘时实现雷击引流。

Description

一种地线直流融冰装置

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种地线直流融冰装置。

背景技术

地线悬垂串采用1片绝缘子与地线横担相连，采用并沟线夹用引流线与塔身直接相连，以达到防雷接地的目的。当地线覆冰时，为保障线路运行安全，防止倒塔、断线、导地线距离不足等造成停电事故，一般会采取融冰措施，目前地线融冰大多采用直流融冰，需将地线与塔材可靠绝缘，而在实际应用中，地线与塔材接地导通，难以实现地线与塔身可靠绝缘。因此在履冰时通常需要人爬上铁塔，人工解开地线与塔身的连接。考虑到塔身也有履冰，人工方式非常不便，存在严重安全隐患，而且效率极低，如果塔在山顶，工人爬到塔位处都需数小时，不能在第一时间开展融冰消除履冰隐患，严重威胁电网安全。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种地线融冰装置”，其公告号：CN208299410U，其申请日：2018年06月12日，包括导电体、与导电体抵接的导电体二、嵌设在导电体二内的绝缘密封开关及设于绝缘密封开关内的水；绝缘密封开关具有弹性，水为固态时绝缘密封开关膨胀变形顶开导电体使导电体与导电体二抵接面分离。该申请依靠绝缘封闭开关内水的固化膨胀和融化缩小，实现地线与塔身的绝缘和导通，然而，冬天日温温差较大时，绝缘封闭开关会存在膨胀和缩小，长此以往，开关的弹性变差，地线与塔身的绝缘可靠性下降，加之绝缘封闭开关绝缘性能下降或破损、内部水分流失，就需更换绝缘封闭开关，导致绝缘封闭开关使用寿命较短，同时，绝缘封闭开关膨胀使地线与塔身绝缘，此时地线上若有落雷，就难以将雷电流通过塔身向大地泄流。

发明内容

本发明主要解决现有的技术中地线融冰装置绝缘性能较差以及在绝缘过程中难以防雷的问题；提供一种地线直流融冰装置，增加地线与塔体的绝缘可靠性，提高装置使用寿命，在地线覆冰时依然能实现雷击引流。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种地线直流融冰装置，包括直流电源、接地开关装置、地线连接装置、监控系统、继电器和控制系统，所述接地开关装置安装在塔体上，所述接地开关装置与地线连接装置连接，所述地线连接装置与地线连接，所述直流电源的正极经继电器与地线的一端连接，所述直流电源的负极与地线的另一端连接，所述监控系统安装在接地开关装置上，用于监测接地开关装置的工作状态和气象信息，所述监控系统和继电器均与控制系统连接。控制系统采用单片机控制芯片，通过控制继电器的开断控制直流电源与地线的导通和截止，当接地开关装置与地线连接装置断开时塔体与地线之间绝缘，控制系统控制继电器闭合，使直流电源为地线供电，地线本身具有较大电阻，直流电源可直接在地线两端供电，使地线发热，通过导线发热去冰，利用监控系统进行监测，使地线与塔体的绝缘可靠性更高，装置不受季节变化的影响，整体使用寿命提高。

作为优选，所述的接地开关装置包括安装底座、避雷针和带间隙避雷装置，所述安装底座与塔体固定连接，所述避雷针和带间隙避雷装置均固定安装在安装底座上，所述避雷针通过带间隙避雷装置与地线连接。在塔体与地线绝缘时，若遇到雷击，雷击电压击穿带间隙避雷装置的放电间隙，实现塔体与地线绝缘状态的雷电引流，有效防护输电线路的安全。

作为优选，所述的接地开关装置还包括杠杆支架、积雪板和接地触头，所述杠杆支架与安装底座固定连接，所述积雪板与杠杆支架转动连接，所述接地触头与杠杆支架连接，所述接地触头与积雪板分别位于杠杆支架的两侧，所述接地触头与地线连接装置连接。在接地触头上方设置有配重块，通过杠杆支架，在正常情况下时，接地触头的重力大于积雪板，接地触头具有向下趋势，当遇到落雪天气时，冰雪落到积雪板上，积雪板侧的重力逐渐增大，同时地线慢慢覆冰，当积雪累积到一定程度时，积雪板的重力加上积雪的重力大于接地触头侧的重力，积雪板往下落，带动接地触头往上升，接地触头与地线连接装置分离，地线与塔体进行绝缘隔离，地线可连通直流电源进行去冰，当冰雪消融或积雪板倾斜到一定角度时，积雪板上的冰雪消融或掉落，接地触头逐渐靠向地线连接装置，实现地线重新导通。

作为优选，所述的地线连接装置包括接地线夹、第一拉索和第二拉索，所述接地线夹安装在地线上，所述接地线夹分别与接地触头和地线连接，所述第一拉索和第二拉索均与接地线夹活动连接。当积雪板出现故障或积雪板上没有积雪当时地线依然覆冰时，通过拉动第一拉索和第二拉索，使接地触头与接地线夹分离，实现塔体和地线的可靠绝缘，增加了地线与塔体的绝缘可靠性。

作为优选，所述的接地线夹包括橡胶管、第一金属套、第二金属套和弹簧，所述橡胶管嵌套在地线的导电线上，所述第一金属套以及第二金属套分别嵌套在橡胶管上，所述第一金属套与第一拉索连接，所述第二金属套与第二拉索连接，所述弹簧的第一端与第一金属套连接，所述弹簧的另一端与第二金属套连接，所述弹簧在自然释放状态时，所述第一金属套和第二金属套贴合，并封闭整个橡胶管，所述第一金属套和第二金属套均与地线的导电线连接，所述接地触头与接地接地线夹接触的一面涂有第一磁铁，所述橡胶管表面涂有第二磁铁，所述第一金属套和第二金属套表面涂有第三磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁相靠近的一侧相互排斥，所述第一磁铁和第三磁铁相靠近的一侧相互吸引。当积雪板上无积雪但地线覆冰需要人工协助时，拉动第一拉索和第二拉索，带动第一金属套和第二金属套分离，露出第一金属套和第二金属套包裹着的橡胶管，通过第一磁铁和第二磁铁的排斥力将接地触头进行弹开，使塔体与地线进行绝缘分离，保证了塔体与地线的绝缘可靠性。

作为优选，还包括压力传感器，所述压力传感器安装在积雪板上，所述压力传感器用于检测积雪板上的积雪程度，所述压力传感器与控制系统连接。通过压力传感器记录每次积雪板倾斜使接地触头与接地线夹分离时的压力值，当装置出现故障时，方便检修人员快速排查故障。

作为优选，所述的杠杆支架包括立杆、支撑杆、活动臂、卡块、滚轮和活动臂安装轴承，所述立杆与安装底座固定连接，所述活动臂通过活动臂安装轴承安装在立杆上，所述接地触头与活动臂连接，所述支撑杆底部与安装底座固定连接，所述滚轮转动安装在支撑杆的顶部，所述活动臂下方设有第一滑槽，所述滚轮与第一滑槽匹配，所述积雪板设有卡槽，所述卡块安装在活动臂上，所述卡槽与卡块相匹配，所述活动臂上部设有第二滑槽，所述积雪板上安装有凸块，所述凸块与所述第二滑槽相匹配。当积雪过多时积雪板进行倾斜时，积雪板上的凸块使积雪板沿第二滑槽进行上下移动，凸块抵住第二滑槽尾部的限位柱时，带动活动臂下部进行往上移动，支撑杆上的滚轮卡接在第一滑槽内，使活动臂下部沿第二滑槽方向移动，同时防止积雪板因积雪过重掉落。

作为优选，所述的监控系统包括图像传感器、温度传感器和湿度传感器，所述图像传感器、温度传感器和湿度传感器均安装在安装底座上，所述图像传感器用于检测接地触头与接地线夹的连接状态，所述温度传感器用于检测空气温度，所述湿度传感器用于检测空气湿度，所述图像传感器、温度传感器和湿度传感器均与控制系统连接。通过图像传感器、温度传感器和湿度传感器对地线覆冰状态以及气象信息进行监测，在积雪板出现故障时，可通过数据的分析进行人工拉动拉索进行塔体与地线的绝缘隔离。

作为优选，还包括太阳能电池板、晶体管、紫外线传感器和备用电源，所述太阳能电池板和紫外线传感器均安装在安装底座上，所述太阳能电池板与晶体管的集电极连接，所述晶体管的发射极与备用电源连接，所述晶体管的基极与控制系统连接，所述紫外线传感器用于检测太阳光照强度，所述紫外线传感器与控制系统连接。通过备用电源可在紧急情况下将备用电源与地线导通，为地线进行融冰操作。

本发明的有益效果是：（1）在正常状态时，通过接地触头与第一金属套和第二金属套的连接，实现地线导通，在覆冰状态时，冰雪降落在积雪板上，积雪的重力克服第一磁铁和第三磁铁的吸附力，使接地触头和接地线夹分离，实现地线绝缘，通过冰雪消融，磁铁进行吸附，接地触头与接地线夹重新连接，实现接地导通和绝缘的自动进行；（2）通过拉索，在积雪板上没有积雪当地线覆冰时，通过拉动拉索，使接地触头与接地线夹分离，保证地线绝缘的可靠性；（3）设置带间隙避雷装置，在塔体与地线绝缘时实现雷击引流。

附图说明

图1是实施例一的地线融冰装置的结构示意图。

图2是实施例一的地线融冰装置的局部放大图。

图中1.安装底座，2.避雷针，3.带间隙避雷装置，4.积雪板，5.监控系统，6.接地触头，7.第一拉索，8.第二拉索，9.第一金属套，10.第二金属套，11.橡胶管，12.立杆，13.支撑杆，14.活动臂，15.活动臂安装轴承，16.凸块，17.第二滑槽，18.卡块，19.卡槽，20.配重块。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例一：一种地线直流融冰装置，如图1所示，包括塔体、安装底座1、避雷针2、带间隙避雷装置3、积雪板4、监控系统5、直流电源、继电器、控制系统、接地触头6、第一拉索7、第二拉索8、杠杆支架和接地线夹，安装底座1与塔体固定连接，避雷针2和带间隙避雷装置3均固定安装在安装底座1上，避雷针2通过带间隙避雷装置3与地线连接，杠杆支架与安装底座1固定连接，积雪板4与杠杆支架转动连接，接地触头6与杠杆支架连接，接地触头6与积雪板4分别位于杠杆支架的两侧，接地触头6与接地线夹连接，接地线夹与地线连接，第一拉索7和第二拉索8与接地线夹连接，监控系统5安装在安装底座1上，用于监测接地触头6连接状态和气象信息，直流电源经继电器与地线的两端连接，继电器的控制端以及监控系统5的输出端均与控制系统连接。

接地线夹包括橡胶管11、第一金属套9、第二金属套10和弹簧，橡胶管11嵌套在地线的导电线上，第一金属套9以及第二金属套10分别嵌套在橡胶管11上，第一金属套9与第一拉索7连接，第二金属套10与第二拉索8连接，弹簧的第一端与第一金属套9连接，弹簧的另一端与第二金属套10连接，弹簧用于将第一金属套9和第二金属套10贴合，并封闭整个橡胶管11，第一金属套9和第二金属套10均与地线的导电线连接，接地触头6与接地接地线夹接触的一面涂有第一磁铁，橡胶管11表面涂有第二磁铁，第一金属套9和第二金属套10表面涂有第三磁铁，第一磁铁和第二磁铁相靠近的一侧相互排斥，第一磁铁和第三磁铁相靠近的一侧相互吸引。

如图2所示，杠杆支架包括立杆12、支撑杆13、活动臂14、卡块18、滚轮和活动臂安装轴承15，立杆12与安装底座1固定连接，活动臂14通过活动臂安装轴承15安装在立杆12上，接地触头6与活动臂14连接，支撑杆13底部与安装底座1固定连接，滚轮转动安装在支撑杆13的顶部，活动臂下方设有第一滑槽，滚轮与第一滑槽匹配，积雪板4设有卡槽19，卡块18安装在活动臂上，卡槽19与卡块18相匹配，活动臂上部设有第二滑槽17，积雪板4上安装有凸块16，凸块16与第二滑槽17相匹配。

监控系统5包括图像传感器、温度传感器和湿度传感器，图像传感器、温度传感器和湿度传感器均安装在安装底座1上，图像传感器用于检测接地触头6与接地线夹的连接状态，温度传感器用于检测空气温度，湿度传感器用于检测空气湿度，图像传感器、温度传感器和湿度传感器均与控制系统连接。

控制系统采用单片机控制芯片，通过控制继电器的开断控制直流电源与地线的导通和截止，当接地触头6与接地线夹断开时塔体与地线之间绝缘，控制系统控制继电器闭合，使直流电源为地线供电，通过导线发热进行融冰，利用监控系统5进行监测，使地线与塔体的绝缘可靠性更高，装置不受季节变化的影响，整体使用寿命提高，在接地触头6上方设置有配重块20，通过杠杆支架，在正常情况下时，接地触头6的重力大于积雪板4，接地触头6具有向下趋势，当遇到落雪天气时，冰雪落到积雪板4上，积雪板4侧的重力逐渐增大，同时地线慢慢覆冰，当积雪累积到一定程度时，积雪板4的重力加上积雪的重力大于接地触头6侧的重力，积雪板4往下落，带动接地触头6往上升，接地触头6与地线连接装置分离，地线与塔体进行绝缘隔离，地线可连通直流电源进行融冰，当冰雪消融或积雪板4倾斜到一定角度时，积雪板4上的冰雪消融或掉落，接地触头6逐渐靠向地线连接装置，实现地线重新导通，同时，在塔体与地线绝缘时，若遇到雷击，雷击电压击穿带间隙避雷装置3的放电间隙，实现塔体与地线绝缘状态的雷电引流，有效防护输电线路的安全，当积雪过多时积雪板4进行倾斜时，积雪板4上的凸块使积雪板4沿第二滑槽进行上下移动，凸块抵住第二滑槽尾部的限位柱时，带动活动臂下部进行往上移动，支撑杆13上的滚轮卡接在第一滑槽内，使活动臂下部沿第二滑槽方向移动，同时防止积雪板4因积雪过重掉落。通过本装置，实现了塔体与地线的自动绝缘与导通，同时设置拉索，也可通过人工进行塔体与地线的绝缘与导通，在保存塔体与地线绝缘的可靠性的前提下，本装置积雪板4不会因温度过低或过高导致使用寿命降低，有效提高了装置的使用寿命，同时，装置装配简单，具有较高的实用性。

实施例二，本实施例相比于实施例一增加了压力传感器，压力传感器安装在积雪板4上，用于检测积雪板4上的积雪程度，压力传感器与控制系统连接，其余结构同实施例一。本实施例的融冰装置通过压力传感器记录积雪板4上积雪时的压力信息，确定积雪达到多少程度时会使积雪板4进行倾斜，当积雪板4出现故障，而在压力传感器检测到积雪板4上的压力达到积雪板4倾斜值时，可通过人工进行拉动拉索进行塔体与地线的绝缘，方便检修人员进行故障排除。

实施例三，本实施例相比于实施例一增加了太阳能电池板、晶体管、紫外线传感器和备用电源，太阳能电池板和紫外线传感器均安装在安装底座1上，太阳能电池板与晶体管的集电极连接，晶体管的发射极与备用电源连接，晶体管的基极与控制系统连接，紫外线传感器用于检测太阳光照强度，紫外线传感器与控制系统连接，其余结构同实施例一。本实施例的融冰装置利用太阳能电池板和备用电源进行太阳能转换电能的存储，当地线覆冰不严重时，若采用直流电源进行通电融冰，会产生较大的损失，可通过备用电源进行通电融冰，同时，当继电器出现故障导致直流电源与地线之间无法导通时，也可利用备用电源进行通电融冰，增加了融冰装置的实用性。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种地线直流融冰装置，其特征在于，包括

直流电源、接地开关装置、地线连接装置、监控系统、继电器和控制系统，所述接地开关装置安装在塔体上，所述接地开关装置与地线连接装置连接，所述地线连接装置与地线连接，所述直流电源的正极经继电器与地线的一端连接，所述直流电源的负极与地线的另一端连接，所述监控系统安装在接地开关装置上，用于监测接地开关装置的工作状态和气象信息，所述监控系统和继电器均与控制系统连接；

所述接地开关装置包括安装底座、避雷针和带间隙避雷装置，所述安装底座与塔体固定连接，所述避雷针和带间隙避雷装置均固定安装在安装底座上，所述避雷针通过带间隙避雷装置与地线连接；

所述接地开关装置还包括杠杆支架、积雪板和接地触头，所述杠杆支架与安装底座固定连接，所述积雪板与杠杆支架转动连接，所述接地触头与杠杆支架连接，所述接地触头与积雪板分别位于杠杆支架的两侧，所述接地触头与地线连接装置连接；

所述杠杆支架包括立杆、支撑杆、活动臂、卡块、滚轮和活动臂安装轴承，所述立杆与安装底座固定连接，所述活动臂通过活动臂安装轴承安装在立杆上，所述接地触头与活动臂连接，所述支撑杆底部与安装底座固定连接，所述滚轮转动安装在支撑杆的顶部，所述活动臂下方设有第一滑槽，所述滚轮与第一滑槽匹配，所述积雪板设有卡槽，所述卡块安装在活动臂上，所述卡槽与卡块相匹配，所述活动臂上部设有第二滑槽，所述积雪板上安装有凸块，所述凸块与所述第二滑槽相匹配。

2.根据权利要求1所述的一种地线直流融冰装置，其特征在于，所述地线连接装置包括接地线夹、第一拉索和第二拉索，所述接地线夹安装在地线上，所述接地线夹分别与接地触头和地线连接，所述第一拉索和第二拉索均与接地线夹活动连接。

3.根据权利要求2所述的一种地线直流融冰装置，其特征在于，所述接地线夹包括橡胶管、第一金属套、第二金属套和弹簧，所述橡胶管嵌套在地线的导电线上，所述第一金属套以及第二金属套分别嵌套在橡胶管上，所述第一金属套与第一拉索连接，所述第二金属套与第二拉索连接，所述弹簧的第一端与第一金属套连接，所述弹簧的另一端与第二金属套连接，所述弹簧在自然释放状态时，所述第一金属套和第二金属套贴合，并封闭整个橡胶管，所述第一金属套和第二金属套均与地线的导电线连接，所述接地触头与接地接地线夹接触的一面涂有第一磁铁，所述橡胶管表面涂有第二磁铁，所述第一金属套和第二金属套表面涂有第三磁铁，所述第一磁铁和第二磁铁相靠近的一侧相互排斥，所述第一磁铁和第三磁铁相靠近的一侧相互吸引。

4.根据权利要求1或2所述的一种地线直流融冰装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器安装在积雪板上，所述压力传感器用于检测积雪板上的积雪程度，所述压力传感器与控制系统连接。

5.根据权利要求3所述的一种地线直流融冰装置，其特征在于，所述监控系统包括图像传感器、温度传感器和湿度传感器，所述图像传感器、温度传感器和湿度传感器均安装在安装底座上，所述图像传感器用于检测接地触头与接地线夹的连接状态，所述温度传感器用于检测空气温度，所述湿度传感器用于检测空气湿度，所述图像传感器、温度传感器和湿度传感器均与控制系统连接。

6.根据权利要求1或2所述的一种地线直流融冰装置，其特征在于，还包括太阳能电池板、晶体管、紫外线传感器和备用电源，所述太阳能电池板和紫外线传感器均安装在安装底座上，所述太阳能电池板与晶体管的集电极连接，所述晶体管的发射极与备用电源连接，所述晶体管的基极与控制系统连接，所述紫外线传感器用于检测太阳光照强度，所述紫外线传感器与控制系统连接。

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