CN113241710A - 一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构及安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构及安装方法，它包括抱箍（3），抱箍（3）为Ω型结构；抱箍（3）固定在地线（4）上；抱箍（3）两侧朝上固定有螺杆，致动铝板（5）固定在螺杆上；线圈固定器（2）穿过螺杆设置在致动铝板（5）上方；螺杆顶端通过螺母限位；线圈固定器（2）固定有脉冲线圈（1）；通过外部的储能电容对脉冲线圈（1）放电，在脉冲线圈（1）中产生脉冲电流，在致动铝板（5）和电磁脉冲线圈（1）中产生电磁脉冲力，因此地线（4）产生一个向下的加速度，当加速度超过临界加速度则覆冰被除去；解决了现有技术的电磁脉冲除冰的线圈形状与布置均不适用于导地线的除冰等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于输电线路除冰技术，尤其涉及一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构及安装方法。
技术背景
输电线路覆冰严重危害电网的安全运行，架空地线覆冰较导线更为严重。随着电磁脉领域的不断发展，电磁脉冲技术在除冰方面的应用越发广泛。电磁线圈作为电磁脉冲的核心部件，对其开展的研究比较全面。然而，由于目前的电磁脉冲除冰技术主要应用在飞机机翼的除冰，其脉冲线圈的形状与布置均不适用于导地线的除冰，存在能量消耗大、结构复杂、除冰效果不理想的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构及安装方法，以解决现有技术的电磁脉冲除冰的线圈形状与布置均不适用于导地线的除冰等技术问题。
本发明技术方案：
一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，它包括抱箍，抱箍为Ω型结构；抱箍固定在地线上；抱箍两侧朝上固定有螺杆，致动铝板固定在螺杆上；线圈固定器穿过螺杆设置在致动铝板上方；螺杆顶端通过螺母限位；线圈固定器固定有脉冲线圈。
线圈固定器可沿螺杆自由上下运动。
线圈固定器与致动铝板相对侧的表面开设有线槽；铜导线按照线槽形状进行绕制，即得到脉冲线圈。
线圈固定器靠近致动铝板的一侧的开有与螺栓孔同心的圆柱槽，圆柱槽的直径大于螺母的直径；圆柱槽的深度大于螺母的厚度；当脉冲线圈通电时，脉冲线圈及致动铝板受到电磁脉冲力，分别向相反方向运动，为防止线圈固定器脱离螺杆，在线圈固定器顶部的螺杆顶端设置有螺母。
脉冲线圈由矩形截面或圆形截面漆包线绕制而成，绕制成矩形线圈，固定在线圈固定器的线槽上，并在线圈固定器上预留出进出线槽
抱箍厚度为5mm。
致动铝板为铝板，致动铝板的厚度大于趋肤深度，致动铝板的厚度为4mm。
线圈固定器为环氧树脂材料。
所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构的安装方法，它包括：
步骤1、先将三对抱箍按照等间距的方式布置于地线上，然后通过六对螺栓将三对抱箍与地线紧固在一起，使抱箍与地线之间无相对滑动与转动；
步骤2、将固定抱箍上的螺杆穿过致动铝板的螺栓孔，并且用螺母将致动铝板固定在螺杆上；
步骤3、将线圈固定器放置于致动铝板上方；线圈固定器可沿螺杆上下自由运动；
步骤4、通过外部的储能电容对脉冲线圈放电，在脉冲线圈中产生脉冲电流，同时致动铝板中感应出方向相反的感应电流，在致动铝板和电磁脉冲线圈中产生电磁脉冲力，由于致动铝板和地线被螺栓固定在一起，因此地线产生一个向下的加速度，当加速度超过临界加速度则覆冰被除去。
本发明有益效果：
本发明的地线分布式电磁脉冲除冰线圈组件，针对目前除冰技术中能量消耗大、结构复杂、除冰效果不理想的问题，提供了一种有效的解决方案，该线圈组件可以分段安装在需要除冰的导地线上，当地线覆冰严重时，可对线圈进行通电，产生瞬时的电磁脉冲力，将地线上的覆冰除去当线路结冰到一定程度需要除冰时，采用储能电容器组向脉冲线圈放电，由脉冲线圈产生一个高幅值脉冲磁场，在置于脉冲线圈下方的的致动铝板上产生一个幅值高、持续时间短的脉冲机械力，由于致动铝板与地线之间无相对位移，因此地线上产生短脉冲、高幅值的加速度，从而破坏冰晶结构使冰破裂而脱落，达到地线除冰的目的。
附图说明：
图1为本发明的线圈组件整体结构示意图；
图2为本发明的抱箍安装位置示意图；
图3为本发明的致动铝板安装示意图；
图4a-b为本发明的线圈固定器示意图；
图5为本发明的脉冲线圈布置示意图；
图6a-c 为本发明的导线振动过程示意图。
具体实施方式：
本发明包括：
1. 分布式电脉冲除冰线圈组件，由脉冲线圈1、线圈固定器2、抱箍3、致动铝板5、螺杆、螺栓等部件组成，如图1所示；
2. 抱箍3选用机械强度高的不锈钢，抱箍形状为Ω型，厚度为5mm。在安装时，需要先将三对抱箍按照等间距的方式布置于地线上，然后，通过六对螺栓，将三对抱箍与地线紧固在一起，使抱箍与地线之间无相对滑动与转动，如图2所示；
3. 致动铝板5选用硬度大、导电性能优异铝板，这样可以使在铝板承受幅值较高的电磁脉冲力时不易发生塑性形变。考虑到电流的趋肤效应，致动铝板5的厚度需要大于趋肤深度，取4mm。安装时，将固定抱箍3上的螺杆穿过致动铝板5的螺栓孔，并且用螺母将致动铝板5固定在地线4上，如图3所示；
4. 线圈固定器2为环氧树脂材料，可以增加固定器的机械强度。按照线圈的尺寸要求，在线圈固定器2与致动铝板5相对的表面进行开槽。开槽后，用铜导线在按照线槽形状进行绕制，即可得到脉冲线圈1。为达到减小脉冲线圈1与致动铝板5的间距，增大电磁脉冲力的目的，在线圈固定器2靠近致动铝板5的一侧的开有与螺栓孔同心的圆柱槽，槽的深度需大于螺母的厚度。当线圈1通电时，线圈1及致动铝板5受到电磁脉冲力，分别向相反方向运动，为防止固定器2脱离装置，需要在螺柱顶部增加一颗螺母，来限制固定器2的运动。如图4a-b所示；图4a为线圈固定器安装示意图；图4b为线圈固定器安装横截面示意图。
5. 脉冲线圈1可由矩形截面或圆形截面漆包线绕制而成，绕制成平面长矩形线圈，固定在线圈固定器2的线槽上，并在固定器2上预留出进出线槽，如图5所示；
6. 通过外部的储能电容对脉冲线圈放电，在线圈1中产生脉冲电流，同时致动铝板5中感应出方向相反的感应电流，在致动铝板5和电磁脉冲线圈1中产生电磁脉冲力，由于致动铝板5和地线4被螺栓固定在一起，因此，地线4产生一个向下的加速度，当加速度超过临界加速度，覆冰被除去，振动过程如图6a-c所示；图6a为震动起始阶段；图6b为中间阶段；图6c为运动停止。
7. 电磁脉冲线圈组件的重量较轻，体积较小，同时可以产生很大的脉冲力，使地线产生脱冰振动。
在冬季覆冰条件下，输电线路地线在运行过程中，自然风的气流携带过冷却的雾滴和水滴，与地线发生碰撞，过冷水水滴和雾滴在迎风面发生冻结并生长成冰，如风向不发生急剧变化，迎风面上的覆冰厚度就会继续增加。当迎风面冰达到一定厚度，其重量足以使得地线发生扭转时，地线就会发生扭转现象；地线的不断扭转，地线表面覆冰就会继续生长变大，最终在地线上形成圆形或椭圆形的覆冰；如果地线不发生扭转，持续覆冰则在地线上形成单侧增长的翼型覆冰。一旦地线覆冰超过设计荷载，或者即使没有超过设计荷载，地线弧垂增加大于导线，使地线和导线间的间距缩短，导致发生放电击穿的跳闸事故。
地线覆冰的除去较为困难，采用常规的直流融冰需要对地线进行绝缘处理并进行合理的绝缘配置。因此，需要一种快速、简洁的地线除冰方法。
本发明是基于电磁脉冲原理设计的一种电磁脉冲除冰线圈。当线路结冰到一定程度需要除冰时，采用储能电容器组向脉冲线圈放电，由脉冲线圈产生一个高幅值脉冲磁场，在置于脉冲线圈下方的的致动铝板上产生一个幅值高、持续时间短的脉冲机械力，由于致动铝板与地线之间无相对位移，因此地线上产生短脉冲、高幅值的加速度，从而破坏冰晶结构使冰破裂而脱落，达到地线除冰的目的，振动过程如图6所示。
Claims (9)
1.一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，它包括抱箍（3），其特征在于：抱箍（3）为Ω型结构；抱箍（3）固定在地线（4）上；抱箍（3）两侧朝上固定有螺杆，致动铝板（5）固定在螺杆上；线圈固定器（2）穿过螺杆设置在致动铝板（5）上方；螺杆顶端通过螺母限位；线圈固定器（2）固定有脉冲线圈（1）。
2.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：线圈固定器（2）可沿螺杆自由上下运动。
3.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：线圈固定器（2）与致动铝板（5）相对侧的表面开设有线槽；铜导线按照线槽形状进行绕制，即得到脉冲线圈（1）。
4.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：线圈固定器（2）靠近致动铝板（5）的一侧的开有与螺栓孔同心的圆柱槽，圆柱槽的直径大于螺母的直径；圆柱槽的深度大于螺母的厚度；当脉冲线圈（1）通电时，脉冲线圈（1）及致动铝板（5）受到电磁脉冲力，分别向相反方向运动，为防止线圈固定器（2）脱离螺杆，在线圈固定器（2）顶部的螺杆顶端设置有螺母。
5.根据权利要求3所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：脉冲线圈（1）由矩形截面或圆形截面漆包线绕制而成，绕制成矩形线圈，固定在线圈固定器（2）的线槽上，并在线圈固定器（2）上预留出进出线槽。
6.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：抱箍（3）厚度为5mm。
7.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：致动铝板（5）为铝板，致动铝板（5）的厚度大于趋肤深度，致动铝板（5）的厚度为4mm。
8.根据权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构，其特征在于：线圈固定器（2）为环氧树脂材料。
9.如权利要求1所述的一种地线分布式电磁脉冲除冰线圈结构的安装方法，其特征在于：它包括：
步骤1、先将三对抱箍按照等间距的方式布置于地线上，然后通过六对螺栓将三对抱箍与地线紧固在一起，使抱箍与地线之间无相对滑动与转动；
步骤2、将固定抱箍（3）上的螺杆穿过致动铝板（5）的螺栓孔，并且用螺母将致动铝板（5）固定在螺杆上；
步骤3、将线圈固定器（2）放置于致动铝板（5）上方；线圈固定器（2）可沿螺杆上下自由运动；
步骤4、通过外部的储能电容对脉冲线圈（1）放电，在脉冲线圈（1）中产生脉冲电流，同时致动铝板（5）中感应出方向相反的感应电流，在致动铝板（5）和电磁脉冲线圈（1）中产生电磁脉冲力，由于致动铝板（5）和地线（4）被螺栓固定在一起，因此地线（4）产生一个向下的加速度，当加速度超过临界加速度则覆冰被除去。
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| CN110137890A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-16 | 南京航空航天大学 | 一种基于电脉冲的高压输电线除冰装置 |
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