CN113328405B - 220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置 - Google Patents

Abstract

本发明的一种220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，包括：中心控制系统、静触头安装系统、动触头安装系统、引流装置系统，静触头安装系统旋转复位，动触头安装系统上移，梅花触头与圆柱静触头闭合，形成闭合回路，引流装置系统中的合流线夹对覆冰输电线路进行除冰，中心控制系统控制操作过程，该直流融冰短接操控装置一体化程度高，可通过远距离进行对直流融冰短接操控装置运动的操控，能够提升现场作业的安全性，且方便快捷，作业效率高，除冰效果好，节省人力、物力和财力。

Description

220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置

技术领域

本发明涉及输电线路运行维护领域，特别涉及一种220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置。

背景技术

寒冷地区，冬季输电线路覆冰经常发生，输电线路覆冰严重时，将影响正常输电，甚至会发生倒塔、停电等事故。自上世纪八十年代开始，本领域技术人员一直在探讨直流融冰的可能性和开发直流融冰装置。现有的直流融冰装置均为悬臂式装置，在动静触头接触时无法准确使动静触头连接，需要人工上塔辅助，安全风险较大，无法实现全自动融冰过程，在融冰时操作危险较大，若操作出现意外施工人员极易出现危险情况。且现有的输电线路直流融冰装置重量均较大，对融冰塔的强度要求较高，若出现较危险自然天气现象，直流融冰装置将会影响输电线路的正常使用运行；并且在未进行直流融冰过程的情况下，现有的直流融冰装置会对线路的正常运行造成一定的安全隐患。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的技术问题，创造性构思了一种220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，静触头安装系统旋转复位，动触头安装系统上移，梅花触头与圆柱静触头闭合，形成闭合回路，引流装置系统中的合流线夹对覆冰输电线路进行除冰，中心控制系统控制操作过程，提供一种轻质量，操作简单，安全可靠性强的直流融冰短接操控装置。

本发明的技术方案是：220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，它包括：中心控制系统4，其特征是，它还包括：与架空输电线路杆塔固连的静触头安装系统2和动触头安装系统1、引流装置系统3，所述静触头安装系统2包括：圆柱静触头28、空心铝管29、第一支柱绝缘子串30、第二支柱绝缘子串31、支柱绝缘子串下端连接板32、旋转电机33、减速器34、电机插板35、横担上支撑板37，所述的横担上支撑板37与架空输电线路杆塔固连，在所述的横担上支撑板37两侧沿中心对称设置两通孔，在所述的横担上支撑板37下方固连减速器34，所述的减速器34与旋转电机33连接，所述的减速器34的输出轴与电机插板35固连，在所述的电机插板35与支柱绝缘子串下端连接板32间并联第一支柱绝缘子串30，第二支柱绝缘子串31，在所述的支柱绝缘子串下端连接板32下部固连空心铝管29，所述的空心铝管29与圆柱静触头28固连；所述的动触头安装系统1包括：第一绝缘子串5、第二绝缘子串6、第一法兰盘支撑杆7、第二法兰盘支撑杆8、法兰支撑杆上端连接平台9、第一自制U型环10、第二自制U型环11、第三U型环12、第四U型环13、第一球头挂环14、第二球头挂环15、第一碗头挂板16、第二碗头挂板17、第一T型板18、第二T型板19、第一下平台连接板20、第二下平台连接板21、铜接线板22、触臂23、触头24、第一直线步进电机38、第二直线步进电机39，在所述的横担上支撑板37与法兰支撑杆上端连接平台9间并列设置第一直线步进电机38、第二直线步进电机39，所述的第一法兰盘支撑杆7、第二法兰盘支撑杆8上端连接部分别与法兰支撑杆上端连接平台9固连，且第一法兰盘支撑杆7、第二法兰盘支撑杆8分别穿过横担上支撑板37两侧沿中心对称设置两通孔，所述的第一法兰盘支撑杆7下端连接部与第一自制U型环10固连，所述的第一自制U型环10与第一球头挂环14通过第三U型环12连接，所述的第一球头挂环14与第一绝缘子串5上端连接部固连，所述的第一绝缘子串5下端连接部与第一碗头挂板16固连，所述的第二法兰盘支撑杆8下端连接部与第二自制U型环11固连，所述的第二自制U型环11与第二球头挂环15通过第四U型环13连接，所述的第二球头挂环15与第二绝缘子串6上端连接部固连，所述的第二绝缘子串6下端连接部第二碗头挂板17固连，所述的第一下平台连接板20与第二下平台连接板21通过铜接线板22固连，在所述的铜接线板22上设置触臂23，所述的触臂23与触头24固连，所述的触头24与圆柱静触头28同轴；所述引流装置系统3包括：引流线夹40、铜编织线41、引流线接线夹42、引流线43、合流线夹44、引流铝母排45、复合支柱绝缘子46，所述的一组复合支柱绝缘子46上端与架空输电线路杆塔固连，所述的一组复合支柱绝缘子46下端与引流铝母排45固连，所述的引流铝母排45与铜编织线41电连接，所述的铜编织线41与引流线夹40电连接，所述的引流线夹40与静触头安装系统2的空心铝管29固连，所述的引流线接线夹42与动触头安装系统1中的铜接线板22电连接，所述的引流线接线夹42与引流线43电连接，所述的引流线43与合流线夹44电连接。

进一步，所述的触头24为梅花触头。

进一步，它还包括：保护壳57，在所述的在所述的横担上支撑板37与法兰支撑杆上端连接平台9间设置保护壳57，所述的保护壳57与横担上支撑板37固连。

本发明一种220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置的有益效果体现在：

1.由于采用在架空输电线路杆塔固定的静触头安装系统和动触头安装系统，在未工作状态下，静触头安装系统固定在横担下端保持固定，在未工作状态下保持装置稳定，动静触头相结合采取提拉式方法，提高了动静触头接触的准确性，其结构简单，动作可靠；

2.采用中心控制系统，通过电子控制装置的运行，其运行速度和精度远高于机械制动方法，该直流融冰短接操控装置可通融冰最大电流达到3000A，该直流融冰短接操控装置一体化程度高，可通过远距离进行对直流融冰短接操控装置运动的操控。可以提升现场作业的安全性，且方便快捷，较人工融冰时间有大幅度提高，可以节省人力物力财力；

3.该直流融冰短接操控装置结构合理，圆柱静触头与梅花动触头作为主要消耗器材，在接触形成通路过程中会造成损耗，对于此零件可在塔上更换，在更换时可保证线路正常运行并对短接操控装置无影响，提高该直流融冰短接操控装置的使用年限，性能可靠，可多次使用，二次投资费用少；

4.该直流融冰短接操控装置自动化程度高，所需人力较少，并且安装限位器，保证在运动过程中静触头安装系统通过运动准确到达动触头正上方，误差保持在2～5mm之间，减轻了操作工人的负担，同时对操作工人的生命安全得到了保证。

附图说明

图1为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置系统原理图；

图2为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置未工作状态图；

图3为动触头安装系统与静触头安装系统组合正视图；

图4为动触头安装系统与静触头安装系统组合三维视图；

图5为梅花动触头与圆柱静触头接触时工作状态图；

图6为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置工作状态图正视图；

图7为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置工作状态图侧视图；

图8为中心控制系统原理图；

图中1.动触头安装系统，2.静触头安装系统，3.引流装置系统，4.中心控制系统，5.第一绝缘子串，6.第二绝缘子串，7.第一法兰盘支撑杆，8.第二法兰盘支撑杆，9.法兰支撑杆上端连接平台，10.第一自制U型环，11.第二自制U型环，12.第三U型环，13.第四U型环，14.第一球头挂环，15.第二球头挂环，16.第一碗头挂板，17.第二碗头挂板，18.第一T型板，19.第二T型板，20.第一下平台连接板，21.第二下平台连接板，22.铜接线板，23.触臂，24.梅花触头，25.法兰螺栓，26.T型板固定螺栓，27.镀铜材料固定螺栓，28.圆柱静触头，29.空心铝管，30.第一支柱绝缘子串，31.第二支柱绝缘子串，32.支柱绝缘子串下端连接板，33.旋转电机，34.减速电机，35.电机插板，36.连接螺栓，37.横担上支撑板，38.第一直线步进电机，39.第二直线步进电机，40.引流线夹，41.铜编织线，42.引流线接线夹，43.引流线，44.合流线夹，45.引流铝母排，46.复合支柱绝缘子，47.加速度传感器，48.速度传感器，49.限位器，50.主单片机，51.第一单片机，52.第二单片机，53.信号传输器，54.蓄电池，55.太阳能充电板，56.电源开关，57.保护壳，58.地面遥控器，59.固定装置。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照附图1所示，220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置，其中包括动触头安装系统1、静触头安装系统2、引流装置系统3、中心控制系统4。除中心控制系统4内的地面遥控器58为操作人员手持外，其他部分装置系统均安装固定在输电线路融冰塔横担下侧，首先将静触头安装系统2从架空输电线路杆塔侧垂直放下，后通过中心控制系统4将动触头安装系统1向上提拉与静触头安装系统2之间连接形成回路，形成回路之后电流从引流装置系统3传入地面将相与相直流融冰短接操控装置系统之间进行连接，形成回路之后进行相间短路进行直流融冰操作。

参照附图2所示，为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置在未工作下的状态。在未工作状态下，旋转电机33通过旋转带动电机插板35运动，从而使静触头安装系统2位于固定装置59内，保持对静触头安装系统2的固定，防止其受外界环境影响损坏；铜编织线41为软连接悬挂在引流铝母排45与引流线夹40之间，此时无融冰电流，静触头安装系统2、引流线夹40和引流铝母排45均不带电；动触头安装系统1安装固定在此输电线路融冰塔横担下，在此状态下，引流线43通过引流线接线夹42连接触头安装系统1内的铜接线板22，但由于动触头安装系统1内安有220kV复合绝缘子串，仅下端铜接线板22、触臂23、梅花触头24、第一下平台连接板20，第二下平台连接板21带电，此时可保证输电线路杆塔的绝缘，从而保证此线路的正常运行。

参照附图3、4所示，为220kV输电线路全自动直流融冰短接操控装置动触头安装系统1、静触头安装系统2和中心控制系统4组合后的状态图，动触头安装系统1下端为梅花触头24，梅花触头24安装在触臂23上，梅花触头24与触臂23的材料均为紫铜镀银，触臂23固定在铜接线板22上，铜接线板22通过镀铜材料固定螺栓27与第一下平台连接板20，第二下平台连接板21相连；动触头安装系统1上端为第一法兰盘支撑杆7，第二法兰盘支撑杆8，法兰支撑杆上端连接平台9，第一法兰盘支撑杆7与第二法兰盘支撑杆8位于法兰支撑杆上端连接平台9两侧，在第一法兰盘支撑杆7，第二法兰盘支撑杆8下端带有一小孔，孔内分别穿过第一自制U型环10与第二自制U型环11的U型环螺栓，分别在自制第一自制U型环10与第二自制U型环11的下端通过连接金具第三U型环12，第四U型环13，第一球头挂环14，第二球头挂环15与第一绝缘子串5，第二绝缘子串6相连，在第一绝缘子串5和第二绝缘子串6下端带有第一碗头挂板16和第二碗头挂板17，同时通过第一T型板18和第二T型板19，通过T型板固定螺栓26与动触头安装系统1下端相连成为一体，在动触头安装系统1中，选取铜接线板22的原因为触臂为铜制，保证了通流能力和使用年限，安装绝缘子串的目的是为了在融冰过程中，动触头安装系统1下端带电，需保持输电线路杆塔的绝缘性不影响现有输电线路的正常运行，

静触头安装系统2上端为横担上支撑板37，中心控制系统4的保护壳57安装固定在横担上支撑板37上端，同时在横担上支撑板37上端安有第一直线步进电机38与第二直线步进电机39。第一直线步进电机38与第二直线步进电机39的上端与动触头安装系统1内的法兰支撑杆上端连接平台9相连；在横担上支撑板37下端安有旋转电机33与减速电机34；在旋转电机33外端旋转杆上安有一电机插板35；静触头安装系统2下端为圆柱静触头28，圆柱静触头28固定在空心铝管29内部，空心铝管29上端安有支柱绝缘子串下端连接板32，该板通过二次加工下端为一圆柱可插入空心铝管29的内部；在电机插板35与支柱绝缘子串下端连接板32之间安装第一支柱绝缘子串30与第二支柱绝缘子串31，安装此绝缘子串的目的是为了在融冰过程中，静触头安装系统2下端带电，需保证上端的旋转电机33与中心控制系统4的正常使用。

为静触头安装系统2从固定端经旋转电机33旋转放下，此时静触头安装系统2内的圆柱静触头28处于动触头安装系统1内的梅花触头24正上方位置。需操控第一直线步进电机38与第二直线步进电机39向上运动使动触头安装系统1中的法兰支撑杆上端连接平台9向上运动从而带动整体动触头安装系统1向上使梅花触头24与静触头安装系统2内的圆柱静触头28之间接触。

参照附图5所示，为动触头安装系统1内的梅花动触头24与静触头安装系统2内的圆柱静触头28接触后的状态图，通过地面遥控器58操控中心控制系统4内的主单片机50，使第二单片机52驱动旋转电机33使静触头安装系统2内的圆柱静触头28位于动触头安装系统1内的梅花触头24正上方位置。后通过地面遥控器58操控中心控制系统4内的主单片机50，使第一单片机51操控第一直线步进电机38与第二直线步进电机39推动动触头安装系统1内的法兰支撑杆上端连接平台9向上运动，从而使动触头安装系统1向上使梅花触头24与静触头安装系统1内圆柱静触头28之间接触，形成回路。

在融冰过程中，融冰电流经过引流装置系统3电流通过引流铝母排45、铜编织线41和引流线夹40传入到静触头安装系统2内的圆柱静触头28处，从而电流通过动触头安装系统1的梅花触头24，电流经过铜接线板22和引流线43传至输电线路跳线上，从而进行输电线路的直流融冰。

参照附图6、7所示，此时动触头安装系统1内的梅花触头24与静触头安装系统2内的圆柱动触头28已经连接形成回路。此时融冰电流通过引流铝母排45传至铜编织线41，铜编织线41与引流线夹40相连，融冰电流通过引流线夹40传至空心铝管29，使圆柱静触头28带电。梅花动触头24与圆柱静触头28连接，融冰电流通过圆柱静触头28传至触臂23后到达铜接线板22，铜接线板22上安装引流线接线夹42，融冰电流从引流接线夹42传至引流线43，引流线43与所需融冰的输电线路导线相连，此时融冰电流到达覆冰线路，开始进行线路融冰；线路融冰完成后，首先停止融冰电流传入，后通过中心控制系统4内的地面遥控器58操控静触头安装系统2中的第一直线步进电机38和第二直线步进电机39向下运动，使圆柱触头28与梅花触头24分离。后通过静触头安装系统2的旋转电机33，将静触头安装系统2通过旋转运动到固定装置59内进行固定。

参照附图8所示，中心控制系统4用于控制动触头安装系统1与静触头安装系统2之间的运动使其接触形成回路，从而使融冰电流传至输电线路导线上进行融冰操作。在保护壳57内包括加速度传感器47、速度传感器48、限位器49、主单片机50、第一单片机51、第二单片机52、信号传输器53、蓄电池54、太阳能充电板55、电源开关56。主单片机50安装在保护壳57内侧，获取加速度传感器47、速度传感器48、限位器49、第一单片机51和第二单片机52之间的信息，信息通过右侧的信号传输器53与地面遥控器58相连。加速度传感器47与速度传感器48用于调节系统运行的速度，限位器49用于限制动触头安装系统1和静触头安装系统2的运动位置。蓄电池54位于保护壳57内，提供运行12V工作电源，同时在蓄电池54上端安装太阳能充电板55和电源开关56。在运行时，通过地面遥控器58进行操控，使静触头安装系统2中旋转电机33旋转，从而带动圆柱静触头28通过旋转运动到动触头安装系统1中的梅花动触头24上端，后通过操控静触头安装系统2中的第一直线步进电机38和第二直线步进电机39，向上推动法兰支撑杆上端连接平台9从而带动动触头安装系统2向上运动，使圆柱触头28与梅花触头24接触从而形成回路。

本发明220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置的工作过程为：

第一步，静触头安装系统在未工作状态下在输电线路铁塔横担下侧固定，通过地面遥控操控旋转电机使静触头安装系统运动到动触头安装系统正上方；

第二步，通过地面遥控操控直线步进电机向上推动动触头安装系统，从而使圆柱静触头与梅花动触头之间相互接触形成回路；

第三步，融冰电流通过铜编织线导入，经引流线后通至架空线路导线开始进行融冰；

第四步，融冰结束后，停止输入融冰电流，直线步进电机向下运动使圆柱静触头与梅花动触头之间相离，旋转电机让静触头安装系统运动到横担下侧，进行固定。

本发明220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置采用外购件如下，所用电元器件均为市售产品：

1.第一绝缘子串、第二绝缘子串：FXBW4-220/160复合绝缘子串；

2.第一球头挂环、第二球头挂环：QP-12G球头挂环；

3.第一碗头挂板、第二碗头挂板：WS-12G碗头挂板；

4.触臂：VS1-3150A紫铜镀银触臂；

5.梅花触头：GC5-3150A(64片)紫铜镀银梅花触头；

6.圆柱静触头：PT车手3150A紫铜镀银静触头；

7.第一支柱绝缘子串、第二支柱绝缘子串：FZSW4-35/6复合支柱绝缘子串

8.旋转电机：台众R77；

9.减速电机：台众PAD255；

10.第一直线步进电机、第二直线步进电机：双徕SLA10大功率工业直线步进电机；

11.复合支柱绝缘子：FZSW4-35/6复合支柱绝缘子；

12.加速度传感器：LSM6DS3TR加速度传感器；

13.速度传感器：CSI速度传感器；

14.限位器：D4V-8167Z限位开关；

15.主单片机：YIBEIIC单片机；

16.第一单片机、第二单片机：XY150单片机；

17.信号传输器：G2000信号传输器；

18.蓄电池：24V 800MAH蓄电池；

19.太阳能充电板：单晶100w太阳能12V光伏发电板。

本发明为组合式发明，综合采用现有技术进行有机的组合和创新，通过现有技术的各要素组合来实现本发明的目的和效果，静触头安装系统旋转复位，动触头安装系统上移，梅花触头与圆柱静触头闭合，形成闭合回路，引流装置系统中的合流线夹对覆冰输电线路进行除冰可以提升现场作业的安全性，且方便快捷，较人工融冰时间有大幅度提高，可以节省人力物力财力。本发明的计算机程序编制依据自动控制、信号通讯传输、计算等技术为本领域所熟悉的技术。

以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，它包括：中心控制系统(4)，其特征是，它还包括：与架空输电线路杆塔固连的静触头安装系统(2)和动触头安装系统(1)、引流装置系统(3)，所述静触头安装系统(2)包括：圆柱静触头(28)、空心铝管(29)、第一支柱绝缘子串(30)、第二支柱绝缘子串(31)、支柱绝缘子串下端连接板(32)、旋转电机(33)、减速器(34)、电机插板(35)、横担上支撑板(37)，所述的横担上支撑板(37)与架空输电线路杆塔固连，在所述的横担上支撑板(37)两侧沿中心对称设置两通孔，在所述的横担上支撑板(37)下方固连减速器(34)，所述的减速器(34)与旋转电机(33)连接，所述的减速器(34)的输出轴与电机插板(35)固连，在所述的电机插板(35)与支柱绝缘子串下端连接板(32)间并联第一支柱绝缘子串(30)、第二支柱绝缘子串(31)，在所述的支柱绝缘子串下端连接板(32)下部固连空心铝管(29)，所述的空心铝管(29)与圆柱静触头(28)固连；所述的动触头安装系统(1)包括：第一绝缘子串(5)、第二绝缘子串(6)、第一法兰盘支撑杆(7)、第二法兰盘支撑杆(8)、法兰支撑杆上端连接平台(9)、第一自制U型环(10)、第二自制U型环(11)、第三U型环(12)、第四U型环(13)、第一球头挂环(14)、第二球头挂环(15)、第一碗头挂板(16)、第二碗头挂板(17)、第一T型板(18)、第二T型板(19)、第一下平台连接板(20)、第二下平台连接板(21)、铜接线板(22)、触臂(23)、触头(24)、第一直线步进电机(38)、第二直线步进电机(39)，在所述的横担上支撑板(37)与法兰支撑杆上端连接平台(9)间并列设置第一直线步进电机(38)、第二直线步进电机(39)，所述的第一法兰盘支撑杆(7)、第二法兰盘支撑杆(8)上端连接部分别与法兰支撑杆上端连接平台(9)固连，且第一法兰盘支撑杆(7)、第二法兰盘支撑杆(8)分别穿过横担上支撑板(37)两侧沿中心对称设置的两通孔，所述的第一法兰盘支撑杆(7)下端连接部与第一自制U型环(10)固连，所述的第一自制U型环(10)与第一球头挂环(14)通过第三U型环(12)连接，所述的第一球头挂环(14)与第一绝缘子串(5)上端连接部固连，所述的第一绝缘子串(5)下端连接部与第一碗头挂板(16)固连，所述第一碗头挂板(16)与第一下平台连接板(20)间通过第一T型板(18)连接，所述的第二法兰盘支撑杆(8)下端连接部与第二自制U型环(11)固连，所述的第二自制U型环(11)与第二球头挂环(15)通过第四U型环(13)连接，所述的第二球头挂环(15)与第二绝缘子串(6)上端连接部固连，所述的第二绝缘子串(6)下端连接部与第二碗头挂板(17)固连，所述的第二碗头挂板(17)与第二下平台连接板(21)间通过第二T型板(19)连接，所述的第一下平台连接板(20)与第二下平台连接板(21)通过铜接线板(22)固连，在所述的铜接线板(22)上设置触臂(23)，所述的触臂(23)与触头(24)固连，所述的触头(24)与圆柱静触头(28)同轴；所述引流装置系统(3)包括：引流线夹(40)、铜编织线(41)、引流线接线夹(42)、引流线(43)、合流线夹(44)、引流铝母排(45)、复合支柱绝缘子(46)，一组所述的复合支柱绝缘子(46)上端与架空输电线路杆塔固连，一组所述的复合支柱绝缘子(46)下端与引流铝母排(45)固连，所述的引流铝母排(45)与铜编织线(41)电连接，所述的铜编织线(41)与引流线夹(40)电连接，所述的引流线夹(40)与静触头安装系统(2)的空心铝管(29)固连，所述的引流线接线夹(42)与动触头安装系统(1)中的铜接线板(22)电连接，所述的引流线接线夹(42)与引流线(43)电连接，所述的引流线(43)与合流线夹(44)电连接。

2.根据权利要求1所述的220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，其特征是，所述的触头(24)为梅花触头。

3.根据权利要求1所述的220kV输电线路导线全自动直流融冰短接操控装置，其特征是，它还包括：保护壳(57)，在所述的在所述的横担上支撑板(37)与法兰支撑杆上端连接平台(9)间设置保护壳(57)，所述的中心控制系统(4)设置在保护壳(57)内，所述的保护壳(57)与横担上支撑板(37)固连。

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