CN201194177Y - 自加热防结冰架空导线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自加热防结冰架空导线，属于电力用架空导线技术领域，由线芯(1)、绞合导线(2)构成，线芯(1)采用镀锌钢线，绞合导线(2)绞合在线芯(1)的外侧，为铝导线，其特征在于绞合导线(2)的层与层之间设有绝缘层(3)。所述的绝缘层(3)设1－2层，采用绝缘包带绕包而成，其厚度为0.3－0.5毫米。该自加热防结冰架空导线，与目前使用的架空导线相比，由于能通过改变通电截面积使架空导线发热，所以能自动加热除去架空导线表面上的结冰层，保障输电安全，同时，结构简单，节省线路维护的人力物力，降低线路维护费用，可广泛使用于35KV以上的电力传输中。

Description

自加热防结冰架空导线

技术领域

本实用新型涉及一种电力用架空导线，特别是一种自加热防结冰架空导线。

背景技术

现有的电力架空导线大多由线芯和绞合导线构成，线芯一般采用镀锌钢线，起抗拉作用，绞合导线为铝导线，绞合在线芯外侧，用于高压电力远距离传输。这种结构的架空导线，在不结冰的季节里或无风雪的天气条件下，都能满足安全输电的要求。但在实际运行中，这种架空导线所存在的不足是：由于这种架空导线的单位长度的电阻是恒定不变的，在电流不变的条件下，由公式P＝I²·R可知，其功率维持恒定，也就是说导线的发热量维持恒定不变，当遭遇强降雪、冻雨天气，同时电力负荷不大的情况下，可在架空导线上形成挂霜、覆冰和冰柱，甚至在架空导线的表面形成较厚的冰套，加大了架空导线的自身重量，导致断线或杆塔折断，中断输电，给人民生活带来不便，也给国家造成巨大损失。如2008年初，我国南方遭遇的强风雪、冻雨灾害，其经济损失达上千亿元，很大程度是由于高压架空导线的输电线路故障造成的，因此，在冰雪、冻雨天气情况下，及时对架空导线进行除霜、除冰，防止其表面结冰，就显得尤其重要。目前，从架空导线的角度解决或防止冰害有两种技术途径：一是防止结冰；二是采取有效措施进行除冰。显然，防止结冰是一种主动防冰害措施，而除冰是一种被动的防冰害措施。采取主动防冰害技术，即设计具有防结冰功能的架空导线，在这方面的技术主要有以下几种：1、研制具有疏水性涂料，涂敷在架空导线表面，但这种技术存在涂料与导线的涂敷强度低和疏水性能不稳定等尚未彻底解决的技术难题，在工程实际应用上还有较大差距；2、采用特殊结构的架空导线，导线不是规整的圆形，而是在最外层的一股或多股铝单线具有一定的尖角，在尖角处由于水与其接触面小而结冰困难，但对于强降雪、强冻雨难以起到防覆冰效果，也未得到实际应用；3、在架空导线外绕一股或多股低居里温度合金，当温度低时，合金材料具有较高的磁性能，通过导线流过的电流感应所产生的磁涡流损耗加热架空导线以防止结冰，但目前所能制备出低居里温度合金的居里温度点仍较高，达摄氏20℃，远高于结冰温度，这样将产生大量的电能损失，同时低居里温度合金成本较高，也限制了该技术的应用。被动除冰技术包括机械击打除冰技术和电器加热除冰技术两种：机械击打除冰技术有可能造成架空导线机械损伤、降低架空导线寿命，一般应尽可能避免采用；电器除冰技术之一是采用钢芯与铝绞线用一层交联聚乙烯绝缘分开的特殊结构的架空导线，在进行除冰操作时，通过开关控制使架空导线工作电流全部通过钢芯流过，由于钢芯电阻大，单位长度上的电能损耗大，从而起到加热除冰的作用；电器除冰技术之二是在停电的条件下，利用可移动的发电机提供交流或直流电源对已经结冰的架空导线的某一段进行加热除冰操作，由于架空导线线路地理条件的限制，携带沉重的电源是十分困难的，也限制了该技术的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种可根据天气的实际情况，当可能出现结冰危险时，通过人工控制或智能控制改变架空导线的通电截面，调整单位长度的发热功率从而提高导线温度以防止结冰的自加热防结冰架空导线。

为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该自加热防结冰架空导线，由线芯、绞合导线构成，线芯采用镀锌钢线，起抗拉作用，绞合导线绞合在线芯的外侧，为铝导线，可以根据输电的要求选择该架空导线的通电截面积，其特征在于绞合导线的层与层之间设有绝缘层，利用绝缘层将绞合导线分层。本实用新型的设计原理为：采用绝缘层分离绞合导线，并充分考虑其线损和载流量的大小，在出现冰雪天气时，可利用分离绞合导线改变其通电截面积，从而实现自身发热，达到防止覆冰的目的，其计算公式为：P＝I²·R，式中P为功率，代表发热量；I为载流量，代表线路通过的电流；R为导线电阻，可以人为的改变，当出现冰雪时，可将R由小变大，在电流不变的情况下，P变大，实现自身发热。本实用新型还通过如下措施实施：所述的绝缘层设1—2层，采用绝缘包带绕包而成，其厚度为0.3—0.5毫米，以将绞合导线分成2—3层，绝缘包带的性能应根据自加热防结冰架空导线的最高发热温度及其长期运行工作环境来选择，一般采用聚酯包带或聚四氟包带或类似绝缘包带，并且绝缘包带在制造绕包过程中不能出现击穿、穿孔和短路现象。使用本实用新型时，根据电阻定律：R＝ρ·l/s，电阻R与所通电导线的横截面积s成反比，由于绝缘层将绞合导线分层，从而在一根架空导线上形成多个电阻值，在输电过程中，可以根据需要，选择不同的电阻值进行输电，从而产生不同的发热量，当遇到天气变化，架空导线上出现结冰时，可以只选择绝缘层外部的绞合导线输送电，绝缘层内部的绞合导线不送电，在电流不变的情况下，由于输送电的横截面积相对变小，导电电阻相对增大，发热量增加，使架空导线表面温度高于零摄氏度，防止结冰。

本实用新型的有益效果在于：与目前使用的架空导线相比，由于能通过改变通电截面积使架空导线发热，所以能自动加热除去架空导线表面上的结冰层，保障输电安全，同时，结构简单，节省线路维护的人力物力，降低线路维护费用，可广泛使用于35kV以上的电力传输中。

附图说明

图1为本实用新型的结构横断面剖视放大示意图。

图2为本实用新型的绞合导线为3层时的结构横断面剖视放大示意图。

图3为本实用新型的低温条件下稳态温升模拟实验的接线示意图。

图4为本实用新型的低温淋雨结冰模拟实验的接线示意图。

具体实施方式

实施例1

参照附图1制作具有一层绝缘层结构的本实用新型。该自加热防结冰架空导线，由线芯1、绞合导线2构成，线芯1采用镀锌钢线，绞合导线2绞合在线芯1的外侧，为铝导线，绞合导线2的层与层之间设有绝缘层3。所述的绝缘层3设1层，采用绝缘包带绕包而成，其厚度为0.3mm。

以下结合实验数据对本实用新型的自动加热效果进行说明：采用导线标称截面185/45mm²，具体结构为：钢芯7/2.62，铝绞线12/2.62+18/2.92，在相邻两层铝绞线之间的绝缘层的厚度为0.3mm，铝绞线从内向外分为内层和外层，改变本实用新型架空导线的接入方式，分为全通、内层通、外层通三种方式，与目前使用的同种规格的架空导线相比，重量无明显变化，生产成本变化不大，在两根绝缘架杆6之间架设架空导线7，架空导线7与大电流电源4、钳式电流表5相连通，架空导线7上c-a和b-d的长度皆大于5米，在a-b之间分别取五个温度观测点，通电40分钟后，对这五个温度观测点的平均值进行比较。

试验1：低温条件下稳态温升模拟实验

按附图3进行接线，实验条件为：环境温度为零下10℃，通电电流为130A。改变架空导线的接入方式，测试架空导线的温度平均值。

测试结果如下：

 

接线方式	温度平均值
		全通	—5.4℃
内层通	+5.3℃
		外层通	—2.0℃

通过以上模拟实验可知：当架空导线在低于额定容量下，环境温度较低时，架空导线温度会低于零度，具有结冰的可能；同时，也可以看出，通过调整通电截面对架空导线的温度进行调整的范围可达10℃左右。

试验2：低温淋雨结冰模拟实验

按附图4进行接线，环境温度为零下10℃，通电电流为200A，在架空导线7上方设有喷淋设备8，以对架空导线7喷洒0℃的水。改变架空导线的接入方式，测试架空导线的温度平均值，并观察结冰状况。

测试结果如下：

 

接线方式	温度平均值	结冰情况
			全通	—2.5℃	出现结冰，结冰厚度随淋雨时间增加而增加
内层通	0℃	出现少量结冰，结冰厚度增加不明显
			外层通	10℃	无结冰现象

通过上述模拟实验可知：当架空导线在低于额定容量下，环境温度较低并有淋雨时，架空导线温度较低，可出现结冰，但通过调整通电截面可以有效防止架空导线表面结冰。

实施例2

参照附图2制作具有两层绝缘层结构的本实用新型。该自加热防结冰架空导线，由线芯1、绞合导线2构成，线芯1采用镀锌钢线，绞合导线2绞合在线芯1的外侧，为铝导线，绞合导线2的层与层之间设有绝缘层3。所述的绝缘层3设2层，采用绝缘包带绕包而成，其厚度为0.3mm。

以下结合实验数据对本实用新型的自动加热效果进行说明：采用导线标称截面300/35mm²，具体结构为：钢芯7/2.50，铝绞线12/2.50+18/2.62+24/2.75，在相邻两层铝绞线之间的绝缘层的厚度为0.3mm，铝绞线从内向外分为第一层、第二层、第三层，改变本实用新型架空导线的接入方式，分为全通、第一层通、第二层通、第三层通、第一和第二层通、第二和第三层通、第一和第三层通共七种方式，与目前使用的同种规格的架空导线相比，重量无明显变化，生产成本变化不大，在两根绝缘架杆6之间架设架空导线7，架空导线7与大电流电源4、钳式电流表5相连通，架空导线7上c-a和b-d的长度皆大于5米，在a-b之间分别取五个温度观测点，通电40分钟后，对这五个温度观测点的平均值进行比较。

试验3：低温条件下稳态温升模拟实验

按附图3进行接线，实验条件为：环境温度为零下10℃，通电电流为200A。改变架空导线的接入方式，测试其温度平均值。

测试结果如下：

 

接线方式	温度平均值
		全通	—5.0℃
第一层通	+20.3℃
		第二层通	+8.0℃
第三层通	+2.5℃
		第一和第二层通	+1.2℃

 

第二和第三层通	—2.5℃
		第一和第三层通	—1.2℃

通过以上模拟实验可知：当架空导线在低于额定容量下，环境温度较低时，架空导线温度会低于零度，具有结冰的可能；同时，也可以看出，通过调整通电截面对架空导线的温度进行调整的范围可达25℃左右。

试验4：低温淋雨结冰模拟实验

按附图4进行接线，试验条件为：环境温度为零下10℃，通电电流为300A，在架空导线7上方设有喷淋设备8，以对架空导线7喷洒0℃的水。改变架空导线的接入方式，测试架空导线的温度平均值，并观察结冰状况。

测试结果如下：

 

接线方式	温度平均值	结冰情况
			全通	—6.5℃	出现结冰，结冰厚度随淋雨时间增加而增加
第一层通	+30.0℃	无结冰现象
			第二层通	+15.6℃	无结冰现象
第三层通	+5.2℃	无结冰现象
			第一和第二层通	+2.1℃	无结冰现象
第二和第三层通	0℃	出现少量结冰，结冰厚度增加不明显
			第一和第三层通	0℃	出现少量结冰，结冰厚度增加不明显

通过上述模拟实验可知：当架空导线在低于额定容量下，环境温度较低并有淋雨时，架空导线温度较低，可出现结冰，但通过调整通电截面可以有效防止架空导线表面结冰。

Claims (2)

1.一种自加热防结冰架空导线，由线芯(1)、绞合导线(2)构成，线芯(1)采用镀锌钢线，绞合导线(2)绞合在线芯(1)的外侧，为铝导线，其特征在于绞合导线(2)的层与层之间设有绝缘层(3)。

2.根据权利要求1所述的自加热防结冰架空导线，其特征在于所述的绝缘层(3)设1—2层，采用绝缘包带绕包而成，其厚度为0.3—0.5毫米，与之相对应，绞合导线(2)为2—3层。

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