CN201341007Y

CN201341007Y - 高低压电力线路除冰车

Info

Publication number: CN201341007Y
Application number: CNU2009200786466U
Authority: CN
Inventors: 曾光
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2019-01-14

Abstract

一种高低压电力线路除冰车，主要由用作引入除冰电源的主变压器、调压变压器、串联变压器、显示及控制装置组成，调压变压器的三个初级线圈分别与主变压器的三个次级线圈并联，调压变压器的三个次级线圈与串联变压器的三个初级线圈并联，串联变压器的三个次级线圈分别串联在除冰电源和待除冰的电力线路中。它具有投资少、机动性强、保障范围大、除冰效果好的特点。

Description

高低压电力线路除冰车

技术领域

本实用新型涉及输电线缆除冰装置，特别是涉及采用电力线载流电热方式以除去高压输电线缆上覆冰的装置。

背景技术

我国南方冬季的低温雨雪天气，从高空寒流中飘落的雪花落在电线上，粗大的铝绞电线表面呈螺旋沟道容易积雪，电网运行为了降低损耗所用的传输电压越来越高，电流越来越小，电流在电线上的发热功率(I²*R)非常小，电线的发热量被空气散发后温度比周围的空气差不多，当电线被积雪罩住后电线上的电流热显现出来，电线的的微热使它上面积雪慢慢融化成水、雪、冰混合物，随着下雪时间延长，低空出现长时间低温(摄氏零下几度)，电线上的雨、雪就不断凝固，持续的低温和下雪时间大约一两天之后，架空电线就会变成冰包电线，其重量超过电线的数倍而超过电线塔架的承受能力，人工实施机械振动除冰范围有限也影响人的生命安全和电力输送，如果没有有效的防灾措施，就会导致二零零八年一月我国南方多省的电网垮塌事件，造成大面积停电长达几个月，为了救灾恢复供电，在冰雪覆盖的山坡上运送器材和设备，给电力战线的职工也带来了很大的的磨难，给国家带来的经济损失不可估量。

中国专利文献公开了一种“用于电缆的除冰装置”(CN1150502)，提出了在电缆的绝缘线体上，按照同样的螺距和螺旋方向缠绕一根或两根导电芯线，通电将电缆复冰加热溶化。此外，美国专利NO.4190137提出了一种电流瓦感器沿滑接线产生焦耳热，从而溶化冰；美国专利NO.4212378公开了沿电缆安装一个有轮斗，有轮斗随风摆动，对电缆施加扭力，以使电缆上的形成的冰疏松。

上述这些技术和方法是在电线上加装加热装置升温或实施电线振动除冰，我国南方主干电网线路长达数千公里，跨越丛山峻岭及江河大川，而电线大面积低温结冰是每年冬季可能发生的事件，在野外电线塔架安装的除冰设备，历经风吹、雨打、振动、日晒、雨淋、高低温等恶劣环境侵蚀，高压电场、雷电放电等因素使设备的可靠性大大降低，超高压线路中这些设备低压用电的获取、设备的维护、监控成本很高，要大面积实施是不经济和不现实的，我们必须寻求简单有效的办法来解决。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种投资少、机动性强、保障范围大的高低压电力线路除冰车。

本新型的目的是这样实现的：一种高低压电力线路除冰车，主要由用作引入除冰电源的主变压器、调压变压器、串联变压器、显示及控制装置组成，调压变压器的三个初级线圈分别与主变压器的三个次级线圈并联，调压变压器的三个次级线圈与串联变压器的三个初级线圈并联，串联变压器的三个次级线圈分别串联在除冰电源与待除冰的电力线路中。

运行时，短路后的待除冰电力线作为负载，主变压器提供合符电压、电流要求的电源，用调压变压器、串联变压器组成的宽幅调压器低电压小电流启动，缓慢调整负载电流至3A/平方毫米，实现电网安全过流运行，电流热效应使电线升温而融化包裹在它上面的冰。

水的固、液、气三态变化大家都知道，固态与液态的临界温度是摄氏零度，我国南方冬季温度没有北方那么低，南方的冰的融化也要容易一些；按理论讲，冰升温融化分成两步，先是冰吸收热量升温，从冻结温度的冰升到摄氏零度的冰，然后是从摄氏零度的冰融化成摄氏零度的水。对于高压电线遇雨、雪、低温形成的冰包电线，我们设想内部的钢芯铝绞线象电炉丝一样通电成为一个长长的发热体，外面包裹的冰好比一个保温护套，冷空气不再散发电线的热量，冰紧紧地压在电线上表面，上边结冰厚度小于下边的厚度，冰吸热升温和融化几乎同时进行，电线会象专用切割器一样把冰切开一条口子，让冰很快掉落到地面。

铝的电阻率是0.027Ω/mm²/m，也就是说截面1平方毫米、长度1米的铝线电阻是0.027欧姆，假设载流3A其热功率就是0.243瓦，如果截面是300mm²的电线热功率就是72.9瓦，1公里长的铝线有功压降是81伏(这些是常温的理论值)，加上无功电抗每公里电线电压降大约是200伏。如果用电阻较大镍铬丝(电阻率1.1Ω/mm²/m)做电线加热材料，每公里有功压降就是3300伏。假设某区域钢芯铝绞电线100公里长，电压500KV三相线路结冰，如果用镍铬丝做发热材料末端电压低于100KV，需用500KV高压绝缘材料作为镍铬丝的外套，绕架在三相电线上加热除冰，还要配专用变压器供电，显然用普通电阻丝为电线加热除冰实施成本太高，工期长影响电网输送电力，所以用电线自身电流热效应内热除冰，电力线路不施工和改动，铝的的电阻率小发热功率小、电压降小、温升低、安全可靠，不会因电线过流高温造成意外事故，内热式加温热利用率高，类似金属线切割加工一样，电线上方的一小部份冰融化后电线结冰就会脱落，有免维护和实施容易、恢复供电快等诸多优点。除理想的超导体以外的任何金属都能做电流发热器，家用电器中的电磁灶自身并不发热，要把金属物体放上去才有热量产生，不会因为金属不同影响它的热效率，用电线自身电流发热和加绕电炉丝是一样的热效率。

电线自身发热除去包在它周围的冰是直接、简单、可靠、便于实施的方案。

本实用新型的有益效果是：

1、投资少

本新型采用车载方式用于流动作业不需安装、车载主要设备包括除冰电源主变压器、调压设备、监控设备、连接电缆等。

2、机动性强、保障范围大

我国电网不断向乡村发展复盖面积越来越大，出现大面积破坏性灾害的时间和地点等不确定因素，各区域电脑网络调度自动化发展不平衡，象消防救火一样装备电力除冰车，专业人员和装备车辆开赴灾区实施救援。电源变压器、宽幅调压器等监控装置装备除冰救灾车，只要装备一台除冰车，除冰救灾比救火还来得快速准确，所到之处救灾范围可达百公里，哪里出现灾害便可奔向哪里救灾，配置一台除冰车可以保障一方电力命脉安全。

3、本装置使用简捷，电源输入多种选择，宽幅调压适应除冰电线线径和长度的变化，低电压启动、电压电流监控安全可靠。

设待除冰线路长度L公里，交流除冰每公里400伏、直流除冰每公里200伏计算，从配电电网选取所需除冰电源，相电压设为Ua、Ub、Uc，调压变压器输入和电源并联，输出端接到串联变压器输入端呈星形连结，串联变压器输出端一端连在输入电源线上、另一端输出接断路器，电压分别为Va、Vb、Vc，设调压变压器输出电流到串联变压器中在次级产生的感生电势分别为U1、U2、U3，则串联变压器输出的向量表达式为Va＝Ua+U1，Vb＝Ub+U2，Vc＝Uc+U3，改变调压变压器输出的大小和极性，串联变压器的有效输出值为Va＝Ua±U1，Vb＝Ub±U2，Vc＝Uc±U3，选取调压变压器和串联变压器的参数实现宽幅调压输出，低电压小电流启动除冰运行，以防止对除冰线路长度估算过大造成对配电网的冲击。

本装置是“电力线载流除冰技术”典型的应用案例，我们通过大量的实验总结，无论是什么高低压线路的钢芯铝绞线，不论线径多粗只要达到3A/mm²以上的载流量，其电流的热效应便可有效地除去包在它上面的覆冰，交流供电每米钢芯铝绞线有、无功电压降约为0.4伏，每公里约400伏，直流每公里约200伏，常用的最大组合电线线径为4*400mm²，主变压器的最大输出能达到5000安培相电流能满足各种除冰需要，25公里线路除冰电压是10KV，80公里线路除冰电压是35KV，可直接从变电站配网中获取即用变电站的变压器作主变，根据最大除冰电流、电压配置串联变压器和调压变压器，加上电压、电流显单元，便可装备流动除冰车，能灵活地对各种高低压电力线路实施高效除冰。若采用直流除冰可增配整流设备，降低无功损耗，待除冰电线两两短接后与正负极连接，操作方法和原理类同。

不同的投资要求装备的选取方案：

1、(配网供电)，加压调器，断路器、电压TV，电流TA；

2、主变压器，加压调器，断路器、电压TV，电流TA；

3、主变压器，电压自动调节器，断路器，数显电压TV，电流TA；

4、主变压器，动态电压调节器(DRV)，断路器，数显电压TV，电流TA；

5、主变压器，动态电压调节器(DRV)，交流整流器，断路器，数显电压TV，电流TA。

附图说明

图1是电力线路加压调压控制除冰三相原理图；

图2是加压调压器单线接线图；

图3是电力线路自动电压调节器(DRV)控制除冰的三相原理图；

图4是流动式电线除冰车配置示意图。

具体实施方式

图1示出，本新型主要由用作引入除冰电源的主变压器7、调压变压器、串联变压器、显示及控制装置组成，调压变压器的三个初级线圈1分别与主变压器7的三个次级线圈并联，调压变压器的三个次级线圈2与串联变压器的三个初级线圈3并联，串联变压器的三个次级线圈4分别串联在电源供电和除冰的线路中(即图1图3中待除冰电力线路，设长度为L)。主变压器7三个次级线圈的输出端处分别设置有断路器QF1、QF2、QF3，串联变压器三个次级线圈的输出端处分别设置有断路器QF4、QF5、QF6。主变压器7三个次级线圈的输出端处分别设置有输入电压检测装置5(TV)，串联变压器三个次级线圈的输出端处分别设置有输出电流、电压检测装置6(TA)。若除冰线路长除冰电流达不到要求，可在串联变压器的输出端配置有交流整流器，用直流除冰降低除冰线路的无功压降。主变压器7的三个输出端分别连接加压调压器8或智能动态电压调节器9(DRV，参见图3)。

根据三相调压除冰原理图1、图3(图3中变压器B)，将待除冰的电力线路断开供电，远端实施三相短接，根据线路长度每公里400伏选取输入电压，按原理图把除冰电源输出端线缆接入除冰线路，启动QF₁、QF₂、QF₃接通输入电源，显示正常后调整输出电压为较低的安全值，启动输出QF₄、QF₅、QF₆，监示输出电流TA，调整调压变压器输出使除冰线路的相电流缓慢达到理想的电流密度值3A/平方毫米，即过流运行数十分钟便可完成电线除冰工作。若用加装整流器用直流除冰，按每公里线路200伏选取输入电压，待除冰的三相四线电力线远端两两短接，近端与除冰电源输出正负极相连，操作方法与交流除冰相同。

图4中，除冰车上从左至右配置有主变压器或变电站主变压器(10KV、35KV)，自动电压调节器(DRV)或串联加压调压器以及监控台。

Claims

1、一种高低压电力线路除冰车，主要由用作引入除冰电源的主变压器(7)、调压变压器、串联变压器、显示及控制装置组成，其特征是：所述调压变压器的三个初级线圈(1)分别与主变压器(7)的三个次级线圈并联，调压变压器的三个次级线圈(2)与串联变压器的三个初级线圈(3)并联，串联变压器的三个次级线圈(4)分别串联在除冰电源与待除冰的电力线路中。

2、根据权利要求1所述高低压电力线路除冰车，其特征是：所述主变压器(7)三个次级线圈的输出端处分别设置有断路器，串联变压器三个次级线圈的输出端处分别设置有断路器。

3、根据权利要求2所述高低压电力线路除冰车，其特征是：所述主变压器(7)三个次级线圈的输出端处分别设置有输入电压检测装置，串联变压器三个次级线圈的输出端处分别设置有输出电流、电压检测装置。

4、根据权利要求1或2或3所述高低压电力线路除冰车，其特征是：所述串联变压器的输出端可配置交流整流器。

5、根据权利要求1或2或3所述高低压电力线路除冰车，其特征是：所述主变压器(7)的三个输出端分别还连接有加压调压器(8)或智能动态电压调节器。