CN204089030U - 输电线路除冰装置 - Google Patents
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Abstract
输电线路除冰装置，包括外壳、电源、行走轮、敲击部分、切割部分和遥控装置，遥控装置包括遥控模块，外壳包括竖直设置的竖箱和连接在竖箱前侧的上箱体和密封的下箱体，上箱体和下箱体的中间构成用于输电线路通过的通过空间，上箱体的底部设有开口，两个或两个以上的行走轮沿横向方向安装在上箱体处，行走轮的下半部分伸出上箱体，本实用新型可广泛应用于35kV-330kV单、双分裂导线的除冰工作中，对降低除冰成本、提高除冰效率及机械除冰的安全性起到了重要作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及输电线路维修领域，尤其是涉及一种用于输电线路的除冰装置。
背景技术
交直流输电线路在冬季覆冰是电力系统最大的自然灾害之一。冷的雨滴降落到了温度低于冰点（0℃）的物体上就形成雨凇。如果是凝结在电线上，就形成电线覆冰。如果一个范围内的所有电线都被冰包住，这就是线路覆冰。
对于长距离输电的高压电线，它依靠铁塔支撑，覆冰使铁塔加大了负重，严重的覆冰可以使铁塔无力支持这些电线而倒塌。而铁塔上的绝缘子串上有了覆冰就只能拉闸使输电线停止输电，于是造成大面积的电力中断。线路覆冰构成严重的灾害。而人工除冰是目前保证电网畅通的唯一办法。2008年1月下旬我国中部就出现了严重的线路覆冰，造成10多个省的部分电力供应中断。
因覆冰引起的供电中断，甚至电网解列等事故后果通常极为严重，修复工作难度大、周期长。为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种输电线路除冰装置，可以有效去除覆盖包裹在输电线路上的冰层，并且不会损伤线路，在行进时可以跨越间隔棒一类的障碍物。
本实用新型的技术方案是：
输电线路除冰装置，包括外壳、电源、行走轮、敲击部分、切割部分和遥控装置，遥控装置包括遥控模块，外壳包括竖直设置的竖箱和连接在竖箱前侧的上箱体和密封的下箱体，上箱体和下箱体的中间构成用于输电线路通过的通过空间，上箱体的底部设有开口，两个或两个以上的行走轮沿横向方向安装在上箱体处，行走轮的下半部分伸出上箱体，电源和遥控模块安装在下箱体内；所述行走轮连接有行走轮电机；所述行走轮包括左右两侧的轮边和位于两轮边中间的行走轮轮缘；所述行走轮的行走轮轮缘为内凹的弧形，行走轮轮缘底部的圆弧半径应和输电线路的直径相适配，行走轮左右两侧的轮边沿圆周方向设有用于跨越输电线路上障碍物的跨越齿，跨越齿的数量为3~6个，行走轮电机采用涡轮蜗杆减速电机；
所述外壳在行进方向的一侧连接敲击部分和切割部分，敲击部分包括敲击电机，敲击电机连接有主轴，主轴所在的回转平面与输电线路垂直，主轴的上下两侧连接有敲击弹簧，敲击弹簧的顶端连接有敲击锤，敲击锤采用尼龙材质，在主轴未转动时，敲击锤回转半径的顶点低于行走轮轮缘底部的最低点；
所述切割部分包括直线推动机构和连接在直线推动机构前端的切割底座，直线推动机构与上箱体铰接，切割底座上连接有圆盘锯，圆盘锯包括切割电机和圆盘形的切割片，切割片位于输电线路的正上方位置；当直线推动机构达到最大行程时，切割片的最底端高于输电线路的上沿距离为1~2厘米；
所述电源、行走轮电机、敲击电机、切割电机均与遥控装置遥控控制连接。
跨越齿的数量为4个。
行走轮材质采用铝合金；外壳采用涂层碳钢材料。
轮边相邻的两个跨越齿之间的底部还设有弧形凸起。
行走轮为分体的两个部分，以线路所在的垂直面分为左半行走轮和右半行走轮，左半行走轮和右半行走轮的外侧均设有复位弹簧，左半行走轮和右半行走轮的中部横向分别设有滑动孔和滑动杆，滑动杆插入到滑动孔并与之滑动配合。
直线推动机构为电动推杆。
当直线推动机构达到最大行程时，切割片的最底端高于输电线路的上沿距离h2为1厘米。
所述竖箱上开设有用于减小受风面的通风孔。
所述上箱体上连接有提手，所述行走轮电机安装在竖箱的后侧。
切割电机及敲击电机采用3600r/min的直流电机。
本实用新型可广泛应用于35kV-330kV单、双分裂导线的除冰工作中，对降低除冰成本、提高除冰效率及机械除冰的安全性起到了重要作用。本实用新型利用机械除冰原理，可直接接触停电或带电导线，并通过切割、敲打两种机械方式对导线覆冰进行清除，在作业的同时可以保证不损伤导线，与传统的机械除冰方式相比，节约了人力，并且提高了安全性。
外壳部分采用金属材料，使装置在接近导线过程中外壳电位升高至导线电位，保护内部电路板。为提高该装置使用的广泛性，对行走轮的设计考虑到跨越双分裂导线间隔棒这一情况，行走轮外侧设有四个卡槽，在经过间隔棒时卡槽代替轮槽行走，使装置顺利跨域间隔棒。在机械动力方面，为保证机械动力，本实用新型采用容量为50Ah的锂电池作为电源，充满电时电压为12.6V。行走轮驱动电机采用55r/min的微型带涡轮蜗杆减速直流马达。切割电机及敲击电机均选用3600r/min的直流电机作为动力源，保证除冰过程高效进行。在遥控系统方面，采用专业航空模型遥控发射接收套件，对接收机通道进行调试，使之控制各个电机。为能控制圆盘锯旋转的速度加装了电子调速器，可根据现场实际情况进行量化操作。
对不同覆冰通过振动、敲打、刮铲等较为有效的机械除冰方式的实现，在除冰功能实现方面，该装置安装有切割部分及敲击部分，对于覆冰厚度较小的情况可以仅通过敲击部分实现，对于较厚的覆冰可以通过辅助切割的方式破坏覆冰结构再由敲击锤加以敲击实现有效除冰。
为防止除冰功能部件对导线造成损伤，装置的辅助切割有一定限位功能，即其最大行程不会接触至导线。同时实现敲击功能的敲击部分，锤体采用尼龙棒作为材料，同时用弹簧相连，保证作业过程在保证动力的同时保护导线不受损伤。
本实用新型能遥控处理高压输电线路带电单分裂导地线、双分裂导线的覆冰问题。其主要优点如下：
1、装置的遥控系统采用大型航模级标准，理论有效遥控范围1公里以内；
2、设备具有抗电磁干扰功能，可在带电线路上使用；
3、该装置行走轮采用双向双驱动并带有自锁功能，保持行走稳定；设计有同时实现在双分裂导线上跨越间隔棒的功能；同时行走轮采用铝合金材质可防止损伤导线；
4、敲击部分敲击锤为尼龙棒材质并通过弹簧相连，不仅保证敲击过程中不损伤导线，还可通过弹簧储存盒释放能量的过程使敲击动力得到有效发挥；
5、切割部分通过齿轮辅助切割可实现对较厚覆冰的结构破坏，对敲击除冰过程起到辅助作用。
通过现场模拟试验该除冰装置可以实现在单、双分裂导线上有效行走并跨越间隔棒、其敲击、切割功能均能在遥控情况下有效实现。同时，在模拟除冰过程完成后并未发现导线本身因此受到损伤，验证了其实用性，具有较强的推广前景。可在冬季特殊气象条件下保证输电线路的可靠运行方面发挥重要作用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的右视图；
图3是本实用新型的切割部分向下转动时的结构示意图；
图4是行走轮采用分开的左半行走轮和右半行走轮时的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括外壳1、电源2、行走轮3（跨越轮）、敲击部分、切割部分（包括推杆及切割片）、遥控模块等六部分组成。
电源2采用锂电池，可提供1小时左右续航能力电池，容量为50AH，充满电压12.6V，稳定保护电流10A。电源开关处设有电压指示。
外壳1包括竖直的竖箱4和连接在竖箱4同一侧的上下位置的上箱体6和下箱体7，竖箱4也可以是板状。上箱体6为下侧开口，下箱体7为封闭的箱体，里边安装电源2以及控制模块、遥控模块等。竖箱4与上箱体6、下箱体7为固定连接，采用焊接或者螺栓连接，保证连接强度。在上箱体6、下箱体7之间为用来通过输电线路13的通过空间5。外壳1的顶部连接有提手9，方便携带。
本实用新型因其工作环境的特殊性，需要满足在带电导线上能够正常工作这一要求。若应用于带电导线，装置从强电场进入和离开带电导线的一瞬间，因电位转移而产生带电体对机体的电容充放电现象。在正常带电作业过程，为防止这一现象的发生，必须同时保证中整个除冰装置与带电体应处于同一电位以及整个装置各个部分间不应有电位差。出于以上因素考虑和装置外壳强度要求，外壳1采用1mm涂层碳钢材料制作，便于除冰装置在接近导线过程中外壳各部分电位与导线电位电位一致，保护内部电路板。外壳1的尺寸为：600mm(长)×140mm(宽)×500mm(高)，机械外壳保证在作业时能够实现等电位作业。同时为保证装置于导线严格位于同一电位，行走轮3采用铝合金材质进行制作。
外壳1上开设有用于风通过的通风孔，以减少外壳在高处的受风面积，使高速流动的风从该通风孔吹过。通风孔可开设在通过空间5后侧的竖箱4上。通风孔的数量和位置根据实际情况设定。
如图2所示，行走轮3在水平方向安装在上箱体6内，行走轮3为两个以上，本实施例采用两个，两个行走轮3的中心线位于同一高度。行走轮3的部分从上箱体6伸出，竖箱4的背面安装有行走轮电机8，行走轮3由行走轮电机8驱动。
行走轮3的行走轮轮缘3-1为内凹的弧形，行走轮轮缘3-1的底部的圆弧半径应和输电线路的直径相适配，行走轮轮缘3-1的宽度也应该与输电线路相适配，保证顺畅通过。
为实现除冰装置能够应用于双分裂导线，必须解决行走轮跨越间隔棒的问题，在行走轮3经过间隔棒时可以顺利跨越间隔棒。
行走轮3的左右两侧的轮边3-2均为齿形，轮边3-2同时起到夹紧输电线路保证悬挂在输电线路时的稳定性。齿称为跨越齿3-3，跨越齿3-3沿行走轮3的圆周方向均布，数量为3~6个，本实施例采用4个，相邻两齿之间的弧长长度更有利于在跨越时稳定通过间隔棒，弧长过大则间隔棒需要较长时间才能碰到第二个跨越齿，影响通过效率，弧长过小则两个跨越齿3-3之间的空间无法容纳间隔棒，所以这需要根据实际情况设定。采用4个，相邻跨越齿3-3之间夹角为90°，更容易满足通过要求。在轮边3-2相邻的两个跨越齿3-3之间的底部还设有弧形凸起3-4，用以更好地通过，防止底部卡在间隔棒上。
两个行走轮3尺寸一致，经两个蜗杆减速电机分别同时驱动，大大提高在导线上行走稳定性，同时也保证动力可靠，行走轮3适合LGJ-185-300型号的导线。同时行走轮3材质采用铝合金，可有效防止其对导线的磨损。
蜗杆减速电机系微型带涡轮蜗杆减速直流马达，马达最大转速为55r/min。可以改变马达的接线正负改变马达的旋转方向，涡轮蜗杆减速电机具备自锁性，即在马达在没有电的情况下，输出轴是转不动的，即自锁。其自锁功能可以实现对除冰装置的有效制动，实现装置在导线上能够悬停作业。
如图4所示，行走轮3还可以近似替换为分体的两个部分，以线路所在的垂直面分为左、右两个：左半行走轮19和右半行走轮20，左半行走轮19和右半行走轮20的外侧均设有复位弹簧21，复位弹簧21连接在上箱体6上，左半行走轮19和右半行走轮20的中部横向分别设有滑动孔22和滑动杆23，滑动杆23插入到滑动孔22并与之滑动配合。当输电线路较宽时，可以自动调节滑动孔22和滑动杆23的相对位置，加宽左半行走轮19和右半行走轮20之间的间距，从而适应多种直径规格的输电线路。
在外壳1的右侧铰接有敲击部分和切割部分。
敲击部分包括敲击电机18和主轴10，主轴10横向连接在外壳1的右侧下部，主轴10的两侧均垂直连接有敲击弹簧11和敲击锤12，敲打覆冰的敲击锤12的锤体采用尼龙棒制作，其强度低于铝绞线，可有效防止在敲打过程中对导线造成损伤。敲击锤12采用敲击弹簧11作为支撑，可以防止敲击锤对导线及覆冰构成刚性敲打，同样可以防止其对导线构成损伤，同时弹簧还可以在敲打过程中有效储存和施放能量，使能量得到更有效的利用。敲击锤12旋转到最高处的位置应与输电线路13的高度相适配，一般是正好敲击到输电线路13上，因为敲击弹簧11具有伸缩性，在敲击弹簧11未伸长时，敲击锤12的高度应低于输电线路13的顶部高度。敲击锤12的长度也应合适。在主轴10未转动时，敲击锤12回转半径的顶点低于行走轮轮缘3-1底部的最低点，即：在敲击弹簧11未拉长时，敲击锤12顶部与输电线路13顶部的高度差h1大于0，应根据弹簧的不同延展性能具体设定。
敲击电机可安装在下箱体内。本实施例中，敲击弹簧11和敲击锤12为两组，也可以设置多组，对称分布连接在主轴10上。
通过两个恰好能接触到导线的尼龙锤对导线及覆冰进行旋转敲打，达到破坏覆冰结构，使覆冰脱落的目的。该部分采用转速为3600r/min的直流电机作为动力源，电机通过遥控启停。
如图1、3所示，切割部分可以实现对导线上较厚覆冰进行切割，达到破坏覆冰结构的目的，是对敲击除冰方式的一种补充。切割部分连接在外壳1上部右侧，切割部分包括电动推杆14，电动推杆14采用直流电机提供动力，电动推杆14也可以近似替换为其它直线推动机构，比如齿轮齿条机构。电动推杆14的前端连接有切割底座15，切割底座15上安装有圆盘锯，圆盘锯包括切割电机16和切割片17，切割片17竖向连接在切割电机16上，电动推杆14的最大行程应保证切割片17的最底端高于输电线路13的上沿，推杆的最大伸长距离经过实际计算，最大切割距离h2为导线上方约1cm。在有效破坏覆冰结构的同时，不至于因为误操作导致齿轮损伤导线。
切割部分以推杆电机14和切割电机16为动力，切割电机转速为3600r/min，电机均通过遥控启停，通过推杆电机及液压杆对齿轮切割位置进行调节，实现对导线覆冰的定位切割。
遥控模块
遥控模块的遥控发射接收装置采用专业航空模型遥控发射接收套件，对接收机通道进行调试，使之控制各个电机。为能控制圆盘锯旋转的速度加装了电子调速器，可根据现场实际情况进行量化操作。
配套接收机参数:频段：2.400GHz-2.4835GHz；灵敏度：-97dBm；失控保护功能；解码方式：PPM/PCMS 1024/PCMS 4096；电源：4.8-6V；尺寸：34.85×21×11.3mm；重量：5.8g；跳频速度高，采用扩跳频系统（FHSS＆DSSS）：不但采用了DSSS技术，而且在DSSS技术基础上可以进行大约每4毫秒(ms)一次的跳频；接收机输出给舵机的PWM信号稳定度高足以匹配精密数码舵机：可用示波器观察到纳秒级(nS)的细节；4096数据不仅分辨率提升，反应速度也大幅提升；接收机开机的时候自动识别PPM、PCMS、4096 PCMS三种传输模式；采用可跳频的DSSS，可靠性高，数十台设备同时工作而互无影响。
使用时，打开电调电源开关，若此时无信号输入电机就会发出“嘟~嘟~嘟”的报警音。当打开发射机电源正常信号注入会发出“哆~啦~咪”声音，证明发射信号与接收机电调已经连接。
Claims (10)
1.输电线路除冰装置，其特征在于：包括外壳、电源、行走轮、敲击部分、切割部分和遥控装置，遥控装置包括遥控模块，外壳包括竖直设置的竖箱和连接在竖箱前侧的上箱体和密封的下箱体，上箱体和下箱体的中间构成用于输电线路通过的通过空间，上箱体的底部设有开口，两个或两个以上的行走轮沿横向方向安装在上箱体处，行走轮的下半部分伸出上箱体，电源和遥控模块安装在下箱体内；所述行走轮连接有行走轮电机；所述行走轮包括左右两侧的轮边和位于两轮边中间的行走轮轮缘；所述行走轮的行走轮轮缘为内凹的弧形，行走轮轮缘底部的圆弧半径应和输电线路的直径相适配，行走轮左右两侧的轮边沿圆周方向设有用于跨越输电线路上障碍物的跨越齿，跨越齿的数量为3~6个，行走轮电机采用涡轮蜗杆减速电机；
所述外壳在行进方向的一侧连接敲击部分和切割部分，敲击部分包括敲击电机，敲击电机连接有主轴，主轴所在的回转平面与输电线路垂直，主轴的上下两侧均连接有敲击弹簧，敲击弹簧的顶端连接有敲击锤，敲击锤采用尼龙材质，在主轴未转动时，敲击锤回转半径的顶点低于行走轮轮缘底部的最低点；
所述切割部分包括直线推动机构和连接在直线推动机构前端的切割底座，直线推动机构与上箱体铰接，切割底座上连接有圆盘锯，圆盘锯包括切割电机和圆盘形的切割片，切割片位于输电线路的正上方位置；当直线推动机构达到最大行程时，切割片的最底端高于输电线路的上沿距离为1~2厘米；
所述电源、行走轮电机、敲击电机、切割电机均与遥控装置遥控控制连接。
2.根据权利要求1所述的输电线路除冰装置，其特征在于：跨越齿的数量为4个。
3.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：行走轮材质采用铝合金；外壳采用涂层碳钢材料。
4.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：轮边相邻的两个跨越齿之间的底部还设有弧形凸起。
5.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：行走轮为分体的两个部分，以线路所在的垂直面分为左半行走轮和右半行走轮，左半行走轮和右半行走轮的外侧均设有复位弹簧，左半行走轮和右半行走轮的中部横向分别设有滑动孔和滑动杆，滑动杆插入到滑动孔并与之滑动配合。
6.根据权利要求1所述的输电线路除冰装置，其特征在于：直线推动机构为电动推杆。
7.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：当直线推动机构达到最大行程时，切割片的最底端高于输电线路的上沿距离h2为1厘米。
8.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：所述竖箱上开设有用于减小受风面的通风孔。
9.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：所述上箱体上连接有提手，所述行走轮电机安装在竖箱的后侧。
10.根据权利要求1或2所述的输电线路除冰装置，其特征在于：切割电机及敲击电机采用3600r/min的直流电机。
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| CN201420537155.4U Withdrawn - After Issue CN204089030U (zh) | 2014-09-18 | 2014-09-18 | 输电线路除冰装置 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104269774A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 国家电网公司 | 输电线路除冰装置 |
| CN105257063A (zh) * | 2015-09-22 | 2016-01-20 | 国网河南偃师市供电公司 | 一种高压塔架除冰装置 |
| CN108988196A (zh) * | 2017-06-05 | 2018-12-11 | 克诺有限公司 | 线缆巡检机器人及使用该线缆巡检机器人的线缆巡检方法 |
| CN112993907A (zh) * | 2021-02-24 | 2021-06-18 | 郑州龙华机电工程有限公司 | 一种高效输电线除冰装置以及除冰方法 |
| CN113595009A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-11-02 | 贵州电网有限责任公司 | 一种配电线路震动除冰装置 |
-
2014
- 2014-09-18 CN CN201420537155.4U patent/CN204089030U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| CN104269774A (zh) * | 2014-09-18 | 2015-01-07 | 国家电网公司 | 输电线路除冰装置 |
| CN104269774B (zh) * | 2014-09-18 | 2016-08-17 | 国家电网公司 | 输电线路除冰装置 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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