CN208175017U - 嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备 - Google Patents

Abstract

嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备。自制热导体为同轴电缆结构，含外导体，绝缘导热材料和内导体。绝缘导热材料是一种导热好，具有绝缘能力的材料。绝缘导热材料包围在内导体外边，将内导体外周完全包围，将内外导体完全隔立。制热设备有送电端制热设备和受电端制热设备两种。送电端制热设备通过防冰融冰输电装置的输出电源向自制热导体的外导体和内导体之间加上交流电或直流电实现防冰融冰，受电端制热设备通过受电端钢芯连接负载实现防冰融冰工作。本新型有效利用自身钢芯电阻的发热，成本低，效果好。在控制中心控制下实施融冰防冰，能够在高压输电线工作时在线防冰融冰，保证用电设备安全。

Description

嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备

一、技术领域

本实用新型涉及导线防冰融冰技术领域，具体是一种嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备。

二、背景技术

在寒冷的冬季，不少地区的电力、通信等线路线路都会结冰，造成线路的损坏。当结冰超过线路的承受力时，会发生断线等严重事故。所以，冬季的电力线路或其他线路的除冰是必不可少，十分重要的。由于随着社会经济的发展，国家电力、通信等线路的需求不断增加，在不断增加电力负荷应用的环境下，对裸露在外的线路，特别是电力线路的要求愈来愈高。现有技术中导线融冰技术不断发展。但现有自融冰导线都需要加入可以通过电源加热的材料，

申请号：CN201210395025.7专利《新型低温红外线加热自动除冰避雷线》将一种新型可产生低温红外线热能的导电聚酯纤维制成的辅助加热导线与普通避雷线相结合，并铰缠于钢铰线的中央。将辅助电源加载到这种辅助加热导线上，辅助加热导线便产生低温红外线热能，使钢铰线温度升高，达到防止或自动除覆冰的目的。该方法制作的导线，使用时不便于任意长度分割，且发热使用的加热电源的导体为加热专用导体，不好维护。

申请号：CN201510400177.5《除冰碳纤维高低压架空电缆》发明专利中，除冰碳纤维高低压架空电缆，包括高压电缆，高压电缆由内部的高压电缆线和表面的绝缘层组成，高压电缆的绝缘层表面设置碳纤维发热线。通过在高压电缆表面设置可通电发热的碳纤维发热线，利用碳纤维将电能转换为热量，从而保证高压电缆在严寒地区或冬季中正常运行。但是该方法制作的导线，使用时不便于任意长度分割，且发热使用的加热电源的导体为加热专用导体，不好维护。

专利号：ZL201621095490.9《一种自融冰导体及其融冰设备》实用新型专利中，采用导体本身结构作为加热电源导体的方法，自溶冰导体采用同轴电缆形式，包括外导体、绝缘导热材料和内导体，融冰设备直接连接到自溶冰导体的内、外导体上。绝缘导热材料是正温度系数效应的发热材料，置于内、外导体间，将内外导体完全隔离。自动融冰设备由变压器，开关电路，微处理器，通信模块，结冰感应模块构成。微处理器连接通信模块、结冰感应模块和开关电路，接收通信模块控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块数据，控制中心通过通信模块控制自动融冰设备的运行。本实用新型在控制中心控制下实施融冰，对高压输电线融冰时可避免需断电的情况和线路严重故障，对现有融冰技术有极大提高。但是仍需嵌入发热材料。

现有的自融冰导线制作方法都需使用制热材料，而制热材料成本较高，且难以实现均匀加热，导致现有自融冰导线生产成本高，加热不均匀。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有嵌入制热材料的自制热导线对发热材料要求和制作成本较高、提供一种利用绝缘导热材料取代制热材料，利用钢芯的电阻发热导致输电导线升温，以实施防冰和融冰设备和方法。相对嵌入绝缘导热材料的方法相比，成本更低，加热功率更加均匀，融冰效果更好，加工制作更加简单、可靠。

本实用新型的目的是这样达到的：自制热导体为同轴电缆结构，含外导体，绝缘导热材料和内导体。绝缘导热材料是一种导热好，具有绝缘能力的材料。绝缘导热材料包围在内导体外边，将内导体外周完全包围，并使得内外导体完全隔离，避免内外导体短路。

制热设备有两种:送电端制热设备和受电端制热设备。

送电端制热设备:由防冰融冰输电装置，第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路、微处理器，通信模块，导体结冰感应模块构成。制热设备通过防冰融冰输电装置的输出向自制热导体的外导体和内导体之间加上交流电或直流电。

输电电源与防冰融冰输电装置连接，防冰融冰输电装置有两路输出，一路为输电功率输出，一路为融冰功率输出。输电功率输出直接与外导体连接，并通过第一开关电路与内导体连接，融冰功率输出通过第二开关电路与内导体连接。第一开关电路一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置输电功率输出端连接。第二开关电路一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置融冰功率输出端连接。任何时候第一开关电路、第二开关电路只有一个导通：正常输电时，第一开关电路导通，第二开关电路断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第二开关电路导通，第一开关电路断开。第三开关电路在受电端连接内导体和外导体，一直导通。

控制中心通过通信模块控制制热设备的运行：通信模块与微处理器连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心。微处理器连接通信模块、结冰感应模块、第一开关电路、第二开关电路、第三开关电路，接收通信模块控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块数据，根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断。结冰感应模块连接微处理器，并将感应数据发送给微处理器。

受电端制热设备：受电端制热设备分为采用常规变压器的制热设备和采用防冰融冰负载变压器的制热设备两种。

采用常规变压器的受电端制热设备由第五开关电路、第六开关电路、受电微处理器，受电通信模块，受电导体结冰感应模块，钢芯负载变压器构成。送电端的内导体和外导体短路连接，并连接到输电电源输出。受电端外导体连接到铝绞线负载变压器，铝绞线负载变压器的二次绕组与用电负载连接。受电端内导体与第五开关电路、第六开关电路连接。第五开关电路一端连接内导体，另一端连接铝绞线负载变压器，第六开关电路一端连接内导体，另一端连接钢芯负载变压器。任何时候第五开关电路、第六开关电路只有一个导通：正常输电时，第五开关电路导通，第六开关电路断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路导通，第五开关电路断开。

采用防冰融冰负载变压器的受电端制热设备由第五开关电路、第六开关电路、受电微处理器，受电通信模块，受电导体结冰感应模块，防冰融冰输电负载变压器构成构成。送电端的内导体和外导体短路连接，并连接到输电电源输出。受电端外导体连接到防冰融冰负载变压器的铝绞线绕组，防冰融冰负载变压器的二次绕组与用电负载连接。受电端内导体与第五开关电路、第六开关电路连接。第五开关电路一端连接内导体，另一端连接防冰融冰负载变压器的铝绞线绕组，第六开关电路一端连接内导体，另一端连接防冰融冰负载变压器的钢芯绕组。任何时候第五开关电路、第六开关电路只有一个导通：正常输电时，第五开关电路导通，第六开关电路断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路导通，第五开关电路断开。

控制中心通过受电通信模块控制制热设备的运行：受电通信模块与受电微处理器连接，用于向受电微处理器传送控制中心的控制命令，并将受电微处理器的数据传送给控制中心。受电微处理器连接受电通信模块、受电结冰感应模块、第五开关电路、第六开关电路，接收受电通信模块控制信号，向受电通信模块传输数据，并接收受电结冰感应模块数据，根据受电结冰感应模块数据与受电通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断。受电结冰感应模块连接受电微处理器，并将感应数据发送给受电微处理器。

所述防冰融冰输电装置包括采用交流输电-交流电源制热和采用直流输电-交流电源制热两种不同的防冰融冰输电装置，使用时采用其中的任意一种。

交流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置：

交流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置有普通型交流输电-交流电源制热装置和自耦制热装置两种。

普通型交流输电-交流电源制热装置为三绕组变压器。包括一个一次绕组AB，两个二次绕组CD和DE。两个二次绕组在连接处D短路，并构成串联方式。二次绕组DE为输电绕组，二次绕组CD为融冰绕组。

普通型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

自耦制热装置分为高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置和低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置。

高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个低压抽头，输入抽头用A表示，低压抽头一用C表示，低压抽头二用D表示，高压变低压自耦公共端用E表示。CD之间的绕组为融冰绕组，DE之间绕组为输电绕组。

低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个抽头，输入抽头用F表示，高压抽头一用J表示，高压抽头二用I表示，输入抽头和输出抽头有自耦公共端，输入抽头用G表示，输出抽头用H表示，IJ之间的绕组称为融冰绕组， IH之间绕组称为输电绕组。

高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

采用直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置：

直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置由电容和电感组成。电感一端与直流输电整流器短路连接，另一端与电容短路连接。电感与整流器短路连接的一端是融冰功率输出，连接到第二开关电路上。电感与电容短路连接的一端，与外导体短路连接，并短路连接到第一开关电路上。

所述防冰融冰负载变压器为三绕组变压，分别为铝绞线负载绕组、钢芯负载绕组、受电输出绕组。铝绞线负载绕组、钢芯负载绕组为一次侧绕组，铝绞线负载绕组与自制热导线受电端外导体连接，并通过开关电路与自制热导线受电端内导体连接，钢芯负载绕组通过开关电路与自制热导线受电端内导体连接。受电输出绕组与受电端负载连接。

所述普通型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式中，

共享融冰绕组连接方式是：

一次侧绕组AB与输电电源连接，二次绕组中输电绕组DE和融冰绕组CD串联，串联点D为融冰功率输出端，通过第二开关电路连接到内导体上。融冰绕组CD C端为输电功率输出端，短路连接到外导体，并短路连接到第一开关电路，D端与输电绕组DE短路连接。输电绕组DE D端短路连接到融冰绕组CD，E端连接到地。融冰绕组CD实现融冰功能，融冰绕组CD和输电绕组DE共同实现输电功能。

独立融冰绕组连接方式是：一次侧绕组AB与输电电源连接,二次绕组中输电绕组DE 和融冰绕组CD串联，串联点D为输电功率输出端，短路连接到外导体，并短路连接到第一开关电路。输电绕组DE的E端连接到地，融冰绕组CD的C端为融冰功率输出端，短路连接第二开关电路，D端与输电绕组DE短路连接。融冰绕组只承担融冰功能，输电绕组只承担输电功能。

所述自耦制热装置的高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式：

共享融冰绕组连接方式：

一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端连接到地。低压抽头一C为输电功率输出端，与第一开关电路短路连接，并与外导体短路连接。低压抽头二D为融冰功率输出端，与第二开关电路短路连接。融冰绕组CD承担融冰功率和输电功率，输电绕组DE只承担输电功率。

独立融冰绕组连接方式：一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端连接到地。低压抽头一C为融冰功率输出端，与第二开关电路短路连接。低压抽头二D为输电功率输出端，与第一开关电路短路连接，并与外导体短路连接。融冰绕组CD承担融冰功率，输电绕组DE承担输电功率。

所述自耦制热装置的低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式：

共享融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地。高压抽头二I为融冰电功率输出端，与第二开关电路短路连接。高压抽头一J为输电功率输出端，与第一开关电路短路连接，并与外导体短路连接。融冰绕组同时承担融冰功率和输电功率，输电绕组承担输电功率。

独立融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地。高压抽头二I为输电电功率输出端，与第一开关电路短路连接，并与外导体短路连接。高压抽头一J为融冰功率输出端，与第二开关电路短路连接。融冰绕组承担融冰功率，输电绕组承担输电功率。

所述自制热导体内导体为单根金属线，金属材料为钢线或镀锌钢线或铝包钢芯线或内嵌光纤的金属管中的一种。外导体为6根或12根或18根或其他数量金属线制造的金属绞线，金属材料为铝线或铝合金线或铝包钢芯线或内嵌光纤的金属管中的一种。

本实用新型的积极效果是：

1、对于嵌入制热材料的自制热导线，由于对发热材料要求高，制作成本较高，且加热不均匀，不同位置发热量不同。本实用新型用绝缘导热材料取代制热材料，相对嵌入制热材料的方法，成本更低，加热均匀，不同位置发热量相同。制热设备采用送电端制热设备和受电端制热设备两种方式，送电端制热设备通过防冰融冰输电装置的输出电源向自制热导体的外导体和内导体之间加上交流电或直流实现防冰融冰，受电端制热设备通过受电端钢芯连接负载实现防冰融冰工作，效果明显。

2、用本实用新型技术，能够在高压输电线工作时实施防冰融冰，避免现有防冰融冰需要断电除冰的情况发生，有利于高压输电线不间断地工作，有利输电线的输电可靠性，保证用电设备安全。

3、本实用新型能够在控制中心控制下通过制热实现防冰融冰，也可以自动判断输电线结冰与否随时自动融冰，监测高压输电线的工作状态，避免高压架空输电线结冰，有利输电线安全可靠工作。

4、自制热导体可通过制热实现防止导线结冰的功能，可广泛应用用各种需要防冰融冰线路，使用可靠。

5、可根据需要进行任意长度分割，方便使用。

四、附图说明

图1是自制热导体结构立体示意图。

图2是自制热导体结构示意图。

图3是自制热导体的外导体为6根金属导线的结构示意图。

图4是自制热导体的外导体为18根金属导线的结构示意图。

图5是自制热设备结构方框图。

图6是普通型交流输电-交流电源制热装置结构示意图。

图7是普通型交流输电-交流电源制热装置共享融冰绕组连接方式图。

图8是普通型交流输电-交流电源制热装置独立融冰绕组连接方式图。

图9是高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置结构示意图。

图10是高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置共享融冰绕组连接方式图。

图11是高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置独立融冰绕组连接方式图。

图12是低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置结构示意图。

图13是低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置共享融冰绕组连接方式图。

图14是低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置独立融冰绕组连接方式图。

图15是采用直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置结构示意图。

图16是开关电路结构示意图。

图17是微处理器单片机原理图。

图18是微处理器RS232接口原理图。

图19是五伏转三伏电源转换电路图。

图20是三伏转二伏电源转换电路图。

图21是JTAG电路图。

图22是受电端制热设备采用常规变压器的制热设备结构图。

图23是受电端制热设备采用防冰融冰负载变压器的制热设备结构图。

图24是防冰融冰负载变压器结构示意图。

图中，1外导体，2绝缘导热材料，3内导体，4-1,4-2,4-3,4-4,4-5,4-6为外导体的6根金属导线，5-1,5-2,5-3,5-4,5-5,5-6为外导体内圈的6根金属导线， 6-1,6-2,6-3,6-4,6-5,6-6,6-7,6-8,6-9,6-10,6-11,6-12为外导体外圈的12根金属导线， 17输入电源，18防冰融冰输电装置，19-1第一开关电路,19-2第二开关电路，19-3第三开关电路，19-5第五开关电路，19-6第六开关电路，20自制热导体，21通信模块， 22微处理器，23结冰感应模块，24普通型交流输电-交流电源制热装置，25一次侧绕组， 26输电绕组，27融冰绕组，28低压抽头一，29低压抽头二，30高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置，31输入抽头，32高压变低压自耦公共端，33低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中输入抽头一(也称为低压变高压自耦公共端)，34低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中输入抽头二，35低压变高压自耦型交流输电- 交流电源制热装置中高压抽头二，36低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中高压抽头一,37低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置，38直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置，39电容，40电感，61铝绞线负载变压器，62钢芯负载变压器， 63防冰融冰负载变压器，64钢芯负载绕组，65铝绞线负载绕组，66受电输出绕组，71 受电通信模块，72受电微处理器，73受电导体结冰感应模块,98融冰功率输出端，99输电功率输出端。

五、具体实施方式

本实用新型利用嵌入绝缘导热材料的自制热导体和制热设备完成防冰融冰工作，制热设备从送电端或受电端连接到自制热导体。

实施例1。

在嵌入绝缘导热材料的自制热导体上使用送电端制热设备完成防冰融冰。

参见附图1、2。

自制热导体为同轴电缆，含外导体1，绝缘导热材料2和内导体3；绝缘导热材料是一种导热好，具有绝缘能力的材料。本实施例采用合肥中航纳米技术发展有限公司生产的导热绝缘材料：型号：ZH-HCM-A。

绝缘导热材料2包围在内导体外边，将内导体外周完全包围，并使得内外导体完全隔离，避免内外导体短路。当内导体和外导体之间加上交流电或直流电，钢芯电阻将电能转化为热能，使得导体温度升高，导体外边的冰加热融化。

内导体为圆柱状金属。内导体是单根导线，导线材料为金属或者合金或者内嵌光纤的金属管；内导体是金属绞线，绞线为金属或者合金。绞线的组成部分含有一根或多根内嵌光纤的金属管。内导体采用具有较高电阻率的材料制作。

外导体为包围在绝缘导热材料外边的金属或合金，是金属管或者合金管，或是金属绞线或者合金绞线。绞线的组成部分为含有一根或多根内嵌光纤的金属管。

对于输电导线，内导体依据中华人民共和国国家标准铝绞线及钢筋铝绞线(GB1179) 的规定设计的钢筋铝绞线的最里边的钢芯，或者是比钢芯电阻率更高，强度更高的掺杂钢芯材料。外导体为可以是依据中华人民共和国国家标准铝绞线及钢筋铝绞线(GB1179)的规定设计的铝绞线或钢筋铝绞线的外层的铝绞线，或其他比铝绞线电阻率更低的导线。

参见附图3、4.

内导体为单根金属线，金属材料可以为钢线、镀锌钢线、铝包钢芯线、内嵌光纤的金属管中的一种。外导体为6根或12根或18根或其他数量金属线制造的金属绞线，金属材料可以为铝线、铝合金线、铝包钢芯线，内嵌光纤的金属管中的一种。

外导体为6根金属导线的绞线结构示意图见图3。4-1,4-2,4-3,4-4,4-5,4-6为外导体的6根金属导线。

外导体为18根金属导线的绞线结构示意图见图4。5-1,5-2,5-3,5-4,5-5,5-6为外导体内圈的6根金属导线6-1,6-2,6-3,6-4,6-5,6-6,6-7,6-8,6-9,6-10,6-11,6-12为外导体外圈的12根金属导线。

参见附图5。

送电端制热设备：由防冰融冰输电装置18，第一开关电路19-1、第二开关电路19-2、第三开关电路19-3、微处理器22，通信模块21，导体结冰感应模块23构成。制热设备通过防冰融冰输电装置的输出向自制热导体的外导体1和内导体3之间加上交流电或直流电。

输电电源与防冰融冰输电装置18连接，防冰融冰输电装置有两路输出，一路为输电功率输出99，一路为融冰功率输出98。输电功率输出直接与外导体1连接，并通过第一开关电路19-1与内导体3连接，融冰功率输出通过第二开关电路19-2与内导体连接。第一开关电路19-1一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置输电功率输出端连接。第二开关电路19-2一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置融冰功率输出端连接。任何时候第一开关电路19-1、第二开关电路19-2只有一个导通：正常输电时，第一开关电路19-1导通，第二开关电路19-2断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第二开关电路 19-2导通，第一开关电路19-1断开。第三开关电路19-3在受电端连接内导体和外导体，一直导通。

控制中心通过通信模块21控制制热设备的运行：通信模块21与微处理器22连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心。微处理器连接通信模块21、结冰感应模块23、第一开关电路19-1、第二开关电路19-2、第三开关电路19-3，接收通信模块21控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块23 数据，根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路导通与断开。结冰感应模块23连接微处理器22，并将感应数据发送给微处理器。

通信模块采用光纤通信模块，或无线传输通信模块。

本实施例采用无线传输通信模块：北京接麦通信器材有限公司生产：G300型GSM数传模块。G300型GSM数传模块接口与微处理器RS232接口连接。

结冰感应模块采用武汉国电长征电力设备有限公司生产的GD-FB输电电路覆冰在线监测系统。监控数据送给微处理器。

参见附图6-图14。

防冰融冰输电装置18包括采用交流输电-交流电源制热和采用直流输电-交流电源制热两种不同的防冰融冰输电装置，使用时采用其中的任意一种。

交流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置有普通型交流输电-交流电源制热装置和自耦制热装置两种。

普通型交流输电-交流电源制热装置为三绕组变压器。包括一个一次绕组AB，两个二次绕组CD和DE。两个二次绕组在连接处D短路，并构成串联方式。二次绕组DE为输电绕组，二次绕组CD为融冰绕组。

普通型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

共享融冰绕组连接方式是：

一次侧绕组AB 25与输电电源连接，二次绕组中输电绕组DE 26和融冰绕组CD 27串联，串联点D为融冰功率输出端，通过第二开关电路19-2连接到内导体3上。融冰绕组 CD27C端为输电功率输出端，短路连接到外导体1，并短路连接到第一开关电路19-1，D 端与输电绕组DE 26短路连接。输电绕组DE 26D端短路连接到融冰绕组CD 27，E端连接到地。融冰绕组CD 27实现融冰功能，融冰绕组CD 27和输电绕组DE 26共同实现输电功能。

独立融冰绕组连接方式是：一次侧绕组AB 25与输电电源连接,二次绕组中输电绕组 DE 26和融冰绕组CD 27串联，串联点D为输电功率输出端，短路连接到外导体，并短路连接到第一开关电路19-1。输电绕组DE 26E端连接到地，融冰绕组CD 27C端为融冰功率输出端，短路连接第二开关电路19-2，D端与输电绕组DE 26短路连接。融冰绕组只承担融冰功能，输电绕组只承担输电功能。

自耦制热装置分为高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置和低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置。

高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个低压抽头，输入抽头用A表示，低压抽头一用C表示，低压抽头二用D表示，高压变低压自耦公共端用E表示。CD之间的绕组为融冰绕组，DE之间绕组为输电绕组。

低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个抽头，输入抽头用F表示，高压抽头一用J表示，高压抽头二用I表示，输入抽头和输出抽头有自耦公共端，输入抽头用G表示，输出抽头用H表示，IJ之间的绕组称为融冰绕组， IH之间绕组称为输电绕组。

自耦制热装置的高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式，共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

共享融冰绕组连接方式：

一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端32连接到地。低压抽头一C28为输电功率输出端，与第一开关电路19-1短路连接，并与外导体短路连接。低压抽头二D29为融冰功率输出端，与第二开关电路19-2短路连接。融冰绕组CD承担融冰功率和输电功率，输电绕组DE只承担输电功率。

独立融冰绕组连接方式：一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端32 连接到地。低压抽头一C 28为融冰功率输出端，与第二开关电路19-2短路连接。低压抽头二D 29为输电功率输出端，与第一开关电路19-1短路连接，并与外导体短路连接。融冰绕组CD承担融冰功率，输电绕组DE承担输电功率。

自耦制热装置的低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式，共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式。

共享融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地。高压抽头二I为融冰电功率输出端，与第二开关电路19-2短路连接。高压抽头一J为输电功率输出端，与第一开关电路19-1短路连接，并与外导体短路连接。融冰绕组同时承担融冰功率和输电功率，输电绕组承担输电功率。

独立融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地。高压抽头二I为输电电功率输出端，与第一开关电路19-1短路连接，并与外导体短路连接。高压抽头一J为融冰功率输出端，与第二开关电路19-2短路连接。融冰绕组承担融冰功率，输电绕组承担输电功率。

参见附图15。

采用直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置：直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置由电容39和电感40组成。电感40一端与直流输电整流器短路连接，另一端与电容短路连接。电感与整流器短路连接的一端是融冰功率输出，连接到第二开关电路19-2上。电感与电容短路连接的一端，与外导体1短路连接，并短路连接到第一开关电路19-1上。

本实用新型中，所有开关电路均采用相同的电路，开关电路结构示意图见图16。

其中，KT：日本欧姆龙公司，LY1-J，UT1:日本东芝公司生产，TLP521，

QT4:美国Fairchild Semiconductor Corporation公司:SS9013，

QT1:美国Fairchild Semiconductor Corporation公司：IN4148。

开关端口A连接变压器，开关端口B连接自制热导体的内导体。RELAYIN1连接微处理器电路同名端子。

电感40采用上海志友电气制造有限公司设计生产的平波电抗器。

电容39西安西电电力电容器有限责任公司生产的高压电容器。

微处理器采用单片机。图17是单片机原理图。U11:MSP430F5438:单片机/美国TEXAS INSTRUMENTS公司

图18是微处理器RS232接口原理图。图中，U8：MAX232，RS232接口芯片/美国maxim公司。

CH3LOOPa，CH3LOOPb与终端电力线载波通信模块通信接口连接线连接。

CH4LOOPa，CH4LOOPb与终端电参数采集模块通信接口连接线连接。

参见附图19。

微处理器外围电路五伏转三伏电源转换电路。其中，UP18:LM26400Y:电源转换芯片/ 美国NATIONAL SEMICONDUCTOTR公司

参见附图20。

微处理器外围三伏转二伏电源转换电路。

图21是本实施例中采用的JTAG电路图。

自耦制热装置的高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置和自耦制热装置的低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置按照输电变压器制作规范设计制作。

本实用新型的送电端制热设备由防冰融冰输电装置18，第一开关电路19-1、第二开关电路19-2、第三开关电路19-3、微处理器22，通信模块21，导体结冰感应模块23构成。制热设备通过防冰融冰输电装置的输出向自制热导体的外导体1和内导体3之间加上交流电或直流电。

输电电源与防冰融冰输电装置18连接，防冰融冰输电装置有两路输出，一路为输电功率输出99，一路为融冰功率输出98。输电功率输出直接与外导体1连接，并通过第一开关电路19-1与内导体3连接，融冰功率输出通过第二开关电路19-2与内导体连接。第一开关电路19-1一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置输电功率输出端连接。第二开关电路19-2一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置融冰功率输出端连接。任何时候第一开关电路19-1、第二开关电路19-2只有一个导通：正常输电时，第一开关电路19-1导通，第二开关电路19-2断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第二开关电路 19-2导通，第一开关电路19-1断开。第三开关电路19-3在受电端连接内导体和外导体，一直导通。

控制中心通过通信模块21控制制热设备的运行：通信模块21与微处理器22连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心；微处理器连接通信模块21、结冰感应模块23、开关电路19-1、19-2，接收通信模块21控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块23数据，根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断；结冰感应模块23连接微处理器22，并将感应数据发送给微处理器。

实施例2。

在嵌入绝缘导热材料的自制热导体上使用受电端制热设备完成防冰融冰。

参见附图22。

受电端制热设备分为采用常规变压器的制热设备和采用防冰融冰负载变压器的制热设备两种。本实施例使用采用常规变压器的受电端制热设备。

采用常规变压器的受电端制热设备由第五开关电路19-5、第六开关电路19-6、受电微处理器72，受电通信模块71，受电导体结冰感应模块73，钢芯负载变压器62构成。送电端的内导体和外导体短路连接，并连接到输电电源输出。受电端外导体连接到铝绞线负载变压器61，铝绞线负载变压器的二次绕组与用电负载连接。受电端内导体与第五开关电路19-5、第六开关电路19-6连接。第五开关电路19-5一端连接内导体，另一端连接铝绞线负载变压器61，第六开关电路19-6一端连接内导体，另一端连接钢芯负载变压器62。任何时候第五开关电路19-5、第六开关电路19-6只有一个导通：正常输电时，第五开关电路19-5导通，第六开关电路19-6断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路19-6导通，第五开关电路19-5断开。

受电通信模块、受电微处理器、受电导体结冰感应模块分别与实施例1中通信模块、微处理器、导体结冰感应模块相同。

实施例3。

参见附图23。

本实施例使用采用防冰融冰负载变压器的制热设备。

采用防冰融冰负载变压器的受电端制热设备由第五开关电路19-5、第六开关电路19-6、受电微处理器72，受电通信模块71，受电导体结冰感应模块73，防冰融冰输电负载变压器63构成。送电端的内导体3和外导体1短路连接，并连接到输电电源输出。受电端外导体1连接到防冰融冰负载变压器63的铝绞线绕组，防冰融冰负载变压器63的二次绕组与用电负载连接。受电端内导体3与第五开关电路19-5、第六开关电路19-6连接。第五开关电路19-5一端连接内导体3，另一端连接防冰融冰负载变压器63的铝绞线绕组，第六开关电路19-6一端连接内导体3，另一端连接防冰融冰负载变压器63的钢芯绕组。任何时候第五开关电路19-5、第六开关电路19-6只有一个导通：正常输电时，第五开关电路19-5导通，第六开关电路19-6断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路19-6导通，第五开关电路19-5断开。

受电通信模块、受电微处理器、受电导体结冰感应模块分别与实施例1中通信模块、微处理器、导体结冰感应模块相同。

控制中心通过受电通信模块71控制制热设备的运行：受电通信模块71与受电微处理器72连接，用于向受电微处理器传送控制中心的控制命令，并将受电微处理器的数据传送给控制中心。受电微处理器72连接受电通信模块71、受电结冰感应模块73、第五开关电路19-5、第六开关电路19-6，接收受电通信模块71控制信号，向受电通信模块传输数据，并接收受电结冰感应模块73数据，根据受电结冰感应模块数据与受电通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断。受电结冰感应模块73连接受电微处理器72，并将感应数据发送给受电微处理器。

参见附图24。

防冰融冰负载变压器63为三绕组变压，分别为铝绞线负载绕组65、钢芯负载绕组64、受电输出绕组66。铝绞线负载绕组65、钢芯负载绕组64为一次侧绕组，铝绞线负载绕组66与自制热导线受电端外导体1连接，并通过开关电路与自制热导线受电端内导体连接，钢芯负载绕组64通过开关电路与自制热导线受电端内导体3连接。受电输出绕组66与受电端负载连接。

Claims (7)

1.一种嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：自制热导体为同轴电缆结构，含外导体(1)，绝缘导热材料(2)和内导体(3)；绝缘导热材料是一种导热好，具有绝缘能力的材料；绝缘导热材料(2)包围在内导体外边，将内导体外周完全包围，并使得内外导体完全隔离，避免内外导体短路；

制热设备有两种:送电端制热设备和受电端制热设备；

A、送电端制热设备:由防冰融冰输电装置(18)，第一开关电路(19-1)、第二开关电路(19-2)、第三开关电路(19-3)、微处理器(22)，通信模块(21)，导体结冰感应模块(23)构成；制热设备通过防冰融冰输电装置的输出向自制热导体的外导体(1)和内导体(3)之间加上交流电或直流电；

输电电源与防冰融冰输电装置(18)连接，防冰融冰输电装置有两路输出，一路为输电功率输出(99)，一路为融冰功率输出(98)；输电功率输出直接与外导体(1)连接，并通过第一开关电路(19-1)与内导体(3)连接，融冰功率输出通过第二开关电路(19-2)与内导体连接；第一开关电路(19-1)一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置输电功率输出端连接；第二开关电路(19-2)一端与内导体连接，一端与防冰融冰输电装置融冰功率输出端连接；任何时候第一开关电路(19-1)、第二开关电路(19-2)只有一个导通：正常输电时，第一开关电路(19-1)导通，第二开关电路(19-2)断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第二开关电路(19-2)导通，第一开关电路(19-1)断开；第三开关电路(19-3)在受电端连接内导体和外导体，一直导通；

控制中心通过通信模块(21)控制制热设备的运行：通信模块(21)与微处理器(22)连接，用于向微处理器传送控制中心的控制命令，并将微处理器的数据传送给控制中心；微处理器连接通信模块(21)、结冰感应模块(23)、第一开关电路(19-1)、第二开关电路(19-2)、第三开关电路(19-3)，接收通信模块(21)控制信号，向通信模块传输数据，并接收结冰感应模块(23)数据，根据结冰感应模块数据与通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断；结冰感应模块(23)连接微处理器(22)，并将感应数据发送给微处理器；

B:受电端制热设备：受电端制热设备分为采用常规变压器的制热设备和采用防冰融冰负载变压器的制热设备两种；

B-1、采用常规变压器的受电端制热设备由第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)、受电微处理器(72)，受电通信模块(71)，受电导体结冰感应模块(73)，钢芯负载变压器(62)构成；送电端的内导体和外导体短路连接，并连接到输电电源输出；受电端外导体连接到铝绞线负载变压器(61)，铝绞线负载变压器的二次绕组与用电负载连接；受电端内导体与第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)连接；第五开关电路(19-5)一端连接内导体，另一端连接铝绞线负载变压器(61)，第六开关电路(19-6)一端连接内导体，另一端连接钢芯负载变压器(62)；任何时候第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)只有一个导通：正常输电时，第五开关电路(19-5)导通，第六开关电路(19-6)断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路(19-6)导通，第五开关电路(19-5)断开；

B-2、采用防冰融冰负载变压器的受电端制热设备由第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)、受电微处理器(72)，受电通信模块(71)，受电导体结冰感应模块(73)，防冰融冰输电负载变压器构成(63)构成；送电端的内导体(3)和外导体(1)短路连接，并连接到输电电源输出；受电端外导体(1)连接到防冰融冰负载变压器(63)的铝绞线绕组，防冰融冰负载(63)变压器的二次绕组与用电负载连接；受电端内导体(3)与第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)连接；第五开关电路(19-5)一端连接内导体(3)，另一端连接防冰融冰负载变压器(63)的铝绞线绕组，第六开关电路(19-6)一端连接内导体(3)，另一端连接防冰融冰负载变压器(63)的钢芯绕组；任何时候第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)只有一个导通：正常输电时，第五开关电路(19-5)导通，第六开关电路(19-6)断开，同时进行输电与防冰融冰作业时，第六开关电路(19-6)导通，第五开关电路(19-5)断开；

控制中心通过受电通信模块(71)控制制热设备的运行：受电通信模块(71)与受电微处理器(72)连接，用于向受电微处理器传送控制中心的控制命令，并将受电微处理器的数据传送给控制中心；受电微处理器连接受电通信模块(71)、受电结冰感应模块(73)、第五开关电路(19-5)、第六开关电路(19-6)，接收受电通信模块(71)控制信号，向受电通信模块传输数据，并接收受电结冰感应模块(73)数据，根据受电结冰感应模块数据与受电通信模块发送的控制中心命令，控制开关电路通与断；受电结冰感应模块(73)连接受电微处理器(72)，并将感应数据发送给受电微处理器。

2.如权利要求1所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述防冰融冰输电装置(18)包括采用交流输电-交流电源制热和采用直流输电-交流电源制热两种不同的防冰融冰输电装置，使用时采用其中的任意一种；

交流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置：

交流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置有普通型交流输电-交流电源制热装置和自耦制热装置两种；

普通型交流输电-交流电源制热装置为三绕组变压器；包括一个一次绕组AB，两个二次绕组CD和DE；两个二次绕组在连接处D短路，并构成串联方式；二次绕组DE为输电绕组，二次绕组CD为融冰绕组；

普通型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式；

自耦制热装置分为高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置和低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置；

高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个低压抽头，输入抽头用A表示，低压抽头一用C表示，低压抽头二用D表示，高压变低压自耦公共端用E表示；CD之间的绕组为融冰绕组，DE之间绕组为输电绕组；

低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置在常规自耦变压器基础上增加了一个抽头，输入抽头用F表示，高压抽头一用J表示，高压抽头二用I表示，输入抽头和输出抽头有自耦公共端，输入抽头用G表示，输出抽头用H表示，IJ之间的绕组称为融冰绕组，IH之间绕组称为输电绕组；

高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式；

低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式：共享融冰绕组连接方式和独立融冰绕组连接方式；

采用直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置：

直流输电-交流电源制热的防冰融冰输电装置由电容(39)和电感(40)组成；电感(40)一端与直流输电整流器短路连接，另一端与电容短路连接；电感与整流器短路连接的一端是融冰功率输出，连接到第二开关电路(19-2)上；电感与电容短路连接的一端，与外导体(1)短路连接，并短路连接到第一开关电路(19-1)上。

3.如权利要求1所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述防冰融冰负载变压器(63)为三绕组变压，分别为铝绞线负载绕组(65)、钢芯负载绕组(64)、受电输出绕组(66)；铝绞线负载绕组(65)、钢芯负载绕组(64)为一次侧绕组，铝绞线负载绕组(65)与自制热导线受电端外导体连接，并通过开关电路与自制热导线受电端内导体连接，钢芯负载绕组(64)通过开关电路与自制热导线受电端内导体连接；受电输出绕组(66)与受电端负载连接。

4.如权利要求2所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述普通型交流输电-交流电源制热装置二次绕组有两种连接方式中，

共享融冰绕组连接方式是：

一次侧绕组AB(25)与输电电源连接，二次绕组中输电绕组DE(26)和融冰绕组CD(27)串联，串联点D为融冰功率输出端，通过第二开关电路(19-2)连接到内导体(3)；融冰绕组CD(27)C端为输电功率输出端，短路连接到外导体(1)，并短路连接到第一开关电路(19-1)，D端与输电绕组DE(26)短路连接；输电绕组DE(26)D端短路连接到融冰绕组CD(27)，E端连接到地；融冰绕组CD(27)实现融冰功能，融冰绕组CD(27)和输电绕组DE(26)共同实现输电功能；

独立融冰绕组连接方式是：一次侧绕组AB(25)与输电电源连接,二次绕组中输电绕组DE(26)和融冰绕组CD(27)串联，串联点D为输电功率输出端，短路连接到外导体，并短路连接到第一开关电路(19-1)；输电绕组DE(26)E端连接到地，融冰绕组CD(27)C端为融冰功率输出端，短路连接第二开关电路(19-2)，D端与输电绕组DE(26)短路连接；融冰绕组只承担融冰功能，输电绕组只承担输电功能。

5.如权利要求2所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述自耦制热装置的高压变低压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式：

共享融冰绕组连接方式：

一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端(32)连接到地；低压抽头一C(28)为输电功率输出端，与第一开关电路(19-1)短路连接，并与外导体短路连接；低压抽头二D(29)为融冰功率输出端，与第二开关电路(19-2)短路连接；融冰绕组CD承担融冰功率和输电功率，输电绕组DE只承担输电功率；

独立融冰绕组连接方式：一次侧绕组AB连接到输入电源，高压变低压自耦公共端(32)连接到地；低压抽头一C(28)为融冰功率输出端，与第二开关电路(19-2)短路连接；低压抽头二D(29)为输电功率输出端，与第一开关电路(19-1)短路连接，并与外导体短路连接；融冰绕组CD承担融冰功率，输电绕组DE承担输电功率。

6.如权利要求2所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述自耦制热装置的低压变高压自耦型交流输电-交流电源制热装置中二次绕组有两种连接方式：

共享融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地；高压抽头二I为融冰电功率输出端，与第二开关电路(19-2)短路连接；高压抽头一J为输电功率输出端，与第一开关电路(19-1)短路连接，并与外导体短路连接；融冰绕组同时承担融冰功率和输电功率，输电绕组承担输电功率；

独立融冰绕组连接方式：FG连接到输入电源，低压变高压自耦公共端G连接到地；高压抽头二I为输电电功率输出端，与第一开关电路(19-1)短路连接，并与外导体短路连接；高压抽头一J为融冰功率输出端，与第二开关电路(19-2)短路连接；融冰绕组承担融冰功率，输电绕组承担输电功率。

7.如权利要求1所述的嵌入绝缘导热材料的自制热导体的制热设备，其特征在于：所述自制热导体内导体为单根金属线，金属材料为钢线或镀锌钢线或铝包钢芯线或内嵌光纤的金属管中的一种；外导体为6根或12根或18根或其他数量金属线制造的金属绞线，金属材料为铝线或铝合金线或铝包钢芯线或内嵌光纤的金属管中的一种。