内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线的制作方法
【专利摘要】内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线。本发明是在普通高压输电线路架空地线基础之上，在钢铰线与铝铰线之间，增加了辅助加热导线，并在钢铰线表面增加了两层分段绝缘护套和导电环，在每层护套的两段之间，并联一个导电环，将辅助加热导线夹在两层护套和内、外导电环之间，再将铝铰线铰缠在外层护套和外导电环的外面，成为一体；通过两层分段绝缘护套，内、外导电环和辅助加热导线，在内部形成了分段并联电路。平时铝铰线作为架空地线接地，使高压输电线免遭雷击，如遇低温冻雨天气，可能引起架空地线覆冰，或已覆冰需要自动除覆冰时，在不停电情况下，将辅助电源加载到钢绞线上，使其电位升高并与铝铰线之间产生相对电压，辅助加热导线有电流经过便产生热能，使钢铰线和铝铰线温度升高，达到防止或自动除覆冰的目的。
【专利说明】内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高压输电导线及其架空地线，尤其涉及一种内部分段并联的辅助加热自动除覆冰的架空地线。
【背景技术】
[0002]近年来，针对高压输电线路在低温冻雨天气遭受严重覆冰导致电线舞动、断线和杆塔倒塌等现象，国内外一些科研机构、高等院所和电力企业提出了多种线路除覆冰方法。归纳起来主要有四大类。
[0003]1、机械除覆冰法。是用机器人在高压输电线路和架空地线上来回作业，因其技术还不成熟，且作业时高压输电线路需要停电，造成的损失较大。因此，这种方法还未在实际中推广应用，前景也不容乐观。
[0004]2、自然除覆冰。依赖天气气温升高自动除覆冰，是一种被动式的融冰方法，也是当前所采用的主要融冰方法。
[0005]3、辅助加热融冰法。在钢铰线和铝铰线之间增加一个绝缘层，或是在铝铰线中间增加一根带绝缘层的导线作为辅助加热电阻。需要除覆冰时，给钢铰线或辅助加热电阻供电加热，使钢铰线和铝铰线温度升高，达到除覆冰的目的。但这种辅助加热除覆冰方式也存在技术缺陷。即钢铰线的发热效率低，需要较大的电流，且长时间的通电，如果控制失效，钢铰线(特别是接头部位)发热温度过高，或辅助加热电阻通电后，电阻温度难以控制，温度过高容易破坏绝缘护套、钢铰线和铝铰线，对信号线(主要是光纤)的塑料保护层影响更为严重，甚至会使之失效。因此，适用范围受到限制，也无法推广使用。
[0006]4、构建回路加热融冰法。由于传统架空地线与铁塔相连，不易形成串联的电流回路。这种融冰法将架空地线与铁塔之间用绝缘子隔开，并在一端末尾接地。在铺设线路时，增加一根用于融冰的专门线路，用于与架空地线构建一个电流回路。在有覆冰时，在回路某处投入电源，使架空地线和该线路有电流流过，发出热量。这种方法也存在与辅助加热融冰法类似的问题，如温度难以控制、影响信号线工作等。在实验中更发生过因电流过大、温度过高而烧断架空地线的恶性事故，对电力系统安全运行造成严重威胁。因此，也无法大面积推广使用。
[0007]经检索，尚未发现类似本发明的高压输电线路架空地线。
【发明内容】
[0008]本发明的目的就在于提供一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线。在普通高压输电线路架空地线的钢铰线与铝铰线之间，增加了辅助加热导线，并增加了两层分段绝缘护套和内、外导电环。通过两层分段绝缘护套，内、外导电环和辅助加热导线，在内部形成了分段并联电路。平时铝铰线作为地线保护输电线路免遭雷击，如遇低温冻雨天气，可能引起高压输电线路架空地线覆冰，或已覆冰需要自动除覆冰时，在不停电的情况下，将辅助电源加载到钢铰线上，与铝铰线之间产生相对电压，辅助加热导线有电流经过便产生热能，使钢铰线和铝铰线温度升高，达到防止或自动除覆冰的目的。
[0009]本发明的目的是这样实现的。
[0010]本发明是在普通高压输电线路架空地线的基础上，在钢铰线与铝铰线之间，增加了辅助加热导线，并分段增加了两层绝缘护套和内、外导电环；内层护套和内导电环分段包裹在钢铰线上，在两段内层护套之间并联内导电环，分别与钢铰线和辅助加热导线接触；辅助加热导线铰缠于内层护套和内导电环的外面；外层护套和外导电环分段包裹在辅助加热导线的外面，在两段外层护套之间并联内导电环，分别与辅助加热导线和铝铰线接触；铝铰线与信号线铰缠于外层护套和外导电环的外面，成为一体，内部形成了分段并联电路；平时铝铰线作为地线保护输电线路免遭雷击，如遇低温冻雨天气，可能引起高压输电线路架空地线覆冰，或已覆冰需要自动除覆冰时，在不停电的情况下，将辅助电源加载到钢绞线上，与铝铰线之间产生相对电压，辅助加热导线有电流经过便产生热能，使钢铰线和铝铰线温度升高，达到防止或自动除覆冰的目的。
[0011]具体地说，本发明包括钢铰线、内层护套、辅助加热导线、外层护套、铝铰线、内导电环、外导电环和信号线八个部分组成。
[0012]1、钢铰线
钢绞线由多根钢丝铰缠而成；主要用来满足高压线路的架空地线的机械抗拉强度。
[0013]2、内层护套
内层护套由高导热硅橡胶复合绝缘材料制成；分段包裹在钢铰线的外面，主要用来作为钢铰线的分段绝缘层，使其与辅助加热导线分段绝缘。
[0014]3、辅助加热导线
辅助加热导线由多根可产生低温热能的导线铰缠制成；铰缠于内层护套和内导电环的外面，夹在两层护套和内、外导电环之间，通电后可产生低温热能，主要用来给高压输电线路架空地线辅助加热。
[0015]4、外层护套
外层护套由高导热硅橡胶复合绝缘材料制成；分段包裹在辅助加热导线的外面，主要用来作为辅助加热导线的分段绝缘层，使其与铝铰线分段绝缘。
[0016]5、铝铰线
铝铰线由多根铝线相互铰缠而成；铰缠于外层护套的外面,成为一体,主要用来在高空形成地电位，引导雷电击中，从而保护输电线路免遭雷击。
[0017]6、内导电环
内导电环由铝质导线材料制成；环绕于钢铰线的外面，并联于两段内层护套之间，分别与钢铰线和辅助加热导线接触，主要用于使辅助加热导线和钢铰线形成分段并联，并传导辅助加热导线和钢铰线之间的电流。
[0018]7、外导电环
外导电环由铝质导线材料制成；环绕于辅助加热导线的外面，并联于两段外层护套之间，分别与辅助加热导线和铝铰线接触，主要用于使辅助加热导线和铝铰线形成分段并联，传导辅助加热导线和铝铰线之间的电流。
[0019]8、信号线
信号线由光纤、电缆等制成；代替一根或多根铝线，与其他铝线相互铰缠并与铝铰线成为一体；主要用来传递通信讯号。
[0020]本发明的工作原理如下所述。
[0021]本发明是在钢铰与铝铰之间，通过两层分段绝缘护套，内、外导电环及辅助加热导线，形成了分段并联电路；平时铝铰线作为架空地线防止输电线路遭受雷击，当遇到低温冻雨天气，可能引起高压输电线路架空地线覆冰，或已覆冰需要自动除覆冰时，将辅助电源加载到钢铰线上，与铝铰线之间产生相对电压，由于内部存在多个分段并联电路，电流从钢铰线端出发，经过外导电环、辅助加热导线、内导电环、铝铰线、大地、再回到钢铰线端，形成了多个分段并联回路，辅助加热导线有电流经过便产生热能，使钢铰线和铝铰线温度升高，达到防止或自动除覆冰的目的。
[0022]本发明的关键技术创新点如下所述。
[0023]1、本发明是在普通高压输电线路架空地线基础之上，在钢铰线与铝铰线之间增加了辅助加热导线，并增加了两层分段绝缘护套和内、外导电环；辅助加热导线被两层分段绝缘护套和内、外导电环分割成无数小段，且并联在钢铰线与铝铰线之间，形成了分段并联电路；只要在钢铰线与铝铰线之间存在一定的电压，就会有电流经过辅助加热导线并产生热能，大大降低了辅助加热电源的工作电流，提高了辅助加热导线的发热效率，创造出了内部并联辅助加热自动除覆冰架空地线。解决了普通高压输电线路架空地线长距离辅助加热自动除覆冰时，所需的辅助电源电流过大、能耗高、难控制、无法推广应用的技术难题。
[0024]2、本发明将其结构设计为内部双层绝缘分段并联结构。在普通高压输电线路架空地线的钢铰线与铝铰线之间，增加了辅助加热导线，并分段增加了两层高导热绝缘护套和内、外导电环；将内层护套和内导电环分段包裹在钢铰线上，在两段内层护套之间并联内导电环，分别与钢铰线和辅助加热导线接触；辅助加热导线缠绕于内层护套和内导电环的外面；外层护套和外导电环分段包裹在辅助加热导线的外面，在两段外层护套之间并联内导电环，分别与辅助加热导线和铝铰线接触；铝铰线铰缠在外导护套和外导电环的外面，成为一体，使辅助加热导线在钢铰线与铝铰线之间形成了分段并联电路。这种结构还可防止高导热绝缘护套和辅助加热导线在运输、安装中被意外损坏。
[0025]3、本发明所选用的辅助加热导线，直径为0.5毫米时，其电阻值R为13_30k/m，并在额定功率以内，发热时自身表面温度T为40 — IOO0C，超过额定功率时自身发热的最高温度为180°C。原因是:高导热绝缘护套的最高工作温度为200°C ;钢铰线的熔点为1550°C，铝铰线的熔点为660°C;在180°C的情况下，其抗拉强度1350Mpa，较常温的1300Mpa还略有增强。
[0026]本发明具有的优点和积极效果如下所述。
[0027]1、本发明解决了一个关键的技术难题。解决了普通高压输电线路架空地线长距离辅助加热自动除覆冰时，所需的辅助电源电流大、难控制、能耗高、绝缘等级高，无法推广应用的技术难题。这种高压输电线路架空地线内部设计为两层分段绝缘并联结构，大大降低了辅助加热电源的电压等级，提高了辅助加热导线的发热效率。用相对较低的电压和较小的电流进行辅助加热，就可防止或自动除架空地线上的覆冰，又不损害信号线的工作。而普通辅助加热除覆冰时，因钢铰线发热效率低，所用的电压高、电流过大，如果控制失效，钢铰线发热温度过高，容易破坏绝缘护套、信号线和铝铰线，导致辅助加热除覆冰失败；或因钢铰线温度过高，自身软化，机械抗拉强度降低而被拉断，产生重大安全事故；或用电阻作辅助加热导线时，如果电阻发热温度控制失效，温度过高容易破坏绝缘护套、钢芯和铝铰线
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[0028]2、结构独特、工艺简单。本发明将其结构设计为内部双层分段绝缘并联结构，结构独特，但其生产工艺与普通的高压线路的架空地线大部分相同，易于加工。
[0029]3、安全可靠、适用性强。将辅助加热导线和两层分段缘护套设计在与钢铰线与铝铰线铰之间，成为一体。可防止分段绝缘护套和辅助加热导线在运输、安装中被意外损。安全可靠、适用性强。
[0030]4、成本较低、便于推广。辅助加热导线和两层分段高导热绝缘护套，二者均为国产品，成本较低。如果考虑到这种高压线路的架空地线可防止或自动除覆冰，线路上没有了覆冰负荷，导线本身的机械抗拉强度要求和保险系数均可大幅降低，钢铰线的线径可减小，自身重量会减轻，对杆塔等承重构件的承重能力要求也会降低。此举可节约整个输电线路的投资，经济效益和社会效益巨大，具有较为广阔的商业前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明的结构剖面图。
[0032]图2是本发明的工作原理图。
[0033]其中:
I一钢铰线；
2一内层护套；
3一辅助加热导线；
4一外层护套；
5一招铰线；
6—内导电环；
7 —外导电环；
8-信号线。
【具体实施方式】
[0034]一、总体
如图1，本发明包括钢芯(I)、内层护套(2)、辅助加热导线(3)、外层护套(4)、铝铰线
(5)、内导电环(6)、外导电环(7)和信号线(8)。
[0035]钢铰线(I)用内层护套(2)和内导电环(6)作护套，二者分段包裹着钢铰线(I);在两段内层护套(2)之间并联内导电环(6)，分别与钢铰线(I)和辅助加热导线(3)接触；辅助加热导线(3)缠绕于内层护套(2)和内导电环(6)的外面；外层护套(4)和外导电环(7)分段包裹在辅助加热导线(3)的外面，在两段外层护套(4)之间并联内导环(7)，分别与辅助加热导线(3)和铝铰线(5)接触；铝铰线(5)和信号线(8)铰缠在外导护套(4)和外导电环(7)的外面，成为一体。
[0036]二、功能零部件
1、钢铰线(I)与普通高压输电线路架空地线功能相同，可根据不同的需求，将多根钢铰线相互铰缠在一起，主要用来满足架空地线的机械抗拉强度。[0037]2、内层护套(2)由高导热硅橡胶复合绝缘材料制成，分段包裹在钢铰线(I)的外面，主要用于对钢铰线(I)的分段绝缘层。既有较好的导热特性、耐热特性，又有极佳的电工绝缘特性。
[0038]3、辅助加热导线(3)由可产生低温热能且有一定电阻值要求的发热导线制成，可根据发热量的需要，将多根发热导线绞缠于内层护套和内导电环的外面，主要用来给钢铰线和铝铰线辅助加热除覆冰。
[0039]4、外层护套(4)由高导热硅橡胶复合绝缘材料制成，分段包裹在辅助加热导线
(3)的外面，主要用于对辅助加热导线(3)的分段绝缘层。
[0040]5、铝铰线(5)与普通高压输电线路架空地线功能相同，可根据不同需求，将多根铝线与信号线(8)相互铰缠于钢铰线外面，成为一体。
[0041]6、内导电环(6)由普通铝质导线材料制成，环绕于钢铰线(I)的外面，并联于两段内层护套(2)之间，分别与钢铰线(I)和辅助加热导线(3)接触，主要用于使辅助加热导线(3 )和钢铰线(I)分段形成并联。
[0042]7、外导电环(7)由铝质导线材料制成，环绕于辅助加热导线(3)的外面，并联于两段外层护套(4)之间，分别与辅助加热导线(3)和铝铰线(5)接触，主要用于使辅助加热导线(3)和铝铰线(5)分段形成并联。
[0043]8、信号线(8)可为光纤或信号电缆，与铝铰线(5)相互铰缠，成为一体。
【权利要求】
1.种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线， 其特征在于: 钢铰线(I)、内层护套(2)、辅助加热导线(3)、外层护套(4)、铝铰线(5)、内导电环(6)、外导电环(7)和信号线(8),互相铰缠在一起,成为一体。
2.如权利要求1所述的一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线,其中所述的一种辅助加热导线(3)， 其特征在于: 辅助加热导线直径为0.5毫米时，其电阻值R为13-30k/m，并在额定功率以内，其发热时自身表面温度T为40 - 100°C，超过额定功率时自身发热的最高温度不超过180°C。
3.如权利要求1所述的一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线,其中所述的内层护套(2 )和外层护套(4 )，均为高导热硅橡胶复合绝缘材料， 其特性在于: 这种高导热硅橡胶复合绝缘材料既有较好的导热特性、耐热特性，又有极佳的绝缘特性,主要技术特性如下: 表1
4.如权利要求1所述的一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线,其中所述的内层导电环(6)和外层导电环(7)，均为普通铝质导线材料， 其特性在于: 具有普通高压输电线路架空地线铝铰线所用铝质材料的导电性能。
5.如权利要求1所述的一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线,其中所述的一种信号线(8),为一种光纤 其特性在于: 具有传递信号的功能。
6.如权利要求1所述的一种内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线,其中所述的内部并联辅助加热自动除覆冰高压输电线路架空地线的结构设计为内部双层分段绝缘并联结构， 其特性在于: 内层护套(2)和内导电环(6)分段包裹在钢铰线(I)上；在两段内层护套(2)之间并联内导电环(6)，分别与钢铰线(I)和辅助加热导线(3)接触；辅助加热导线(3)缠绕于内层护套(2)和内导电环(6)的外面；外层护套(4)和外导电环(7)分段包裹在辅助加热导线(3)的外面，在两段外层护套(4)之间并联内导环(7)，分别与辅助加热导线(3)和铝铰线(5)接触；铝铰线(5)和信号线(8)铰缠在外导护套(4)和外导电环(7)的外面，成为一体，使辅助加热导线在钢芯与铝铰线之间形成了分段并联电路。
【文档编号】H01B9/00GK103632764SQ201310710338
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月22日 优先权日:2013年12月22日
【发明者】李天昌, 冯霞 申请人:李天昌