专利名称：架空电线覆冰除冰装置的制作方法
技术领域：
架空电线覆冰除冰装置
技术领域：
本实用新型涉及一种除冰装置，特别涉及架空电线覆冰除冰装置。背景技术：
《电网建设新技术》(中国电力出版社，2005)书在'输电线路舞动研究与治理'一文中 介绍了在我國南起湖南、北至吉林的广大地区，覆冰电线在风的激励下会诱发舞动，舞动幅 度可达10米以上，轻者发生闪络、跳闸，重者发生金具及绝缘子损坏、电线断股、断线、甚 至倒塔，造成重大电网事故；我国南方多个省市的输电线路大多是按照轻冰区标准设计的， 在2008年的雨雪冰冻灾害中因电线覆冰遭受重创甚至毁灭性破坏；电线覆冰还会在自然脱落 时引起电线向上反弹的跳蹦，发生闪络、跳闸、金具和绝缘子损坏甚至电线断股、断线等事 故。
该书指出了在架空电线上布置偏心重锤、阻尼器、失谐摆等防舞装置能减少舞动的危害, 其不足之处是不能消除舞动；宁夏固原供电局曾使用特设变压器或发电机供给与系统断开的 覆冰线路的短路电流、使架空电线发热来融化电线覆冰的方法(网上文摘《供电线路大电流 融冰的实践》)，其不足之处是电流不稳定、随时有烧毁线路的危险；中国专利公开号 CN9610828S.7，
公开日1997年3月12日，发明创造的名称为减小冰与飞机表面粘附及飞机 表面除冰方法，该申请案提供一种减小冰的粘附性的二醇基除冰剂组合物，对冰粘附作用的 控制源自在除冰的表面上保留一层组合物膜而干扰了新冰的粘附性，其不足之处是含有水分 的二醇基除冰剂组合物在长时间通电的架空电线上会失去效力，不适合架空电线除冰；《电力 系统》(科学出版社，2001，[日]正田英介主编)第三章'输电设备， 一文中介绍了一种带 凸楞的难着雪电线，这种电线因有突起，积雪只能沿一定方向发展，当平衡被破坏，则积雪 下落，自动完成除雪工作，其不足之处是仅限于外表带绝缘层的电线和餘去粘附力小、比较 干燥的积雪，当雨雪颗粒小、水分多、粘附力大时，带凸楞的电线只会促进覆冰的成长，起不到自动除冰的作用。
目前普遍提高电力线路的设防标准是不太现实的，在历次的雨雪冰冻天气中，同样的电 线覆冰对穿雨凇、冻雨、横穿风口、江河湖面地带的架空线路以及海拔落差较大、铁^两边 受力严重不对称的架空线路破坏尤其严重，如何在不重建上述现有架空线路情况下提高其应 对电线覆冰的能力，是我们迫切需要去解决的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是克服现有的技术的缺点，提供一种适用除去架空电线覆 冰的结构简单、使用安全方便的装置。
本实用新型除冰构想是集中加热覆冰与架空电线接触的部分表面、使覆冰从部分接触 表面优先融化，覆冰在重力作用下不断下降，直到脱出架空电线。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用下述的技术方案在需要电线覆冰的区壤，预 先在架空电线的表面设置至少一条导线，该导线由内部的电热材料和外部的绝缘材料枸成， 该绝缘材料是热的良导体，该导线有电源，该导线与该电源之间设置至少一个开关。
采用上述技术方案，本实用新型提供的架空电线覆冰除冰装置的有益效果有1權据需 要主动除去架空电线覆冰，消除舞动、避免铁塔倒塌、避免大的跳蹦事故。2该装置由导线 和电源构成，结构简单，安全方便，可重复使用。
图1是架空电线覆冰的形成原理图2是本实用新型的构成示意图3是图2的A—A剖视图4 (a)、图4 (b)和图4 (c)是本实用新型融冰示意图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本实用新型作进一步详细描述
图l中，架空电线l由内部的钢线3和外部的铝线2绞合而成，由雨雪形成的糧冰4先在架空电线1的表面的上部形成并逐渐围绕电线1转动、成长，形成越来越粗的圆筒状。
图2中，导线5的内部是电热材料8，外部是绝缘体6，导线5由夹具7固定在架空龟线 1朝上(与重力方向相反)的表面上，因为导线5的热膨胀系数与架空电线1不同，为避免 导线5在环境温度变化时承受额外的力，夹具7的一部分夹紧架空电线1，夹具7的另一部 分与导线5外表面留有空隙，保证导线5至少沿长度方向上有自由度，同时导线5在,塔 处留有相应长度的盈余，电源9与导线5由控制开关10来控制，除非架空电线1停止输电工 作，电源9与导线5总处于断开状态，电源9可以是原电网电源，也可以是由发电机作为电 源。
图3是本实用新型在单条架空电线上的除冰原理图，架空电线1上A、 B两处之f^"覆 冰4，导线5朝上设置在架空电线1上，电源9在A处，在确保架空电线l停止输电工作的 情况下闭合控制开关IO,将B处短路以形成回路，这时电热材料8开始产生热能，热饞由绝 缘体6向四周传递。因为绝缘体6分别与覆冰4和铝线2接触，而铝线2的导热系数^K的 导热系数之比为203.5: 2.3,所以刚开始铝线2接受了绝缘体6大部分热能，因铝线2的热 传递，架空电线l开始发热，与架空电线1接触的覆冰4内表面融化成水膜11,与绝缘体6 接触的覆冰4内表面融化成水膜12,随着热能的持续供给，水膜11和水膜12沿架空电线1 及导线5周向连通并形成腔体13，架空电线1与绝缘体6被腔体13所包围。继续加热，腔 体13的体积开始增加，腔体13内水的温度升高并接近一致，绝缘体6的热能开始重新分配, 因为离热源绝缘体6近的冰优先受热，所以这部分冰融化速度加快，覆冰4外表面与,体 6之间的厚度不断变薄，在重力作用下覆冰4不断下降，当绝缘体6露出覆冰4的外表面时， 腔体13产生一个朝上的通道14,通道14的宽度接近架空电线1外径时，稷冰4就会在重力 的作用脱出架空电线1掉落。除冰完毕，断开B处短路点，断开控制开关10和电源之间的 联接，检查除冰线路及金具、绝缘子，在安全的前提下，切换到原来的高压系统，恢复高压 输电工作。
本技术方案所融化的冰的厚度为覆冰4的厚度，所融化的冰的宽度稍大于架空电线1的 外径，这部分冰不足覆冰4的一半。
图4中，覆冰4使架空电线1产生了一定的刚性扭转使得导线5不再处于朝上的位置， 但随着加热的进行和腔体13 (充满了水)的形成，架空电线l的刚性扭转得以恢复，并带动 导线5恢复到原来朝上的位置继续融冰。当导线5不是朝上设置而是缠绕设置在架空电线1
5上时，导线5总有一部分在融冰过程中总处于不朝上的任意位置，随着腔体13的形成，覆冰 4的融化仍然是趋向于靠近绝缘体6的部分，当绝缘体6露出覆冰4的外表面形成通道14时， 腔体13内的水通过通道14洒落下来，覆冰4的质量减轻并在重力下下降，并与架空电线1 及绝缘体6相接触，继续融冰直到覆冰4脱出架空电线1。
架空电线1的温度超过一定限度，就影响电线的诸性能，比如抗拉强度下降。通常规定 架空电线1的温度不能超过夏季连续使用的最高线温度90'C、事故短路时容许线温度120°C。 本技术方案中，架空电线1所受的热能不断被覆冰4所吸收，在架空电线1的线温度达到90 'C前，覆冰4已经脱落，这时候即便架空电线1在控制开关10未断开前继续受热，架空电线 1周围的寒冷空气有散热作用，架空电线1的线温度是安全的。
在《先进结构材料》(化学工业出版社，2005) —书第3章106~107页介绍了工程陶瓷氮 化硼是热的良导体，热导率与不锈钢相当，氮化硼又是电的^fe缘体，它的击穿电压是氧化铝 的4~5倍，介电常数是氮化铝的1/2，它的密度为2.27克/立方厘米，是最轻的陶瓷材料，可 用来做超高压电线的绝缘材料。绝缘体6可以选用氮化硼；如果绝缘体6设计截面为0.21平 方厘米的中空形状，则计算重量约为47千克/千米，是型号为185/25平方奄米的钢芯铝绞计 算重量的6.7%。
夹具7可以选用氮化硼。绝缘体6的接头处可以做成短套管过渡。考虑到绝缘体6和夹 具7是韧性低的工程陶瓷，在跨越金具或绝缘子时不应受力，以避免不可预测的突然性新裂。
因导线5的存在，致使架空电线1变成非圆截面，为减低架空电线1因此产生舞动的几 率，导线5可以做成与架空电线1的接触表面相吻合的形状。
为避免电热材料8断裂造成上述除冰装置失效，电热材料8最好是并联的2条电热丝。
设需要除去110千伏，标称截面为185/25平方毫米架空电线l上的覆冰4，三相短路点 距电源端10千米，覆冰4厚度15毫米，电线外径18.9亳米，冰的密度0.9克/立方厘米，计 算可得单条架空电线覆冰的质量是14370千克，按本技术方案仅需融化一半质量即7185千克 的冰，冰的溶解热是333.5千焦/千克，需要2396198千焦的热能，电能转换成热能的效率通 常在90%以上(这里取90%)，假设融冰过程散热30%,计算可得需要3803488千焦的电能 (即1056.5度电)才能满足融冰的需要；如果电源9的输出电压为110千伏，电热材料8选 取直径为5毫米的常用铁铬铝合金丝，每米电阻为0.07232欧姆(20X:), 10千米的电阻为 723.2欧姆，理论上导线5的电流为152.1安培，4分钟产生4015440千焦的电能，可以满足除去覆冰4的需要。
本实用新型可以方便布置在新建和更换的架空电线上，视天气情况，主动除,架空电线 覆冰，预防舞动、铁塔倒塌、跳蹦等电力事故。
权利要求1. 一种架空电线覆冰除冰装置，由架空电线、导线、电源、开关组成，其特征是所述导线设置在所述架空电线上，所述导线由内部的电热材料和外部的绝缘体构成。
2. 根据权利要求1所述的架空电线覆冰除冰装置，其特征是，所 述导线朝上设置在所述架空电线上。
3. 根据权利要求1所述的架空电线覆冰除冰装置，其特征是，所 述导线是与所述架空电线接触表面相吻合的形状。
4. 根据权利要求1所述的架空电线覆冰除冰装置，其特征是，所 述绝缘体是氮化硼。
5. 根据权利要求1所述的架空电线覆冰除冰装置，其特征是，所 述电热材料是并联的两条电热丝。
专利摘要本实用新型公开了一种架空电线覆冰除冰装置，由架空电线、导线、电源、开关组成，其导线直接设置在架空电线上，导线由内部的电热材料和外部的绝缘体构成。本实用新型的优点是结构简单，主动除去架空电线覆冰，预防舞动、铁塔倒塌、跳蹦等电力事故。
文档编号H02G7/16GK201260057SQ20082004634
公开日2009年6月17日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者魏登军 申请人:魏登军