一种非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置的制作方法

本实用新型涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展，各行各业对电力供应的稳定性要求越来越高。为了电力系统的安全稳定运行，越来越多的气象监测、覆冰监测、视频监测等附属装置被安装于输电线路。

目前，输电线路附属装置的供电主要是通过光伏发电和蓄电池相结合的模式进行供电。光伏发电受环境因素影响大，在雨雪、大雾等恶劣气候环境下，光伏发电的电量不能满足各装置长期运行的要求。因此为保障恶劣气候条件下的供电稳定性，通过蓄电池为检测装置供电。目前输电线路附属装置用蓄电池主要是铅酸蓄电池或者镉镍蓄电池，但是这两类蓄电池的正常使用寿命短，光伏发电和蓄电池供电模式从长期运行角度考虑，存在维护工作量大的缺点。此外，供电装置安装于输电杆塔，遭受雷击的可能性较大。目前的供电装置缺少雷击保护的功能，一旦遭受雷击，供电装置极易损坏。

在现有技术中，实用新型专利201520654277.6公开了一种避雷线高压取电系统。该系统的取电装置防雷性能是将杆塔与避雷线间的绝缘子作为保护间隙，不能满足装置防雷需求。此外，该系统未详细说明取电装置的详细电路工作原理。实用新型专利201720466905.7公开了一种用于输电线路的在线取能装置，该装置防雷功能通过设置防雷退耦器、可调间隙和电源防雷器实现。但是该实用新型专利并未详细描述电源防雷器等核心部件的具体电路及工作原理。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置，该装置既能够实现稳定供电的需求，又具备防护雷击损坏的特点。

本实用新型采用以下方案实现：一种非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置，其特征在于：包括非线性稳压补偿电抗器Lt、串联防雷电抗器Ls、第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2；

所述非线性稳压补偿电抗器Lt、串联防雷电抗器Ls与外部避雷器感应电压U0和内阻抗Z0形成串联补偿电路；所述内阻抗Z0的一端与串联防雷电抗器Ls的一端、第一压敏电阻Rv1的一端相连；所述串联防雷电抗器Ls的另一端与第二压敏电阻Rv2的一端、串联防雷电抗器Ls的一侧线圈的一端相连；所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2的另一端、串联防雷电抗器Ls的一侧线圈的另一端均与感应电压U0的一端相连；所述感应电压U0的另一端与内阻抗Z0的另一端相连；串联防雷电抗器Ls的另一侧线圈的两端与外部负载相连。

进一步的，所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的铁芯材料采用低损耗电工铁芯或非晶合金铁芯。所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的磁路结构采用无气隙、固定或可调式串联气隙磁路结构。

所述非线性稳压补偿电抗器Lt根据所供电功率要求，所需功率较小时，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，使装置电路处于非谐振状态。所需功率较大时，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，使装置电路处于谐振或者接近谐振状态，此时所供电的装置可获得最大功率。

进一步的，所述串联防雷电抗器Ls的电感值远小于所述非线性稳压补偿电抗器Lt的电感值。所述串联防雷电抗器Ls起到抑制雷电波陡度与幅值的作用。另外，所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的本体采用固体浇注、胶体浇注或液体浸渍等方式进行固定和密封，以确保长期可靠稳定运行。

进一步的，所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2均为非线性电阻器；当存在雷电侵入波时，所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2均处于低阻值状态，近似于短路。雷电流经所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2分流，而不经过所述非线性稳压补偿电抗器Lt。通过在串联防雷电抗器前、后两端设置两组压敏电阻，确保了装置不被雷电侵入波损害。

该取电装置在应用时，需将避雷线与杆塔跳线解开，由于静电感应原理，此时避雷线处于高电位，并作为电源供电。本实用新型的基本原理是根据输出功率的不同，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，令装置电路处于谐振或者非谐振状态，输出所需的功率串联防雷电抗器的主要作用是抑制雷电波陡度与幅值，压敏电阻的主要作用是分流雷电流，串联防雷电抗器和压敏电阻综合应用能够有效地防护雷击损坏。

相较于现有技术，本实用新型装置供电稳定性、可靠性高，不仅不受天气、环境等外界干扰影响，还具备防护雷击的功能。

附图说明

图1为非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实施例提供一种非线性稳压补偿输电线路避雷线取电装置，其特征在于：包括非线性稳压补偿电抗器Lt、串联防雷电抗器Ls、第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2；

所述非线性稳压补偿电抗器Lt、串联防雷电抗器Ls与外部避雷器感应电压U0和内阻抗Z0形成串联补偿电路；所述内阻抗Z0的一端与串联防雷电抗器Ls的一端、第一压敏电阻Rv1的一端相连；所述串联防雷电抗器Ls的另一端与第二压敏电阻Rv2的一端、串联防雷电抗器Ls的一侧线圈的一端相连；所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2的另一端、串联防雷电抗器Ls的一侧线圈的另一端均与感应电压U0的一端相连；所述感应电压U0的另一端与内阻抗Z0的另一端相连；串联防雷电抗器Ls的另一侧线圈的两端与外部负载相连。

在本实施例中，所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的铁芯材料采用低损耗电工铁芯或非晶合金铁芯。所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的磁路结构采用无气隙、固定或可调式串联气隙磁路结构。另外，所述非线性稳压补偿电抗器Lt中的本体采用固体浇注、胶体浇注或液体浸渍等方式进行固定和密封，以确保长期可靠稳定运行。

所述非线性稳压补偿电抗器Lt根据所供电功率要求，所需功率较小时，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，使装置电路处于非谐振状态。所需功率较大时，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，使装置电路处于谐振或者接近谐振状态，此时所供电的装置可获得最大功率。

在本实施例中，所述串联防雷电抗器Ls的电感值远小于所述非线性稳压补偿电抗器Lt的电感值。所述串联防雷电抗器Ls起到抑制雷电波陡度与幅值的作用。

在本实施例中，所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2均为非线性电阻器；当存在雷电侵入波时，所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2均处于低阻值状态，近似于短路。雷电流经所述第一压敏电阻Rv1以及第二压敏电阻Rv2分流，而不经过所述非线性稳压补偿电抗器Lt。通过在串联防雷电抗器前、后两端设置两组压敏电阻，确保了装置不被雷电侵入波损害。

该取电装置在应用时，需将避雷线与杆塔跳线解开，由于静电感应原理，此时避雷线处于高电位，并作为电源供电。本实用新型的基本原理是根据输出功率的不同，调节非线性稳压补偿电抗器电抗值，令装置电路处于谐振或者非谐振状态，输出所需的功率串联防雷电抗器的主要作用是抑制雷电波陡度与幅值，压敏电阻的主要作用是分流雷电流，串联防雷电抗器和压敏电阻综合应用能够有效地防护雷击损坏。

具体地，当取能装置接入外部电路时，装置内部的非线性电抗Lt连同Ls与外部电路的U0、Z0形成串联补偿电路，使电路中的电抗器Lt进入临界饱和状态，并因非线性电感脱谐而稳定在一个合适的工作状态，不会产生过高的电压和电流，同时在一、二次侧产生一个接近平顶的梯形波或方波。当二次侧接入负载电阻时，则可输出一定的有功功率供外部负载使用，输出功率大小取决于非线性电抗器参数，如磁路饱和点以及电抗器线圈的绝缘水平等。

根据所供电功率要求，所需功率较小时，调节非线性稳压补偿电抗器Lt电抗值，使所述装置电路处于非谐振状态。所需功率较大时，调节非线性稳压补偿电抗器Lt电抗值，使所述装置电路处于谐振或者接近谐振状态，此时所供电的装置可获得最大功率。

当取电装置正常运行时，压敏电阻Rv1、Rv2处于高阻值状态，近似于断路。串联防雷电抗器Ls电抗值小于非线性稳压补偿电抗器Lt电感值，Ls分压电压远小于Lt所承担电压，不影响取电装置输出功率。

当存在雷电侵入波时，压敏电阻Rv1、Rv2处于低阻值状态，近似于短路，雷电流经过Rv1、Rv2分流和限制，而不经过非线性稳压补偿电抗器Lt。串联防雷电抗器Ls起到抑制雷电波陡度与幅值的作用。Ls、Rv1、Rv2结合应用，有效地防护取电装置不被雷击损坏，确保装置长期可靠运行。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。