一种防冰除冰装置、间隔棒、绝缘子及系统制造方法及图纸

本公开涉及架空线路或电铁接触网防冰除冰技术领域，提供了一种用于固定安装在架空线路或电铁接触网两个不同电位部件之间的防冰除冰装置。该装置包括串联连接的圆柱凸轮机构和绝缘部件。圆柱凸轮机构包括基座、电机、减速机构、圆柱凸轮、抵触件和伸缩部，圆柱凸轮与抵触件配合的接触面上设有断面台阶，当抵触件越过圆柱凸轮接触面的断面台阶时，因伸缩运动伸缩部位移发生突变，进而使得架空线路塔线体系中或电铁接触网塔网体系中两个不同电位部件之间的张力和/或重力势能发生突变，突变的势能使得架空线路或者电铁接触网产生振动抖落覆冰，达到防冰除冰的目的。达到防冰除冰的目的。达到防冰除冰的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种防冰除冰装置、间隔棒、绝缘子及系统


[0001]本公开涉及架空线路和电铁接触网防冰除冰
，尤其涉及一种基于圆柱凸轮机构与绝缘部件的架空线路防冰或除冰装置，用于分布式固定安装在架空线路或电铁接触网上。

技术介绍

[0002]架空线路和电铁接触网等线路覆冰问题一直是国内外电力系统严重的自然灾害之一。线路重度覆冰会造成倒塔断线等影响电网安全运行的严重问题，覆冰脱落还会引起线路脱冰跳跃，造成导线灼伤、故障跳闸等强迫停运。受气候条件和微地形、微气象以及电网大规模建设的影响，近年来覆冰灾害频繁发生，许多地区因雨雪覆冰引起输电线路的荷重增加，造成倒塔断线、故障跳闸等事件和巨大的经济损失。
[0003]一般来说，导线的覆冰现象是由于一些特定气象原因形成的，其中主要包括：温度、湿度、冷暖空气对流、环流和风速等气象因素。大气中的过冷水滴因没有结晶核而以液态形式存在，极不稳定，当下落到导线上，导线将作为结晶核，同时伴随着热交换的作用，过冷水滴快速凝结并且粘附在导线上，形成覆冰。从形成机理来看，覆冰可以分为如下几种：
①
大气中的水汽在过饱和时附着在导线上，升华凝结后形成放射状的结晶为雾凇，在其形成的过程中，水滴在相互紧密结合前冻结，其内部包含了许多空隙或者气泡，雾凇密度较小，相对松散，与导线的附着力相对较弱。
②
大气中的过冷水滴在导线的迎风面形成清澈光滑透明的覆冰为雨凇，在其形成过程中，水滴在相互紧密结合后冻结，形成的覆冰光滑而紧密，密度大，且与导线的附着力强。
③
过冷水滴在迎风面形成透明与不透明交替重叠或类似毛玻璃的冰层即混合淞，这类覆冰的密度较大，与导线的附着力相对较强。

技术实现思路

[0004]覆冰对架空输电线路的危害主要包括两个方面：一是覆冰厚度大幅超过设计标准，将会导致线路承载严重过载，造成倒塔断线；另一方面是在脱冰过程中，因线路脱冰跳跃造成线路强迫停运，或者因为导线不平衡脱冰造成的导线金具等设备损坏。覆冰的危害有目共睹，人们也努力寻找经济适用、环保、可操作性、实用性强的防治覆冰的方法。目前，输电线路除冰方法主要有：热力融冰、人工或机械除冰、疏水憎水涂层、爆破除冰以及自然被动除冰等方法。此外，电脉冲除冰、滑轮刮铲法、电磁力撞击除冰、机器人除冰和激光除冰等方法也得到了快速发展。这些方法虽各有特点，但目前尚缺乏一种既经济实用又安全有效的除冰方法，这一问题的研究也一直是输电领域备受关注的热点之一。
[0005]架空线路或电铁接触网覆冰需要具备两方面的条件：一类属不可改变或难以改变的条件，如：气象条件，如温度、湿度以及风速等气象因素，显然一旦线路路径确定之后，气象条件几乎无法改变，除非重新选择线路路径，但这将需要付出高昂地代价。另一类则是满足了相应的气象条件后，还需要覆冰层厚度不断增长和累积，即多种因素共同作用下的一定时间跨度的发展过程。这类因素引起的覆冰一定程度可以被用来进行防冰除冰，主要包
括2个方面：
①
大气中的过冷却水滴或者固液混合物附着在导线上必要的热交换过程，没有该过程大气中的过冷却水滴或者固液混合物就无法通过冻结在导线上形成累积效应；
②
导线上的覆冰层之间必须的附着力或粘附力。根据上述分析得出产生覆冰的条件，与之对应防冰除冰工作可以考虑2个方面：
①
破坏大气中的过冷却水滴或者固液混合物附着在导线上所需的热交换过程。常见的方法有临界电流法、光热、电热涂层等热力防冰方法。
②
改变导线上的覆冰层之间必须附着力或粘附力。常见的方法有各类憎水、疏水涂层，各类热力融冰法，各类机械除冰法等。基于上述产生覆冰的条件
②
，研发一种直接在导线覆冰上施加作用力进而破坏覆冰是一种显而易见的常规思路，专利技术一种工作在导线(或架空地线)等电位场(或地电位场)的机械式除冰装置(或机器人除冰装置)是该思路的一种常规实践，这一方面的专利技术也一直是研究的一个热点和难点。机械式防冰除冰装置按照其工作时相对导线(或架空地线)的安装位置是否变化可分为移动式除冰装置与固定安装位置(固定式)除冰装置。移动式除冰装置，通过除冰装置在导线上往复移动的过程中对导线上的覆冰利用机械器件施加作用力破坏覆冰层，实现除冰功能。因为其工作方式简单直接显而易见，目前公开的机械式除冰专利技术大多数集中在移动式除冰装置。但是，该装置实现的困难也是显而易见的，主要包括2个方面：
①
能量供给困难，不论是采取就地取能方式，还是采取更换电池方式，都十分困难；
②
装置跨越架空线路固有障碍的困难以及由此其引起的可靠性问题。固定式除冰装置研究的相对较少，固定式除冰装置主要通过机械振动使得导线产生振动，以此抖落导线上的覆冰。但是，导线上一旦覆冰以后，特别是覆冰为雨凇或混合淞，因为其黏连的十分紧密，如果单纯通过振动导线来破坏覆冰，那么导线振动所需要的振幅(或作用于导线上的力)将会极难实现，加之其除冰的范围非常有限，如果沿架空线路采取分布式安装，所需装置的数量也将会十分巨大，造成经济成本高昂，因此有关采用机械式固定安装位置的防冰除冰装置相关文献数量十分有限。事实上，在覆冰不断累积形成的过程中，存在一个被已有文献忽略的细节，即：在覆冰形成的过程中，虽然过冷却水在导线(或架空地线)上凝结成的覆冰黏连紧密，但是滴落在导线(或架空地线)上的过冷却水在还没有从液体凝结成固体的过程中，较小的振动幅度就能实现较大范围的防冰除冰，用一个相对可以接受能耗水平和装置数量，就可以实现防冰除冰或减轻覆冰的严重程度。通过充分利用导线上覆冰层逐渐增长和累积必须的时间过程，干扰或者破坏覆冰积累的条件或过程，就能够实现防冰除冰或减轻覆冰的严重程度。通过上述对导线覆冰机理和过程的进一步分析可知，移动式除冰装置更多侧重于除冰，是一种事后措施，而固定式安装则可被用于防冰，则可以是一种事中和事前措施，这为采用固定安装位置的防冰除冰方法提供了一种可行的思路。
[0006]基于上述分析，在架空线路或铁路接触网上分布式加装机械式固定安装位置的防冰除冰装置，与传统人工除冰原理类似，具有其可行性，而且相比人工除冰而言，还可以一定程度提高防冰除冰的自动化程度和工作效率。其难点主要聚焦在如何立足于客观条件极端苛刻的实际情况下，专利技术一种低能耗、高效能、高可靠性、高度智能化、且充分兼容现有塔线体系的防冰除冰装置。一般地，机械除冰装置不论是移动式，还是固定式，都必须具备一定的能量供给才能完成其防冰除冰功能，但是因为机械除冰装置与导线(或架空地线)本身都处于同一个等电位场(或地电位场)，所以获取能量不但十分困难，且极其有限。专利技术一种满足现场实际的机械式固定安装位置的防冰除冰装置，必须立足于实际获取能量极其有限的客观约束，不仅需要深入分析覆冰形成的机理和过程，还要综合考虑影响防冰除冰效果
的各种客观因素，只有如此才能充分发挥装置各种工况下的工作效能，综合各方面因素本专利技术的工作主要包括以下6个方面：
①
充分利用从过冷却水滴到凝结成覆冰的时间间隙，重点采取本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防冰除冰装置，用于固定安装在架空线路或电铁接触网，其特征在于，包括圆柱凸轮机构(105)和绝缘部件(106)，所述圆柱凸轮机构(105)的一端与所述绝缘部件(106)的一端连接，所述圆柱凸轮机构(105)的另一端和所述绝缘部件(106)的另一端用于连接在架空线路塔线体系中或电铁接触网塔网体系中的两个不同电位部件之间；所述圆柱凸轮机构(105)包括基座(200)、电机(11)、减速机构、圆柱凸轮(204)、抵触件(201)和伸缩部(1)；所述电机(11)设置在所述基座(200)上，所述减速机构传动连接在所述电机(11)与所述圆柱凸轮(204)之间；所述圆柱凸轮(204)旋转设置在所述基座(200)上，与所述基座(200)和所述抵触件(201)旋转配合；所述抵触件(201)上设有所述伸缩部(1)，所述伸缩部(1)与所述基座(200)移动配合，在所述伸缩部(1)传导的压力或拉力作用下，所述抵触件(201)与所述圆柱凸轮(204)抵触配合；所述圆柱凸轮(204)与所述抵触件(201)配合的接触面上设有断面台阶，所述断面台阶为所述接触面上高度具有落差的结构，所述电机(11)通过减速机构驱动所述圆柱凸轮(204)旋转运动，以使设置在所述抵触件(201)上的所述伸缩部(1)相对于所述基座(200)产生位移，所述位移通过所述绝缘部件(106)使得架空线路塔线体系中或电铁接触网塔网体系中两个不同电位部件之间的张力和/或重力势能蓄积或释放；当所述抵触件(201)越过与所述圆柱凸轮(204)接触面的所述断面台阶时，所述伸缩部(1)相对所述基座(200)的位移发生突变，进而使得架空线路塔线体系中或电铁接触网塔网体系中两个不同电位部件之间的张力和/或重力势能发生突变，突变的势能使得架空线路或者电铁接触网产生振动抖落覆冰，达到防冰除冰的目的。2.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，所述基座(200)与所述伸缩部(1)之间设有弹簧。3.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，所述绝缘部件(106)采用刚性或柔性绝缘材料制造，所述绝缘部件(106)为绝缘子、绝缘子串、绝缘绳、复合绝缘子、支柱绝缘子中的一种或多种的串联和/或并联组成。4.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器与所述电机(11)电连接，用于控制所述电机(11)动作，所述动作包括：转动、停止和调速。5.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，所述圆柱凸轮机构(105)采用导电材料或绝缘材料制造，所述圆柱凸轮机构(105)数量为一个或多个，串联和/或并联连接。6.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，所述圆柱凸轮机构(105)和/或所述绝缘部件(106)的数量为一个或多个，所述多个圆柱凸轮机构(105)与多个绝缘部件(106)以任意顺序串联连接，设置在架空线路塔线体系中或电铁接触网塔网体系中两个不同电位的部件之间。7.根据权利要求6所述的防冰除冰装置，其特征在于，还包括控制模块，所述控制模块用于控制多个圆柱凸轮机构(105)以设定的时序和/或频率动作。8.根据权利要求1所述的防冰除冰装置，其特征在于，所述圆柱凸轮机构(105)的所述基座(200)具有腔体，所述圆柱凸轮(204)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宇，王磊，任春光，张佰富，赵震，冯杰，
申请(专利权)人：李荷泉，
类型：发明
国别省市：