输电线路架空避雷线线损能量利用系统及防雷保护装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统及防雷保护装置；所述输电线路架空避雷线线损能量利用系统，令2条避雷线为第一避雷线和第二避雷线，其中第一避雷线直接与输电线路上的每根杆塔连接，第二避雷线分别与第一杆塔直接连接、与第N杆塔之间串接能量提取装置、与其它杆塔之间通过带放电间隙的绝缘子连接，使得第一避雷线、第一杆塔、第二避雷线、能量提取装置、第N杆塔构成线损能量利用回路；所述的能量提取装置包括变压器，变压器的初级线圈与第二避雷线串联，变压器的次级线圈输出电压给负载。通过采用本实用新型专利技术系统，能够将避雷线上的线损能量利用起来为输电线路的智能化提供低电位安装的安全电能，并且定量的将线损能量计算出来，根据负载类型进行合理的利用。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于高压输电线路领域，具体涉及一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统及防雷保护装置。
技术介绍
建设智能电网是电力系统未来的发展趋势，其中输电线路的智能化建设是电力系统的重要组成部分。在输电线路智能化建设过程中首先要面临的问题就是如何在高压高电磁场环境下给智能化设备提供稳定的电源。现有的供电方式例如太阳能加蓄电池，太阳能与风能混合充电，高压相线上的感应取电方式等，均存在供能稳定性差，维护成本高，施工安装难度大等问题，不能满足目前的发展需求，那么制作一种稳定性高、免维护且低电位安装的供电装置就十分有必要。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是：提供一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统及防雷保护装置，将避雷线上的线损能量利用起来为输电线路的智能化提供低电位安装的安全电能。本技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统，其特征在于：令2条避雷线为第一避雷线和第二避雷线，其中第一避雷线直接与输电线路上的每根杆塔连接，第二避雷线分别与第一杆塔直接连接、与第N杆塔之间串接能量提取装置、与其它杆塔之间通过带放电间隙的绝缘子连接，使得第一避雷线、第一杆塔、第二避雷线、能量提取装置、第N杆塔构成线损能量利用回路；所述的能量提取装置包括变压器，变压器的初级线圈与第二避雷线串联，变压器的次级线圈输出电压给负载。按上述方案，所述的能量提取装置设有外部结构防雷保护模块与内部电路镜像防雷保护模块。按上述方案，所述的能量提取装置还包括与变压器次级线圈连接的整流滤波电路、电源管理电路、大功率缓冲输出模块、内部多级防雷保护模块和用于提供负载所需电压的DC/DC模块。按上述方案，所述的能量提取装置还包括充电电路和充电电池。一种用于权利要求1所述的输电线路架空避雷线线损能量利用系统的防雷保护装置，其特征在于：它包括设置在变压器初级线圈两端各一个的绝缘端子，每个绝缘端子的底部通过带通孔的连接柱连接有间隙调节端子，间隙调节端子上设有滑动槽，滑动槽与所述的连接柱的通孔通过固定螺栓连接。本技术的有益效果为：通过采用本技术系统，能够将避雷线的线损能量利用起来为输电线路的智能化提供低电位安装的安全电能，从而使得安装人员在对输电线路进行改造和安装能量提取装置时不会有触电的伤害，将这些线损能量提供给视频系统、信号传输系统等智能化设备，不会对高压输电线路的传输造成影响和干扰；另外，防雷保护装置能够为本技术系统提高安全性。附图说明图1为本技术一实施例的系统结构示意图。图2为本技术一实施例的等效电路图。图3为本技术一实施例的电气拓扑图。图4为本技术一实施例的负载的伏安曲线图。图5为本技术一实施例中防雷保护装置的绝缘端子结构图。图6为本技术一实施例中防雷保护装置的间隙调节端子结构图。图中：1-第一杆塔，2-第N杆塔，3-第二避雷线，4-第一避雷线，5-带放电间隙的绝缘子，6-绝缘端子，7-连接柱，8-间隙调节端子，8-1-滑动槽。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步说明。输电线路的架空避雷线长距离平行于相导线上方，通过杆塔形成闭环空间。相导线上的交变电流会在空间形成交变磁场，从避雷线上等效看去，磁场会切割一个空间闭合平面，根据麦克斯韦原理，架空避雷线上会感生电动势，最终形成电流。对于只有单根架空避雷线(单地单接)，且在每个挡距直接接地的线路，电磁感应电流通过避雷线和大地形成环流，造成电能损耗△ED1d。而对于双架空避雷线，且两边直接接地的线路(双地双接)，除了上述大地环流的电能损耗之外，还有存在通过两根避雷线之间的空中环流，造成电能损耗△ED2h。我们这里提到的电能损耗，就是本文中提到的架空避雷线上的线损。对于目前的电网输电线路上，在条件允许的情况下，一般都采用单点接地方案，即“双地单接”，目的就是为了降低线损。这时，损耗就和“单地单接”一样，只有△ED1d。以上说明避雷线确实存在感应能量，那么这个能量在实际环境下能体现出多大，又是通过怎样的办法去提取这样的能量最终为我们所用是本专利申请阐述的重点。本技术提供一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统，如图1所示，令2条避雷线为第一避雷线4和第二避雷线3，其中第一避雷线4直接与输电线路上的每根杆塔连接，第二避雷线3分别与第一杆塔1直接连接、与第N杆塔2之间串接能量提取装置、与其它杆塔之间通过带放电间隙的绝缘子5连接，使得第一避雷线4、第一杆塔1、第二避雷线3、能量提取装置、第N杆塔2构成线损能量利用回路；所述的能量提取装置包括变压器，变压器的初级线圈与第二避雷线3串联，变压器的次级线圈输出的电压经过整理后与负载连接，如图3所示。所述的能量提取装置两端设有防雷保护装置，内部还可以设置电路镜像防雷保护模块，用于抑制雷击时的大电流冲击。其中防雷保护装置如图5和图6所示，它包括设置在变压器初级线圈两端各一个的绝缘端子6，绝缘端子的底部通过带通孔的连接柱7连接有间隙调节端子8，间隙调节端子8上设有滑动槽8-1，滑动槽8-1与所述的连接柱7的通孔通过固定螺栓连接，间隙调节端子8通过滑动槽8-1滑动，从而调节两个间隙调节端子8之间的距离。实际输电线路上，架空避雷线与杆塔间往往安装了带放电间隙的绝缘子。在避雷线遭受雷击时可通过空气间隙与铁塔形成泄能回路，将能量泄放到大地起保护作用。我们在能量提取装置输入端口设计了一套空气间隙可调节的防雷保护措施，通过滑动并固定带滑动槽的间隙调节端子8，控制输入端口(即变压器初级线圈两端)处的空气间隙，在电源遭受雷击时，首先通过空气放电到大地，将大部分能量经外部铁塔泄放，然后再进入电源内部通过防雷器等防雷保护措施进行再次防雷处理，直击雷产生的大冲击电流在进入电源设备前得到有效的衰减。在内部电路中，采用镜像保护处理，视输出端在感应雷击的一瞬间也为一个输入端口，在电路设计中将实际的电源输入端和输出端的多重防雷保护设计做镜像设计处理，有效保障能量提取装置的可靠工作，同时保证了供给负载的电压是一个低残压的直流输出，不至于损坏负载设备。进一步优选的，所述的能量提取装置还包括与变压器次级线圈连接的整流滤波电路和用于提供负载所需电压的DC/DC模块。所述的能量提取装置还可以包括充电电路和充电电池。经过隔离变压器输入至整理滤波模块，经过BOOST-BUCK电路对电源进行控制，同时配备充电模块可供外部电池充电，最后经过DC/DC模块输出负载所需的直流电压。装备内部还具备实时采样供能，对数据进行存储，可通过GSM通信模块反馈所需的数据。上述输电线路架空避雷线线损能量利用系统的线损能量计算方法，包括以下步骤：S1、建立空间坐标系，其中铁塔与大地的焦点为坐标原点，铁塔所在平面的水平方向为x轴，铁塔所在平面的竖直方向为y轴，z轴与三相导线延伸方向平行；S2、计算静磁场；S3、根据避雷线和三相导线在直角坐标系中的坐标，以及相电流的有效值，分别计算三相导线的相电流向量值；S4、根据三相导线的位置和相电流向量值，分别求三相导线对线损能量利用回路构成的平面产生的磁通量，然后相加得到各相导线产生的总磁通量；S5、根据各相导线产生的总磁通量，及角频率，得到正弦状态下单位长度的感应电动势；再根据第一、第二避雷线的长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统，其特征在于：令2条避雷线为第一避雷线和第二避雷线，其中第一避雷线直接与输电线路上的每根杆塔连接，第二避雷线分别与第一杆塔直接连接、与第N杆塔之间串接能量提取装置、与其它杆塔之间通过带放电间隙的绝缘子连接，使得第一避雷线、第一杆塔、第二避雷线、能量提取装置、第N杆塔构成线损能量利用回路；所述的能量提取装置包括变压器，变压器的初级线圈与第二避雷线串联，变压器的次级线圈输出电压给负载。

【技术特征摘要】
1.一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统，其特征在于：令2条避雷线为第一避雷线和第二避雷线，其中第一避雷线直接与输电线路上的每根杆塔连接，第二避雷线分别与第一杆塔直接连接、与第N杆塔之间串接能量提取装置、与其它杆塔之间通过带放电间隙的绝缘子连接，使得第一避雷线、第一杆塔、第二避雷线、能量提取装置、第N杆塔构成线损能量利用回路；所述的能量提取装置包括变压器，变压器的初级线圈与第二避雷线串联，变压器的次级线圈输出电压给负载。2.根据权利要求1所述的一种输电线路架空避雷线线损能量利用系统，其特征在于：所述的能量提取装置还...

【专利技术属性】
技术研发人员：管保安，王递进，袁彪，
申请(专利权)人：武汉泰可电气股份有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北;42