架空线路分裂导线防冰除冰装置、子导线间隔棒及系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及架空输电线路的防冰除冰技术领域，提供了一种用于固定安装在架空输电线路分裂导线上的防冰除冰装置。该装置包括基座、电驱动组件、运动部件和储能器件。其中，电驱动组件包括电机和具有设定的分离状态时长的离合机构，电驱动组件通过离合机构驱动运动部件相对于基座产生位移，储能器件设置在基座和运动部件之间蓄积和释放势能。在离合机构接合时，电机输出的作用力通过离合机构驱动运动部件相对于基座产生位移并对储能器件蓄积势能；在离合机构分离时，离合机构切断电机对运动部件的驱动力，蓄积在储能器件中的势能随之被快速释放，释放的势能通过相应地连接部件作用到分裂导线的子导线上，使之产生加速，振落架空输电线路上的覆冰。输电线路上的覆冰。输电线路上的覆冰。

【技术实现步骤摘要】
架空线路分裂导线防冰除冰装置、子导线间隔棒及系统


[0001]本专利技术涉及架空线路分裂导线防冰除冰
，尤其涉及一种基于离合机构与储能器件的架空线路分裂导线防冰或除冰装置，用于分布式固定安装在架空线路分裂导线上。

技术介绍

[0002]架空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。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，架空线路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，将会导致架空线路承载严重过载，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、环保、可操作性、实用性强的防治覆冰的方法。目前，架空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架空输电线路领域备受关注的热点之一。
[0005]架空线路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：温度、湿度以及风速等气象条件，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。诸多固定安装位置除冰装置的专利技术，如：《一种架空线路除冰装置》(CA2444216 A1/CA2444216C/US7310948B2)等，都忽略了此细节。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，综合各方面因素本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种架空线路分裂导线防冰除冰装置，用于固定安装在架空输电线路的分裂导线上，其特征在于，包括基座(1)、电驱动组件(2)、运动部件(3)和储能器件(4)；所述电驱动组件(2)设置在所述基座(1)上，所述电驱动组件(2)包括电机(5)和离合机构；所述离合机构包括输入端、输出端、主动部件和从动部件；所述输入端与所述主动部件连接，所述从动部件与所述输出端连接；所述主动部件与所述从动部件之间有且仅有接合、分离两种互斥、可控的工作状态；当所述主动部件与所述从动部件处于接合状态时，所述主动部件向所述从动部件传递作用力、扭矩或运动；当所述主动部件与所述从动部件处于分离状态时，切断所述主动部件向所述从动部件传递作用力、扭矩或运动；所述主动部件与所述从动部件具有设定的分离状态时长；所述电机(5)的输出与所述输入端连接，所述输出端与所述运动部件(3)连接；所述运动部件(3)与所述基座(1)移动配合，所述电驱动组件(2)通过所述离合机构驱动所述运动部件(3)相对于所述基座(1)产生位移；所述储能器件(4)设置在所述基座(1)和所述运动部件(3)之间，所述基座(1)和所述运动部件(3)分别通过连接部件与分裂导线的不同子导线连接；在所述主动部件与所述从动部件处于接合状态时，所述电机(5)通过所述离合机构驱动所述运动部件(3)相对于所述基座(1)产生位移，以此使得设置在所述基座(1)和所述运动部件(3)之间的所述储能器件(4)蓄积势能；在所述主动部件与所述从动部件处于分离状态时，所述离合机构切断所述电机(5)对所述运动部件(3)的驱动，失去驱动的所述运动部件(3)，在所述储能器件(4)恢复力的作用下，相对于所述基座(1)运动，蓄积在所述储能器件(4)中的势能随之被释放，释放的势能通过所述连接部件作用到分裂导线的子导线上，使之运动并产生加速，进而抖落架空线路上的覆冰。2.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述基座(1)上设有止挡部，所述止挡部设置在所述运动部件(3)相对与所述基座(1)运动的路径上，用于在所述储能器件(4)释放势能时对所述运动部件(3)的运动形成止挡或限位，止挡或限位使得所述运动部件(3)相对于所述基座(1)的运动突然停止，进而使得分裂导线的子导线产生加速度。3.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述基座(1)具有腔体，所述离合机构、所述储能器件(4)和运动部件(3)设置在所述腔体内。4.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，还包括电机控制器，所述电机控制器与所述电机(5)电连接，用于控制所述电机(5)动作，所述动作包括转动、停止及调速。5.根据权利要求4所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述主动部件与所述从动部件的分离状态时长通过所述电机控制器设置。6.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述储能器件(4)为多个。7.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述储能器件
(4)选用弹簧。8.根据权利要求7所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述弹簧为空气弹簧、柱弹簧、板簧、碟簧或扭矩弹簧。9.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述基座(1)与所述运动部件(3)之间蓄积或释放的势能还包括不同子导线之间的张力势能和/或子导线本身的重力势能。10.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述储能器件(4)设置在所述基座(1)和所述运动部件(3)上设置的所述连接部件之间，或设置在不同子导线之间。11.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述离合机构采用操纵离合机构，还包括离合控制单元和位置开关，所述离合控制单元用于控制所述主动部件与所述从动部件接合和分离，所述位置开关设置在所述基座(1)上，用于获取所述运动部件(3)的位置，所述离合控制单元根据位置开关的输出操纵所述主动部件与所述从动部件进入接合或分离状态。12.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述离合机构采用自控离合机构；所述自控离合机构利用所述主动部件或所述从动部件的运动状态和/或本身结构的变化，自行进入接合或分离状态；所述主动部件上设有第一接合部和分离部，所述从动部件上设有第二接合部，当所述第一接合部与所述第二接合部配合时，所述主动部件与所述从动部件进入接合状态，当所述分离部与所述第二接合部配合时，所述主动部件与所述从动部件进入分离状态。13.根据权利要求12所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述主动部件为不完全齿轮，周向依次设有齿牙段和光滑段，所述第一接合部为齿牙段，所述分离部为光滑段；所述从动部件为齿条，所述第二接合部为所述齿条上的齿牙段。14.根据权利要求12所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述主动部件为不完全齿轮，周向依次设有齿牙段和光滑段，所述第一接合部为齿牙段，所述分离部为光滑段；所述从动部件为齿轮，所述第二接合部为所述齿轮上的齿牙部；或者，所述从动部件为齿轮组，所述第二接合部为所述齿轮组输入齿轮的齿牙部。15.根据权利要求13或14所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述主动部件与所述从动部件分离状态时长通过所述不完全齿轮光滑段的弧度大小进行设置。16.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述离合机构为第一离合机构(10)包括第一不完全齿轮(101)和第一齿条(102)；所述主动部件为第一不完全齿轮(101)，所述从动部件为第一齿条(102)；所述主动部件上的第一接合部为第一不完全齿轮(101)的齿牙段，所述主动部件上分离部为第一不完全齿轮(101)的光滑段；所述从动部件上的第二接合部为所述第一齿条(102)上的齿牙部；所述第一不完全齿轮(101)的输入轴为所述输入端，所述第一齿条(102)为所述输出端；所述运动部件(3)设置在所述第一齿条(102)上；所述第一不完全齿轮(101)输入轴与所述电机(5)的输出轴传动连接，所述第一不完全齿轮(101)具有齿牙段和光滑段，当所述
第一不完全齿轮(101)的齿牙段与所述第一齿条(102)配合时，所述主动部件与所述从动部件接合，当所述第一不完全齿轮(101)的光滑段与所述第一齿条(102)配合时，所述主动部件与所述从动部件分离；所述第一离合机构(10)的所述主动部件与所述从动部件的分离状态时长通过第一不完全齿轮(101)光滑段的弧度大小进行设置。17.根据权利要求16所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述第一离合机构(10)还包括第一完全齿轮组，所述第一不完全齿轮(101)与所述第一完全齿轮组的输入齿轮传动连接，所述第一完全齿轮组的输出齿轮与所述第一齿条(102)传动连接。18.根据权利要求11所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述离合机构为第二离合机构(11)，所述第二离合机构(11)包括第一操纵离合机构(15)，以及第一完全齿轮(501)和第二齿条(502)；所述电机(5)的输出轴(51)与所述第一操纵离合机构(15)的所述输入端传动连接，所述第二离合机构(11)所述输出端设置在所述第二齿条(502)上；利用所述第一完全齿轮(501)与所述第二齿条(502)的配合，将所述第一操纵离合机构(15)输出的旋转运动转换成所述第二齿条(502)的直线运动；所述运动部件(3)设置在所述第二齿条(502)上；所述主动部件与所述从动部件的分离状态时长通过所述第一操纵离合机构(15)的所述离合控制单元设置。19.根据权利要求1所述的架空线路分裂导线防冰除冰装置，其特征在于，所述离合机构为第三离合机构(12)包括第二不完全齿轮(103)和卷绕部(105)；所述主动部件为第二不完全齿轮(103)，所述从动部件为一端设有完全齿轮的卷绕部(105)；所述主动部件上的第一接合部为第二不完全齿轮(103)的齿牙段，所述主动部件上分离部为第二不完全齿轮(103)的光滑段；所述从动部件的第二接合部为所述卷绕部(105)一端完全齿轮的齿牙部；所述第二不完全齿轮(103)的输入轴为所述输入端，所述卷绕部(105)卷绕的一端为所述输出端；所述电机(5)的输出与所述第二不完全齿轮(103)的输入轴传动连接，所述卷绕部(105)一端设有完全齿轮并与第二不完全齿轮(103)配合，通过所述第二不完全齿轮(103)驱动卷绕部(105)卷绕柔性牵引绳(8)牵引运动部件(3)产生运动；所述第二不完全齿轮(103)具有齿牙段和光滑段，当所述第二不完全齿轮(103)的齿牙段与所述卷绕部(1...

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