專利名稱：一種自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)涞闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)輸電線路中的避雷線拓?fù)?，尤其是自適應(yīng)接地的避雷線融冰 拓?fù)洹?br> 背景技術(shù)：
電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國家能源安全和國民經(jīng) 濟(jì)命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展和人們的日常生活都 越來越緊密地同電力工業(yè)聯(lián)系在一起，保證電力供應(yīng)的持續(xù)、穩(wěn)定就顯得尤為重要。由于電 網(wǎng)受到系統(tǒng)內(nèi)外各種因素影響造成的電力供應(yīng)中斷，往往造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響 人們正常生活。2008年初，我國南方大部分地區(qū)經(jīng)歷了歷史上罕見的低溫雨雪冰凍天氣。導(dǎo)致輸 電線路大面積覆冰，電力設(shè)施嚴(yán)重受損，造成大面積停電。僅此災(zāi)害就導(dǎo)致國家電網(wǎng)公司所 轄電網(wǎng)直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)104. 5億元。冰雪災(zāi)害對供電輸電線路的影響主要在絕緣和重力荷載兩個方面前者嚴(yán)重時甚 至發(fā)生冰閃短路，造成線路跳閘；后者嚴(yán)重時會造成線路斷線、桿塔倒伏及引發(fā)大面積停電 事故等巨大破壞，且受損電網(wǎng)往往難以在短時間內(nèi)恢復(fù)。由于氣象原因?qū)е戮€路覆冰難以 自行消融時，為了防止大面積停電事故的發(fā)生，需要人工干預(yù)對線路覆冰進(jìn)行清除。目前，對輸電導(dǎo)線的除冰技術(shù)手段較多，大體上可分為機(jī)械外力除冰和大電流熱 力融冰兩大類，這兩類除冰技術(shù)無論是理論研究還是工程實踐上都已取得了豐富的成果。 尤其是大電流熱力融冰以其安全高效的優(yōu)點，越來越得到廣泛的應(yīng)用。高壓輸電線路除輸電導(dǎo)線外一般還配有避雷線，避雷線在低溫雨雪冰凍條件下也 與輸電導(dǎo)線一樣也會發(fā)生覆冰現(xiàn)象。避雷線覆冰較輸電導(dǎo)線覆冰的嚴(yán)重性在于避雷線架 設(shè)于輸電導(dǎo)線上方，等重量覆冰時其對桿塔的載荷力矩大于輸電線路；避雷線為了達(dá)到防 雷目的需通過桿塔接地，無法直接通入大電流進(jìn)行融冰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有自適應(yīng)接地功能的避雷線融冰拓?fù)?，使避雷線能在 不進(jìn)行融冰操作時可靠接地，融冰操作時通入直流電流即可自動脫離接地運行。本發(fā)明的自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)洌涮卣魇前煽仉娏髟?、刀閘、直流 電流傳感器以及安裝在每根桿塔上的2臺直流控制接觸器和2只避雷線絕緣子?？煽仉娏?源的正極通過刀閘與第一根避雷線首端相連，負(fù)極通過刀閘與第二根避雷線首端相連，第 一、第二兩根避雷線末端短接，直流電流傳感器安裝在兩根避雷線的短接點上；每臺直流控 制接觸器包括線圈、主觸頭和2個對地的保護(hù)間隙，2個對地的保護(hù)間隙分別位于線圈兩 側(cè)；第一臺直流控制接觸器的線圈與第一根避雷線串聯(lián)，該線圈的動作電流方向與可控電 流源的輸出電流方向一致，第一臺直流控制接觸器主觸頭的一端與該接觸器線圈的動作電 流輸出端相連，主觸頭的另一端與桿塔相連并接地；第二臺直流控制接觸器的線圈與第二
3根避雷線串聯(lián)，該線圈的動作電流方向與可控電流源的輸出電流方向一致，第二臺直流控 制接觸器主觸頭的一端與該接觸器線圈的動作電流輸入端相連，主觸頭的另一端與桿塔相 連并接地。第一只避雷線絕緣子一端連接第一根避雷線，另一端連接桿塔并接地；第二只避 雷線絕緣子一端連接第二根避雷線，另一端連接桿塔并接地。本發(fā)明的有益效果在于自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)渲械谋芾拙€可以在進(jìn)行融冰作業(yè)時自動脫離接地， 簡單可靠；采用直流電流對避雷線進(jìn)行融冰，融冰效率高，速度快；可以在融冰時實時監(jiān)測 避雷線接地狀態(tài)，也可在不融冰時定期對避雷線脫離接地功能進(jìn)行試驗，避雷線未覆冰也 可進(jìn)行試驗，操作方便可靠。本發(fā)明為解決避雷線融冰問題提供了一套安全、高效、方便、可 靠的方法。


圖1是自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)湓斫Y(jié)構(gòu)示意圖。圖2是融冰時避雷線脫離接地過程示意圖。其中a圖是通入動作電流，在距電流源 最近的桿塔處形成電流回路；b圖是在距電流源最近桿塔處脫離接地，電流轉(zhuǎn)向下一桿塔； c圖是所有桿塔均脫離接地，電流升到額定融冰電流。圖3是雷擊避雷線時避雷線流過雷電流示意圖。
具體實施例方式參照圖1，本發(fā)明的自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)浒煽仉娏髟?、刀閘2、直 流電流傳感器3以及安裝在每根桿塔7上的2臺直流控制接觸器4-1、4-2和2只避雷線絕 緣子5-1、5-2。圖示實例中，有3根桿塔7，分別代表輸電線路上第1、2根桿塔和最后一根 桿塔，線圈Y的“ + ”端表示動作電流流入端。可控電流源1的正極通過刀閘2與第一根避 雷線6-1首端相連，負(fù)極通過刀閘2與第二根避雷線6-2首端相連，第一、第二兩根避雷線 6-1、6-2末端短接，直流電流傳感器3安裝在兩根避雷線的短接點上。每臺直流控制接觸器包括線圈Y、主觸頭C和2個對地的保護(hù)間隙A，2個對地的 保護(hù)間隙A分別位于線圈Y兩側(cè)；第一臺直流控制接觸器4-1的線圈Y與第一根避雷線6-1 串聯(lián)，該線圈Y的動作電流方向與可控電流源1的輸出電流方向一致，第一臺直流控制接觸 器4-1主觸頭C的一端與該接觸器線圈Y的動作電流輸出端相連，主觸頭C的另一端與桿 塔7相連并接地；第二臺直流控制接觸器4-2的線圈Y與第二根避雷線6-2串聯(lián)，該線圈Y的動作 電流方向與可控電流源1的輸出電流方向一致，第二臺直流控制接觸器4-2主觸頭C的一 端與該接觸器線圈Y的動作電流輸入端相連，主觸頭C的另一端與桿塔7相連并接地；第一只避雷線絕緣子5-1 —端連接第一根避雷線6-1，另一端連接桿塔7并接地； 第二只避雷線絕緣子5-2 —端連接第二根避雷線6-2，另一端連接桿塔7并接地。上述的對地的保護(hù)間隙A可以是由兩個留有間隙的電極構(gòu)成，或者是避雷器。結(jié)合圖1，各元件的額定參數(shù)選擇應(yīng)考慮直流控制接觸器的主觸頭C為1個或多 個串聯(lián)的延時斷開觸點，延時整定為大于雷電流衰減到動作電流以下的最大拖尾時間；線 圈Y額定電流設(shè)定為額定融冰電流，線圈Y動作電流整定為小于接觸器最大分?jǐn)嚯娏?；保護(hù)
4間隙A額定電壓整定為躲過融冰電壓與輸電導(dǎo)線感應(yīng)到避雷線的感生電壓之和，擊穿電壓 保證在雷電先導(dǎo)階段可靠擊穿；刀閘額定電流為額定融冰電流。工作原理結(jié)合圖2進(jìn)行說明，圖2實例中有3根桿塔，分別代表輸電線路上第1、2 和最后一根桿塔。平時，避雷線通過主觸頭C可靠接地，融冰時，按照下面四步進(jìn)行步驟1 操作人員合上刀閘，調(diào)節(jié)可控電流源1向避雷線通入電流，此時要求電流 等于直流控制接觸器的線圈Y的動作電流且方向相同，由于此時整條線路的直流控制接觸 器均在所連位置使避雷線接地，所以電流通過第一根桿塔處形成電流回路(見圖2a)，動作 電流流過線圈Y，會使主觸頭C延時斷開，使該桿塔處避雷線脫離接地。之后，動作電流會轉(zhuǎn) 向下一根桿塔處形成電流回路(見圖2b)，并也使該桿塔處避雷線脫離接地。以此類推，整 條線路所有的直流控制接觸器都會依次使其連接避雷線脫離接地，動作電流在末端短接處 形成電流回路(見圖2c)，并被直流電流傳感器3檢測到，整條避雷線脫離接地運行。步驟2 操作人員監(jiān)測直流電流傳感器3的測量值，若與可控電流源1的輸出電流 值相等，證明整條線路所有主觸頭C都已斷開，可以繼續(xù)進(jìn)行操作，若不等則證明有直流控 制接觸器故障拒動，應(yīng)立即停止融冰；步驟3 整條避雷線所有主觸頭C都已斷開后，操作人員調(diào)節(jié)融冰電流升至線路額 定融冰電流，開始融冰操作，利用直流電流的熱效應(yīng)融化避雷線上的覆冰，操作中應(yīng)實時監(jiān) 測直流電流傳感器3的測量值，如果與可控電流源1的輸出值不等則證明有直流控制接觸 器故障使避雷線接地，應(yīng)立即停止融冰；步驟4 融冰結(jié)束后，操作人員調(diào)節(jié)融冰電流降為0，斷開刀閘2。定期試驗時，操作時除步驟3不用執(zhí)行外，其余步驟與融冰操作完全相同。保護(hù)間 隙A的作用就是當(dāng)避雷線發(fā)生雷擊時，防止雷電流竄入線圈Y，保護(hù)線圈Y免受雷電流沖擊。 避雷線發(fā)生雷擊時，結(jié)合圖3，大部分雷電流會沿圖3中所示雷擊點兩側(cè)的對地保護(hù)間隙A 和雷擊點一側(cè)主觸頭C流入大地，但是仍會有少量雷電流經(jīng)過雷擊點另一側(cè)線圈Y。由于該 線圈Y所控制的主觸頭C斷開有延時(圖中線圈Y右側(cè)所控制的主觸頭C未畫出)，延時 整定為大于雷電流衰減到動作電流以下的最大拖尾時間，所以不會在雷電流的作用下誤動 作。否則，誤動作會導(dǎo)致主觸頭C強行斷開雷電流，造成觸頭燒毀。
權(quán)利要求
自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)?，其特征是包括可控電流?1)、刀閘(2)、直流電流傳感器(3)以及安裝在每根桿塔(7)上的2臺直流控制接觸器(4 1、4 2)和2只避雷線絕緣子(5 1、5 2)?？煽仉娏髟?1)的正極通過刀閘(2)與第一根避雷線(6 1)首端相連，負(fù)極通過刀閘(2)與第二根避雷線(6 2)首端相連，第一、第二兩根避雷線(6 1、6 2)末端短接，直流電流傳感器(3)安裝在兩根避雷線的短接點上；每臺直流控制接觸器包括線圈(Y)、主觸頭(C)和2個對地的保護(hù)間隙(A)，2個對地的保護(hù)間隙(A)分別位于線圈(Y)兩側(cè)；第一臺直流控制接觸器(4 1)的線圈(Y)與第一根避雷線(6 1)串聯(lián)，該線圈(Y)的動作電流方向與可控電流源(1)的輸出電流方向一致，第一臺直流控制接觸器(4 1)主觸頭(C)的一端與該接觸器線圈(Y)的動作電流輸出端相連，主觸頭(C)的另一端與桿塔(7)相連并接地；第二臺直流控制接觸器(4 2)的線圈(Y)與第二根避雷線(6 2)串聯(lián)，該線圈(Y)的動作電流方向與可控電流源(1)的輸出電流方向一致，第二臺直流控制接觸器(4 2)主觸頭(C)的一端與該接觸器線圈(Y)的動作電流輸入端相連，主觸頭(C)的另一端與桿塔(7)相連并接地。第一只避雷線絕緣子(5 1)一端連接第一根避雷線(6 1)，另一端連接桿塔(7)并接地；第二只避雷線絕緣子(5 2)一端連接第二根避雷線(6 2)，另一端連接桿塔(7)并接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)?，其特征在于所說的對地的保 護(hù)間隙(A)是由兩個留有間隙的電極構(gòu)成，或者是避雷器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自適應(yīng)接地的避雷線融冰拓?fù)?，包括可控電流源、刀閘、直流電流傳感器以及安裝在每根桿塔上的2臺直流控制接觸器和2只避雷線絕緣子?？煽仉娏髟赐ㄟ^刀閘與避雷線首端相連，避雷線尾端短接，短接點上安裝直流電流傳感器。直流控制接觸器的線圈與避雷線串聯(lián)，主觸頭的一端與避雷線相連，另一端通過桿塔接地，避雷線絕緣子一端與避雷線相連，另一端通過桿塔接地。該拓?fù)淦綍r使避雷線可靠接地，融冰時向避雷線通入直流電流使避雷線自動脫離接地，并可對直流控制接觸器進(jìn)行定期試驗，避雷線未覆冰也可進(jìn)行試驗，操作方便可靠。本發(fā)明為解決控制接地式避雷線融冰問題提供了一套安全、高效、方便、可靠的方法。
文檔編號H02G13/00GK101908750SQ20101024887
公開日2010年12月8日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者楊貴玉, 江道灼, 郭捷 申請人:浙江大學(xué)