一种感应跨步电压在高压线上使用电热丝仿剃刀式切冰的装置开发

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　　摘 要：高压输电线是维持我国电力供应的重要线路，但高压线路在冬天经常出现结冰的现象，结冰虽然不会影响线路的正常通电，但冰块悬挂在线路上会给线路带来巨大的承力负担，严重的会使线路断裂，影响附近地区的供电。而目前我国尚缺乏对于高压线路除冰的良好方式，而本文则设计了一种剃刀式高压线路切冰装置，通过电热丝对高压线路上的冰块进行切除，对于保障我国冬天的供电非常有帮助。
　　关键词：高压线;输电线路;除冰技术
　　高压线路结冰是我国北方冬天一种常见的输电线路事故，根据不完全统计，自我国建国以来至今因高压输电线路结冰导致的停电等事故多达数千起。输电线路结冰不仅会导致线路因承力过大断裂，当冰块融化时，很可能会导致输电线路因短路而烧毁，造成停电或人员触电等事故。我国研究人员对于输电线路除冰防晒的研究较为重视，目前已经研究出几种除冰的方式，但均存在明显缺点。因此研究适用于高压输电线路的除冰方式，对于保障我国北方地区冬天的正常供电具有重大意义。
　　1 传统除冰方式
　　1.1 热力除冰法
　　热力除冰法本质上是利用高压输电线路通电所产生的热量将冰块融化的一种方式，具体来说有过电流融冰法、短路融冰法和直流融冰法。
　　1.1.1 过电流融冰法
　　过电流融冰法是在输电线路上通大电流，利用大电流产生的热量将冰块融化的方式。但这种方式需要对输电线路供电地区进行停电，同时受环境气温影响很大，寒冷天气难以使用。
　　1.1.2 短路融冰法
　　此方法是将输电线路短接，利用短接放热融化冰块，在湖南地区的输电线路中有应用。但这种方式操作繁琐复杂，且需要对电路结构进行频繁修改。
　　1.1.3 直流融冰法
　　直流融冰法是利用直流电的低电压与大电流的优势，在电路中通直流电从而将冰块融化。但大电流的直流电源应用成本较高，且输电线路的负载波动对除冰效果影响较大。
　　1.2 机械除冰法
　　机械除冰法是指利用机械力将线路上的冰块除去的方式，主要有ad hoc法、滑轮铲刮法和电磁除冰法。
　　1.2.1 ad hoc法
　　此方法是使用敲打的方式去除线路上的冰块，但这种方式效率非常低，仅适用于10kV以下的电路，应用范围较小。
　　1.2.2 滑轮铲刮法
　　此方法通过操作人员控制线路滑轮的方式的使导线弯曲，冰块在导线弯曲的影响下碎裂并脱落。这种方式效率较高且成本低廉，但受地形限制较大，在寒冷天气效果不好。
　　1.2.3 电磁除冰法
　　此方法是指利用向导线中通以特殊的电流使导体产生相互吸引的电磁力而碰撞将冰块撞落。但这种方式会带来电压降问题，且对于分布密度较低的线路无法使用。
　　2 适用于高压线路上的电热丝剃刀式除冰装置
　　本文吸收了上述几种传统除冰方式的优势，开发了一种自热式剃刀除冰装置，该装置利用电热丝通电产生的热量，配合专用的除冰刀具剔除输电线路上的冰块，具备适应性好、效率高、使用成本低等优势，适用于各种地形下的高压输电线路的除冰工作。
　　2.1 技术原理
　　结合传统的滑轮铲刮法与热能融冰法的优势，在剔除冰块的剃刀中加入电热丝，电热丝通电时产生热量，高温的剃刀具有非常快的除冰速度，可以有效剔除线路上的厚冰层与残留冰块。
　　2.2 装置构成
　　装置由充电模块、加热模块、自行进模块与剃刀构成。
　　2.2.1 充电模块
　　充电模块由三电平逆变器构成，利用高压线路中的电流完成对装置的充电功能，可供装置的自行進以及电阻丝的加热。
　　2.2.2 加热模块
　　由缠绕在剃刀上的电阻丝构成，当电阻丝通电时，会给剃刀传导大量的热，配合剃刀的机械装置，增强除冰的效果。
　　2.2.3 自行进模块
　　整个装置直接安装在通电的线路上，装置通过滑轮等结构可在导线上自行进，同时利用加热的剃刀在行进过程中剔除导线上附着的冰块。
　　2.2.4剃刀
　　装置的剃刀形状与传统的破冰刀相似，但其因具备发热功能，可结合机械除冰与电热除冰的优势，加快除冰速度。
　　2.3 技术优势
　　本装置采用模块化设计，安装与部署简单快捷，使用成本较低，可适用于北方寒冷地区以及南方部分地区的高压输电线路除冰工作。
　　对于传统除冰装置无法使用的特高压输电线路，如35kV、110kV、220kV线路，本装置稍加改进即可应用，可有效应对特高压输电线路结冰问题。
　　本装置具备自充电与行进装置，可在行进过程中完成除冰与充电的工作，无需人工干预，除冰过程简单迅速。
　　本装置结合机械除冰与热能除冰的双重优势，可以在有效去除厚冰层的同时去除线路上的残冰，去冰效果较好。
　　3 结论
　　输电线路结冰导致的线路断裂、停电问题一直是困扰我国电力部门的一大难题，而本文结合传统除冰方式的技术优势，研发了一种电热式自行进的剃刀除冰装置。该装置由充电模块、加热模块与自行进模块构成，具有部署简单、成本低、使用方便、除冰效率高的优势，期待本文的内容能够为我国寒冷地区输电线路除冰工作提供参考。
　　参考文献：
　　[1]刘建伟，周娅，黄祖钦，等.高压输电线路除冰技术综述[J].机械设计与制造，（5）：290-292.
　　[2]解勇.一种高压线除冰机器人行走越障系统的研究[D].北京林业大学，2014.
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