电力线路防结冰和除冰装置

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电力线路防结冰和除冰装置
申请号	CN201010269554.3	申请日	2010-08-27	公开(公告)号	CN101982915B	公开(公告)日	2012-10-03
申请人	宁波天安(集团)股份有限公司;			发明人	程晓弘; 王保国; 程淼;
摘要	本发明公开了一种电力线路防结冰和除冰装置，由超声波发生器、高频电缆、藕合电容器、换能器和阻波器组成，所述的超声波发生器与所述的高频电缆的一端相连，所述的高频电缆的另一端与所述的藕合电容器的低压端相连，所述的藕合电容器的高压端与所述的换能器相连，所述的换能器接入电力线路，接入的电力线路的两端与所述的阻波器相连。利用超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，使得水(冰)与电力线路之间发生振动而坠落(脱落)。本发明结构简单、耗能少、成本低、效率高、适用范围广，可同时实现电力线路防结冰和除冰。
权利要求	1.一种电力线路防结冰和除冰装置，其特征在于，由超声波发生器、高频电缆、藕合电容器、换能器和阻波器组成，所述的超声波发生器与所述的高频电缆的一端相连，所述的高频电缆的另一端与所述的藕合电容器的低压端相连，所述的藕合电容器的高压端与所述的换能器相连，所述的换能器接入电力线路，接入的电力线路的两端与所述的阻波器相连；所述的超声波发生器由电源开关、AC/DC大功率变换模块、DC/AC高频大功率变换模块和脉冲大功率变压器构成；超声波发生器通电启动，电源开关闭合，220V交流电经AC/DC大功率变换模块转换成直流电，直流电经由DC/AC高频大功率变换模块以及脉冲大功率变压器组成的零电压通断的谐振电路实现DC-AC转换，输出20~100khz的高频振荡信号；高频振荡信号通过高频电缆和藕合电容器藕合到高压电力线路，进而通过换能器把该高频振荡信号转换成高频机械振荡，从而使水或冰与电力线路之间因振动而坠落。 2.如权利要求1所述的电力线路防结冰和除冰装置，其特征在于，所述的AC/DC大功率变换模块为PF1000A-360型变换模块。 3.如权利要求1所述的电力线路防结冰和除冰装置，其特征在于，所述的DC/AC高频大功率变换模块由IPM-4M型电源控制模块和全桥大功率管构成。 4.如权利要求3所述的电力线路防结冰和除冰装置，其特征在于，所述的全桥大功率管为MOSFET管或IGBT管。
说明书全文	电力线路防结冰和除冰装置技术领域 [0001] 本发明涉及电力线路防结冰和除冰领域，具体涉及一种电力线路防结冰和除冰装置。背景技术 [0002] 冻雨是冬末春初时节常见的一种天气现象，是低于0℃的过冷却水滴与电线、树枝、地面等物相碰而即刻冻结的雨。电线上遇上冻雨结成冰凌后增加了重量、遇冷会发生收缩，使得电线绷断，导致通信和输电线路中断事故。 [0003] 我国出现冻雨较多的地区是贵州省，其次是湖南、江西、湖北、河南、安徽、江苏、华北、东北等地，其中山区比平原多，高山最多。 [0004] 2008年年初，我国南方遭遇了百年一遇的特大雪灾，造成南方多个省份输电线路中断，电力系统瘫痪。目前，国内相关的技术是利用并联补偿电容器的无功电流，在线路末端注入覆冰输电线路进行融冰。该方法依靠电力线路消耗无功能量进行熔冰，消耗电能大，增大电力线路输电负担。发明内容 [0005] 本发明提供了一种电力线路防结冰和除冰装置，结构简单、耗能少、成本低、效率高、适用范围广，可同时实现电力线路防结冰和除冰。 [0006] 一种电力线路防结冰和除冰装置，由超声波发生器、高频电缆、藕合电容器、换能器和阻波器组成，所述的超声波发生器与所述的高频电缆的一端相连，所述的高频电缆的另一端与所述的藕合电容器的低压端相连，所述的藕合电容器的高压端与所述的换能器相连，所述的换能器接入电力线路，接入的电力线路的两端与所述的阻波器相连。 [0007] 所述的超声波发生器可以选用现有技术中的超声波发生器，优选由电源开关、AC/DC大功率变换模块、DC/AC高频大功率变换模块和脉冲大功率变压器构成，作为大功率超声波发生器，性能稳定可靠，功率大，防结冰和除冰效果好。 [0008] 所述的AC/DC大功率变换模块优选PF1000A-360型变换模块，可从市场购得。所述的DC/AC高频大功率变换模块优选由IPM-4M型电源控制模块和全桥大功率管构成。所述的IPM-4M型电源控制模块，可从市场购得。所述的全桥大功率管为金属氧化物半导体场效应管(MOSFET管)或绝缘栅双极型晶体管(IGBT管)，可从市场购得。 [0009] 所述的超声波发生器产生频率为20～100khz的超声波，经换能器产生高频率的振动传导，高频率振荡波在电力线路和水，或电力线路和冰之间，两种不同的介质间传播时，会发生折射和反射现象，从而产生空洞位置，形成孔蚀效应，当空洞相互撞击时，有较大压力产生；同时，产生该频率超声波的超声波发生器也容易获得。 [0010] 本发明的电力线路防结冰和除冰装置运行时，利用超声波发生器产生频率为20～100khz的超声波，通过高频电缆与藕合电容器相连，藕合到高压电力线路，通过换能器把高频电信号转换成高频机械振荡，从而造成水(冰)与电力线路之间因振动而坠落(脱落)，从而达到防结冰和除冰的目的。在电力线路两端接入阻波器，阻止高频信号向变电站传播。 [0011] 利用超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，超声波在液体中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生数个大气压力，从而破坏雨水在电力线路上稳定的停留而坠落；当电力线路上结冰时，也因高频机械振荡在不同介质里传播而发生反射振动使冰从电力线路上脱落，从而达到防冻雨和除冰的目的。 [0012] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：利用超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，由于水(冰)与电力线路之间发生振动而坠落(脱落)，从而达到防结冰和除冰的目的。本发明的电力线路防结冰和除冰装置结构简单、耗能少、成本低、效率高、适用范围广，可同时实现电力线路防结冰和除冰。附图说明 [0013] 图1为本发明的电力线路防结冰和除冰装置的示意图； [0014] 图2为AC/DC大功率变换模块PF1000A-360的内部电路图； [0015] 图3为IPM-4M型电源控制模块的结构原理图； [0016] 其中，三相电力线路A、B、C；阻波器ZBQ；换能器HNQ；藕合电容器OHDR；高频电缆GPDL；超声波发生器FSQ；电源开关K；脉冲大功率变压器T。具体实施方式 [0017] 下面结合附图和实施例来详细说明本发明，但本发明并不仅限于此。 [0018] 如图1所示，一种电力线路防结冰和除冰装置，由超声波发生器FSQ、高频电缆GPDL、藕合电容器OHDR、换能器HNQ和阻波器ZBQ组成，其中，超声波发生器FSQ与高频电缆GPDL的一端相连，高频电缆GPDL的另一端与藕合电容器OHDR的低压端相连，藕合电容器OHDR的高压端与换能器HNQ相连，换能器HNQ接入电力线路，接入的电力线路的两端与阻波器ZBQ相连。 [0019] 超声波发生器FSQ由电源开关K，AC/DC大功率变换模块PF1000A-360，DC/AC高频大功率变换模块和脉冲大功率变压器T构成。其中，DC/AC高频大功率变换模块由IPM-4M型电源控制模块、全桥大功率管(MOSFTT管或IGBT管)所组成。AC/DC大功率变换模块PF1000A-360的内部电路图如图2所示，R、AUX、IOG、SG、ENA、Pc为各引脚；IPM-4M型电源控制模块的结构原理图如图3所示，P1～P9为各引脚。 [0020] 藕合电容器OHDR可根据需要选用如下型号： [0021] [0022] 阻波器ZBQ可根据需要选用如下型号： [0023] [0024] 上述的电力线路防结冰和除冰装置运行时，首先合上电源开关K，接通交流220V电源，经大功率变换模块PF1000A-360转换成360V的直流电压，完成AC/DC转换；而后经IPM-4M型电源控制模块和全桥大功率管(MOSFTT管或IGBT管)及脉冲大功率变压器T一起组成零电压开通、关断的谐振电路来实现DC-AC转换；输出的360V高频(22-100)KHz脉冲电压，通过大功率脉冲变压器T降压，可获得的幅值为100v-120v的脉冲电压。脉冲电压通过高频电缆与藕合电容器相连，藕合到高压电力线路，通过换能器把高频电信号转换成高频机械振荡，从而使水(冰)与电力线路之间因振动而坠落(脱落)，从而达到防结冰和除冰的目的。接入电力线路两端与阻波器相连，阻止高频信号向变电站传播。 [0025] 利用超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质，超声波在液体中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡，存在于液体中的微小气泡(空化核)在声场的作用下振动，当声压达到一定值时，气泡迅速增长，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生数个大气压力，从而破坏雨水在电力线路上稳定的停留而坠落；当电力线路上结冰时，也因高频机械振荡在不同介质里传播而发生反射振动使冰从电力线路上脱落，从而达到防冻雨和除冰的目的。