在交流高壓輸電線路中獲取交流工頻電源的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在交流高壓輸電線路中獲取交流工頻電源的裝置。適用于在野外 為高壓輸電線上的監(jiān)控、照明等電子設(shè)備提供低壓電源。
【背景技術(shù)】
[0002] 高壓輸電線路上常需要安裝一些用于監(jiān)控、檢測線路狀況的輔助設(shè)備，這些設(shè)備 需要用到~220V電壓的工頻電源，再降壓整流到±5V、±12V、±24V、±36V等電壓，盡管這 些設(shè)備耗電量不大，但在野外要得到穩(wěn)定的工作電源卻很不容易。
[0003] 目前，高壓輸電線路上的輔助設(shè)備一般有以下幾種取電方式：
[0004] 1、采用太陽能電池板，但太陽能電池板在連續(xù)工作一段時間后，就需要維護或更 換，這在重要的輸電線路上就會停電，所以此種方法不可靠；
[0005] 2、通過光纖進行激光供電，存在供電量小的缺點，且由于激光發(fā)射器、光纖、光電 轉(zhuǎn)換器易老化，極易影響供電質(zhì)量，成本高，很難推廣；
[0006] 3、利用高壓輸電線的電流進行感應(yīng)取電，即利用電流互感器從高壓輸電線進行感 應(yīng)取電。但由于電流互感器一次側(cè)電流變化很大，從數(shù)安培到數(shù)千安培不等，因此，在應(yīng)用 電流互感器實現(xiàn)電源時，若負荷電流在50A以下，裝置則無法取到電能。此外，電流互感器取 到的電壓仍處于高電位，如何將其引到地面上使用也是一個必須解決的問題，例如:公告號 為CN101783532B、CN200410061314.9等均是用于架空高壓輸電線的感應(yīng)取電裝置，上述專 利技術(shù)只能適用與導(dǎo)線相同的電位(即高電位)上的設(shè)備使用，而無法引接至地面作為交流 220V的安全電源，而一些監(jiān)測設(shè)備，如攝像機、無線通信終端設(shè)備往往安裝在鐵塔上，即需 要與地面等電位的安全工作電源，如交流220V或110V，因此現(xiàn)有技術(shù)很難滿足這些設(shè)備的 供電要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種在交流高壓輸電線路中獲取交流工頻電源 的裝置，其目的是通過該裝置將交流高壓輸電線路中的高壓電能引接至地面并轉(zhuǎn)換為普通 電子設(shè)備能夠使用的工頻交流電壓，以滿足野外電子設(shè)備的用電需求，同時，本裝置還應(yīng)具 有成本低、易推廣、使用壽命長、工作穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:在交流高壓輸電線路中獲取交流工頻電源的裝置， 其特征在于該裝置應(yīng)用于三相交流輸電線路中，在每相輸電線上接出一個串聯(lián)式的電容器 組件，三個電容器組件連接成三相均勻分布的Y形結(jié)構(gòu)，這樣在三相電容器組件的公共末端 呈現(xiàn)虛擬零電位;所述三相電容器組件的其中一相末端電容器與虛擬零電位之間依次電連 取電變壓器和若干個隔離變壓器。
[0009] 所述取電變壓器包括取電變壓器的初級繞組和取電變壓器的次級繞組，其中取電 變壓器的初級繞組與阻尼電阻器串聯(lián)后并聯(lián)于所述末端電容器與虛擬零電位之間;所述取 電變壓器的次級繞組與下一級的隔離變壓器的初級繞組同名端相接。所述隔離變壓器的次 級繞組與下一級隔離變壓器的初組繞組同名端相接。
[0010]所述末端電容器為靠近虛擬零電位的一個或若干個串聯(lián)的電容器。
[0011] 所述取電變壓器的變壓比為初級繞組匝數(shù)：次級繞組匝數(shù)=10500~20000V: 220V〇
[0012] 所述阻尼電阻器為大功率的碳化硅電阻器或者是水泥電阻器，阻尼電阻器的阻值 與電容器容量及取電變壓器容量相匹配，阻值范圍在500 Ω~5000 Ω之間。
[0013] 所述隔離變壓器為相等變壓比的變壓器，其初級繞組與次級繞組的絕緣耐壓要求 大于50~100kV。
[0014] 最末端隔離變壓器的次級繞組上串接熔斷器和負載，該次級繞組的末端與大地連 接。
[0015] 所述電容器組件安裝于密封的絕緣容器內(nèi)。取電變壓器和隔離變壓器分別通過絕 緣橫擔支架固定在輸電線路的鐵塔上。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用電容器組與變壓器的配合，解決了安裝在露天 野外、荒山野嶺的電子設(shè)備難以獲得220V或110V工作電源的難題;本發(fā)明取材于常規(guī)的元 器件，成本低、易實施，可大面積推廣應(yīng)用;較之目前使用的取電設(shè)備本裝置使用壽命更長、 工作穩(wěn)定可靠、不必經(jīng)常檢修維護。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明中電容器組件絕緣容器的示意圖。
【具體實施方式】
[0019] 如圖1、圖2所示，本裝置應(yīng)用于三相(A相、B相、C相）交流輸電線路中，本例的電壓 等級為Ue = 220kV，在每相輸電線上接出一個串聯(lián)式的電容器組件，三個電容器組件(分別 是A相電容器組件Ca、B相電容器組件Cb、C相電容器組件Cc)連接成三相均勻分布的Y形（星 形)結(jié)構(gòu)，三相電容器組件的公共末端(〇點）呈現(xiàn)虛擬零電位。所述三相電容器組件的其中 一相(本例為A相）的末端電容器(本例取電容器Ca-n和與之串聯(lián)的電容器Ca-η-Ο與虛擬零 電位之間依次電連取電變壓器ZB和2個隔離變壓器(GBdPGB 2)。
[0020] 所述取電變壓器ZB包括取電變壓器的初級繞組Λ和取電變壓器的次級繞組N2，其 中取電變壓器的初級繞組他與阻尼電阻器R串聯(lián)后并聯(lián)于所述末端電容器(M點）與虛擬零 電位(0點）之間。所述取電變壓器ZB的次級繞組N 2與第一隔離變壓器GBi的初級繞組m同名 端相接，第一隔離變壓器GBi的次級繞組n2與第二隔離變壓器GB 2的初組繞組m同名端相接， 第二隔離變壓器GB2次級繞組112兩端(交流輸出端)接串聯(lián)的熔斷器RD和負載冊，該次級繞組 的末端與大地連接。
[0021] 本例取電變壓器ZB的變壓比為初級繞組^匝數(shù)：次級繞組N2匝數(shù)= 10500~ 20000V:220V。第一隔離變壓器GB!和第二隔離變壓器GB2均為等變壓比的變壓器，即初組繞 組m等于次級繞組n 2,一次側(cè)電壓等于二次側(cè)電壓，即均為交流220V:220V，而初級繞組與次 級繞組的絕緣耐壓要求大于50~100kV。
[0022] 所述三個電容器組件均安裝于密封的陶瓷體或硅橡膠的絕緣容器內(nèi)，如圖2所示， 絕緣容器有外徑D和內(nèi)d，內(nèi)部安放電容器，兩端有安裝板及緊固螺母Μ。
[0023]所述取電變壓器ZB和各個隔離變壓器分別通過絕緣橫擔支架按電壓承受梯度分 級固定在鐵塔上，只有最末級的隔離變壓器的次級繞組末端允許與鐵塔的接地體G端連接。 [0024] 本實施例的工作原理如下：
[0025]將三個電容器組件Ca、Cb、Cc按圖1連接后，分別連接于交流高壓輸電線路的三相導(dǎo) 線A、B、C上，選擇電容器的容抗時，通過公式若輸電線路的電壓等級為Ue = 2π · ic 220kV，根據(jù)歐姆定律，流過電容器組件的電0
&取合適容 量的電容器就可以達到設(shè)計的電流值。根據(jù)負荷情況，通常選電容器上的工作電流為50~ 200mA之間，當該電流流過如圖1中的A相末端電容器Ca-n和電容器Ca-n-dt，將會在感應(yīng)出 設(shè)計取用的電壓山，通常設(shè)計在10kV~20kV左右，而通過電容器組件C a、Cb、Cc的三相星形連 接，可以形成一個人為制造的虛擬零電位〇點，其目的是在正常運行時，取樣電壓Um值相對 于大地G的電位將大大下降，理論上也只有10kV~25kV的電壓值，如此設(shè)計的優(yōu)勢是可使取 電變壓器ZB平?？梢栽谥?、低壓狀態(tài)下工作，這樣便可降低對取電設(shè)備的絕緣要求，以此來 降低設(shè)備成本。根據(jù)變壓器原理，取電變壓器ZB的一次側(cè)從末端電容器上獲得電壓后，二次 側(cè)將輸出220V(或者是380V)的電壓值，再通過多級隔離