架空交流线路取电装置

技术领域

本发明涉及架空输电技术领域，特别是涉及一种架空交流线路取电装置。

背景技术

架空线网络分布较广，除了用于进行电力输送以外，还可以提供作为电力或其他系统可以利用的附设功能平台，例如可以在架空交流线路上设置远程终端系统(RTU，Remote Terminal Unit)，进而实现遥测、遥信、遥控、遥调功能。

架空线网络包括高压和超高压电的输送网络，一般在电网的节点上的变电站才会进行降压使用，但对于设置在架空线网络上的辅助系统设备，所需电压较低，不能直接使用架空线输送的高压电能，目前一般是采用自带电源进行供电，或是利用电流互感器从架空交流线路取电使用。其中，若自带电源为蓄电池，则需要进行电量监控和充电，使用较为麻烦。而利用电流互感器进行取电，存在以下问题：由于在相线上取电，难以为近地一端的设备供电；相线电流跟随线路负载经常变化，一般低于100A情况下不能工作；当架空交流线路受到雷击发生故障时，将产生巨大的短时电流，会烧毁设备中的电子零件线路。

发明内容

基于此，有必要提供一种不受架空交流线路电流波动变化影响及可以提供近地端和/或近相端附设功能系统使用的架空交流线路取电装置。

一种架空交流线路取电装置，包括：

绝缘器件，用于安装在架空交流线路不同相的相导体之间或相导体与接地构件之间，绝缘器件具有绝缘介质；

导电层，沿绝缘器件的绝缘介质中在工频带电后的自然等电位层设置，用于形成电极；任意两个具有不同电位的电极用于为用电装置供电。

在其中一个实施例中，导电层至少为一层，每个导电层分别沿绝缘介质中在工频带电后的自然的不同的等电位层设置，任意一层导电层与绝缘子上的端电极用于电连接用电装置，以为用电装置供电。

在其中一个实施例中，导电层的数量为两层或两层以上，每个导电层分别沿绝缘介质中在工频带电后的自然的不同的等电位层设置，任意两层导电层用于电连接用电装置，以为用电装置供电。

在其中一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子、空心柱式绝缘子、实心柱式绝缘子或针式绝缘子中的一种。

在其中一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子；

导电层设置于盘形绝缘子的接相端电极与绝缘材料之间的粘合材料中。

在其中一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子；

导电层设置于盘形绝缘子的接地端电极与绝缘材料之间的粘合材料中。

在其中一个实施例中，绝缘器件为针式绝缘子，导电层设置于针式绝缘子的接地端电极与绝缘材料之间的粘合材料中。

在其中一个实施例中，绝缘器件为实心柱式绝缘子，导电层设置于实心柱式绝缘子的裙边内。

在其中一个实施例中，绝缘器件为空心柱式绝缘子，空心柱式绝缘子内设置有电场调整罩，电场调整罩与空心柱式绝缘子的端电极电连接，电场调整罩表面设有绝缘层；导电层固定于绝缘层的外表面。

在其中一个实施例中，导电层为金属导电层、非金属导电层或导体结合半导体釉的烧结层中的任意一种。

在其中一个实施例中，导电层为网状导电层或多孔环状导电层。

在其中一个实施例中，架空交流线路取电装置还包括：

第一引线，第一端电连接其中一个电极，第二端用于电连接用电装置的一输入埠；

第二引线，第一端电连接另一个电极，第二端用于电连接用电装置的另一输入埠。

在其中一个实施例中，绝缘器件的端电极用于与粘合材料连接的连接头端的边缘呈弧面状。

上述架空交流线路取电装置，沿绝缘器件的绝缘介质中的等电位层设置导电层，利用导电层形成电极，不同等电位层之间存在电势差，利用绝缘器件等电位层之间的电势差所形成的任意两个电极作为电源用电装置供电，能够根据用电装置的电压需要选择合适的等电位层进行取电，利用电容分压原理实现取电，不会受到负载变化或是雷击冲击电流的影响，为用电装置提供稳定可控的电源。

附图说明

图1为一个实施例中，绝缘器件为针式绝缘子的架空交流线路取电装置的结构示意图；

图2为一个实施例中，绝缘器件为针式绝缘子的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图；

图3为一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子且用于近相端取电的架空交流线路取电装置的结构示意图；

图4为一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子且用于近相端取电的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图；

图5为一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子且用于近地端取电的架空交流线路取电装置的结构示意图；

图6为一个实施例中，绝缘器件为盘形绝缘子且用于近地端取电的架空交流线路取电装置的局部放大示意图；

图7为一个实施例中，绝缘器件为空心柱式绝缘子的架空交流线路取电装置的结构示意图；

图8为一个实施例中，绝缘器件为空心柱式绝缘子且用于近地端取电的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图；

图9为一个实施例中，绝缘器件为空心柱式绝缘子且用于近相端取电的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图；

图10为一个实施例中，绝缘器件为实心柱式绝缘子的架空交流线路取电装置的结构示意图；

图11为一个实施例中，绝缘器件为实心柱式绝缘子且用于近地端取电的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图；

图12为一个实施例中，绝缘器件为实心柱式绝缘子且用于近相端取电的架空交流线路取电装置的局部放大结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在其中一个实施例中，如图1至10所示，提供了一种架空交流线路取电装置，包括：

绝缘器件100，用于安装在架空交流线路不同相的相导体之间或相导体与接地构件之间，绝缘器件100具有绝缘介质；

导电层200，沿绝缘介质中的等电位层设置，用于形成电极；任意两个具有不同电位的电极用于为用电装置供电。

绝缘器件100的类型和安装方式根据架空交流线路的需求进行选择，本发明的实施不需要改变绝缘器件100的固有安装方式。

绝缘器件能够在架空输电线路杆塔点支撑相导体并且起到绝缘的重要作用。绝缘器件通常由玻璃、陶瓷、复合纤维材料、硅橡胶等绝缘材料101和连接金具构成。绝缘器件100安装到架空交流线路之上后，会承受到架空交流线路的工频电压，绝缘器件100的连接金具之间会存在电势差。在绝缘器件100承受工频电压时，绝缘介质内及周边空间都会形成一系列的等电位层，沿着这些等电位层设置导电层200，不同导电层200之间或是导电层200与连接金具之间会有电势差，能够形成至少两个电极。在绝缘器件100受到电压后，不同电位的电极之间会产生电势差，利用任意两个电极之间的电势差即可为用电装置进行供电。

上述架空交流线路取电装置，沿绝缘器件100的绝缘介质中的等电位层设置导电层200，利用导电层200形成电极，不同等电位层之间存在电势差，利用绝缘器件100等电位层之间的电势差所形成的任意两个电极作为电源用电装置供电，能够根据用电装置的电压需要选择合适的等电位层进行取电，利用电容分压原理实现取电，不会受到负载变化或是雷击冲击电流的影响，为用电装置提供稳定可控的电源。

在其中一个实施例中，导电层200至少为一层，每个导电层200分别沿绝缘介质中的不同等电位层设置，任意一层导电层200与绝缘器件100上的端电极用于电连接用电装置，以为用电装置供电。

绝缘器件100上的端电极即绝缘器件100的连接金具，可以是绝缘器件100的螺杆帽108或接地端电极103等连接部。

根据使用需要，可以设置一层或一层以上导电层200。若设置一层导电层200，则导电层200与绝缘器件100上的端电极构成电源的两个电极。导电层200用于作为电源的第一电极；第二电极为绝缘器件100上的连接金具导电体。每个等电位层都对应一个电压等级，基于等电位层电压等级的不同，每一个第一电极与第二电极的电势差引出成为一组交流电源输出电压。

在其中一个实施例中，导电层200的数量为两层或两层以上，每个导电层200分别沿绝缘介质中的不同等电位层设置，任意两层导电层200用于电连接用电装置，以为用电装置供电。

两层导电层200分别用于作为电源的第一电极和第二电极，由于每个等电位层会对应一个电压等级，因此第一电极与第二电极的电势差即为取电装置的输出电压。

若设置两层或两层以上导电层200，则任意两层导电层200能够构成电源的两个电极对用电装置进行供电，任意一层导电层200与绝缘器件100上的端电极也能构成电源的两个电极对用电装置进行供电，根据每个导电层200的电位，可以组合成多种不同电压大小的电源，能够为不同电压需求的用电装置供电，使用更加方便。

在其中一个实施例中，绝缘器件100为盘形绝缘子、空心柱式绝缘子、实心柱式绝缘子或针式绝缘子中的一种。

在架空交流线路中使用的绝缘器件100可以是盘形绝缘子、空心柱式绝缘子、实心柱式绝缘子或针式绝缘子中的一种或多种组合使用，对于架空交流线路上额外设置的辅助系统用电装置，若要对设置于近地端的辅助系统供电的，则可从一个杆塔的任何一个绝缘子串中的一个接地端绝缘器件替换为本发明中的架空交流线路取电绝缘器件装置即可为杆塔辅助系统用电器件供电；若要对设置于近相端的辅助系统供电，则可从该个杆塔的用电相的绝缘子串的接相绝缘器件替换为本发明中的架空交流线路取电绝缘器件装置即可为该相线上的辅助系统用电器件供电；对于设置多个用电装置的情况，也可以将多个绝缘器件替换为本发明中的架空交流线路取电绝缘器件装置进行分别供电。

在其中一个实施例中，如图3、图4所示，绝缘器件100为盘形绝缘子；

导电层200设置于盘形绝缘子的接相端电极102与绝缘材料101之间的粘合材料中。

盘形绝缘子包括接相端电极102、绝缘材料101及接地端电极103，绝缘材料101设置于接地端电极103与接相端电极102之间，接地端电极103和接相端电极102分别通过粘合材料与绝缘材料101粘合固定。若辅助系统用电装置设置于近相端时，需要利用接相端电极102与其导电层200构成电源的两个电极为用电装置供电，才能提供用电装置所需的适当电源电压。

在一个实施例中，粘合材料可以是水泥及其添加剂、树脂、环氧树脂类粘剂、氰基丙烯酸酯类粘剂、甲基丙烯酸酯类厌氧粘剂，也可以是其他绝缘性粘合材料，不同的绝缘器件会根据需要进行选择。

在一个实施例中，绝缘器件的端电极用于与粘合材料连接的连接头端的边缘呈弧面状。

接相端电极102的连接头端的边缘可以通过倒圆角工艺将棱角打磨为弧面。在输电线相线的高电压的作用下在绝缘介质中会产生介电应力，即尖端附近的介质容易产生过电应力，若连接头端边缘有棱角，在棱角处电场场强非常高，若受雷击或发生其他过压情况，则会击穿绝缘子。将连接头端的边缘倒圆角，圆角处的电位分布相对稀疏，能够保护绝缘子在过压时不容易发生击穿。

在一个实施例中，导电层电极200与接相端电极102的表面之间的间距处处相等，产生一层厚度均匀的电介质层，保证两个电极之间的表面各处的电荷尽可能地均匀分布，能够输出更加稳定的电压。

在一个实施例中，也可以是设置两层或两层以上的导电层200，取其中两层导电层200构成电源的两个电极为用电装置供电。

在其中一个实施例中，如图5、图6所示，绝缘器件100为盘形绝缘子；

导电层200设置于盘形绝缘子的接地端电极103与绝缘材料101之间，通过盘形绝缘子的粘合材料固定。

设置于近地端的绝缘器件100，接地端电极103与杆塔电连接，此时接地端电极103即为接地端，为了方便使用，将接地端电极103作为第二电极，与导电层200形成的第一电极构成电源为用电装置供电。

在一个实施例中，导电层200与接地端电极103的腔内壁表面之间的间距处处相等，产生一层厚度均匀的电介质层，保证两个电极之间的表面各处的介电应力尽可能地均匀分布，能够输出更加稳定的电压。

在其中一个实施例中，如图1、图2所示，绝缘器件100为针式绝缘子，导电层200设置于针式绝缘子的螺杆帽108与绝缘材料101之间，通过针式绝缘子的粘合材料固定。

针式绝缘子包括绝缘材料101与接地端电极103和螺杆帽108，如图1、图2所示，绝缘材料101一侧与螺杆帽108通过粘合材料粘合，绝缘材料101另一侧直接通过顶端导线槽支撑相线并以扎线固定，螺杆帽108通过接地端电极103与杆塔电连接，螺杆帽108相当于接地，导电层200通过接触点109与第一引线电连接构成电源的一个带电电极即可为设置于近地端的用电装置对地供电。

在其中一个实施例中，如图10至12所示，绝缘器件100为实心柱式绝缘子，导电层200设置于实心柱式绝缘子的护套110的至少一个裙边104之内。

如图11所示为应用于为近地端辅助系统供电的架空交流线路取电装置，如图12所示为应用于为近相端辅助系统供电的架空交流线路取电装置。

绝缘器件100的芯棒是由环氧树脂和玻璃纤维主要原料加其它添加剂通过引拔制成的，芯棒是绝缘材质，实心柱式绝缘子上下两端连接金具，在芯棒纵向形成等电位层，环绕设置于芯棒外部的护套110的裙边104也有类似的等电位分布，将导电层设置于裙边内，即可将导电层用于作为电源的电极，若只有一层导电层200，即可利用导电层200与绝缘器件其中一个端电极构成电源的两个电极为用电装置供电，若用于为设置于近地端辅助系统的用电装置供电，则可以将与杆塔接地端绝缘器件的接地端电极作为其中一个电极，与其导电层200作为另一个电极构成电源为辅助系统的用电装置供电；若用于为设置于近相端辅助系统的用电装置供电，则可以将与该相绝缘器件接相端电极作为其中一个电极，与其导电层200作为其中一个电极，构成电源为辅助系统的用电装置供电。

在一个实施例中，还可以在裙边上设置两层或两层以上导电层200，或是在不同裙边上设置导电层200，在为用电装置供电时，可以根据电压需要，选择具有相应电势差的两层导电层200构成电源的两个电极，或是具有相应电势差的导电层200与绝缘器件100的端电极构成电源的两个电极。

在其中一个实施例中，绝缘器件100为空心柱式绝缘子，每个导电层200呈环状设置于空心柱式绝缘子的空心管内部，与空心管构成直径不同的同心管。

导电层200可以通过绝缘粘合材料与空心柱式绝缘子的空心管内壁粘合固定，导电层200呈环状设置，用于作为电源的第一电极，空心柱式绝缘子的连接金具与空心管连接的部分也是环形区域，用于作为电源的第二电极。

在一个实施例中，可以设置两层或两层以上导电层200，根据用电装置的电压需要，选择具有相应电势差的两层导电层200构成电源的两个电极进行供电，或是具有相应电势差的导电层200与绝缘器件100的连接金具构成电源的两个电极进行供电。

在一个实施例中，导电层200与空心管内电场调整罩外表面的间距处处相等，保证两个电极之间各处的介电应力均匀分布。

在其中一个实施例中，如图7至图9所示，绝缘器件为空心柱式绝缘子，其内设置有电场调整罩，电场调整罩与空心柱式绝缘子的端电极电连接，电场调整罩表面设有绝缘层106；导电层200固定于绝缘层106外表面。

通过粘合材料形成导电层200与电场调整罩107外表面之间的绝缘层，导电层200作为电源的第一电极，电场调整罩107作为电源的第二电极，利用导电层200与电场调整罩107之间的电势差形成电源为用电装置供电。如图8所示，为应用于近地端辅助系统供电的架空交流线路取电装置局部放大图，电场调整罩107通过接地端电极103与接地金具及杆塔电连接，裙边104和绝缘管体105为空心柱式绝缘子的绝缘介质。如图9所示，为应用于近相端辅助系统供电的架空交流线路取电装置局部放大图，电场调整罩107通过接相端电极102与相线电连接。

在其中一个实施例中，可以在导电层200之上通过粘合材料固定一个或一个以上导电层，导电层200之间也通过粘合材料混合其他绝缘材料进行固定。不同的两个导电层200之间可以作为电源的两个电极为辅助系统用电装置供电。

在其中一个实施例中，导电层200为金属导电层200、非金属导电层200或导体结合半导体釉的烧结层中的任意一种。

非金属导电层200可以选择例如石墨烯等非金属导电材料制成的导电层200。

在其中一个实施例中，导电层200为网状导电层或多孔环状导电层。

粘合材料粘合完成后，其机械特性与其附着的绝缘材料相若，网状的导电层200应该选择不会太大影响绝缘子整体的机械强度为佳。绝缘子整体的机械强度也可以通过调整设计，使导电层200及粘合层都处于机械压应力之下，从而避免它们由于处于机械拉应力的材料弱点下，而影响绝缘子整体的机械强度。

在其中一个实施例中，架空交流线路取电装置还包括：

第一引线，第一端电连接其中一个电极，第二端用于电连接用电装置的一输入埠；

第二引线，第一端电连接另一个电极，第二端用于电连接用电装置的另一输入埠。

通过第一引线和第二引线电连接用电装置与电源的第一电极和第二电极，通过导电层200形成的电源为用电装置进行供电。

在一个实施例中，第一引线和第二引线还外包有绝缘防水外包层302，用于保护第一引线和第二引线。

在一个实施例中，第一引线和第二引线用于与用电装置电连接的一端设置于同一个防水接头301，通过防水接头301与用电装置进行连接。

在其中一个实施例中，第一引线与第二引线为同轴线，外设防水外包层302，由外至内依次设置绝缘防水外包层302、接地的第一引线、绝缘层、带电的第二引线所构成的输电结构，此种结构的抗电脉冲感应性能更好，在一个实施例中第一引线为接地引线，第二引线为导电线；在另一个实施例中，第一引线为导电线，第二引线为接地引线。在其中一个实施例中，第一引线与第二引线螺旋拧成一股交叉线，接地网层及防水外包层302包裹在第一引线与第二引线拧成的交叉线外部，使得抗电脉冲感应性能更好。

在一个实施例中，由于第一引线和第二引线需要穿过粘合材料层或绝缘器件100上的金具，因此需要在粘合材料层或绝缘器件100的金具上开设通孔，供引线穿过，在通孔上还设置有防水封装塞303，能够与引线和通孔紧密贴合，避免雨水等液体经通孔沁入绝缘器件内部，影响引线及接点的长期有效运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。