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专利号: 2020104931794
申请人: 东北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种结合短路电流与冲击载荷的覆冰输电线路脱冰方法,其特征在于,包括如下步骤:

步骤1:对需要进行除冰的覆冰输电线路停电并安装融冰设备,将输电线用导线短接,形成短路;

步骤2:输入短路电流I,加热输电线,使覆冰受热融化;

步骤3:判断输入短路电流的时间t是否大于计算的融冰时间t’,使覆冰内表面与输电线之间产生微小的气隙;若不大于则继续输入短路电流,若大于则停止输入短路电流,转至执行步骤4;

所述融冰时间t’的计算公式如下:其中,Vice为单位长度的冰层体积,Cice为冰的比热容,Toi为冰层外表面温度,Tair为环境温度,R0为单位长度输电线电阻,rice为覆冰输电线的半径,h为冰层外表面与空气的热交换系数,ρice为覆冰密度;

步骤4:在输电线靠近输电塔的端部施加低幅值的冲击载荷,引发输电线路振动,进而使覆冰发生脆断,从输电线上脱落;

所述冲击载荷的脱冰准则表示为:a≥a'c  (11)

其中,a为覆冰加速度,ac'为覆冰脱落临界加速度,D为覆冰后输电线直径,e为偏心距,ρice为覆冰密度,Dcable为输电线直径,τcohesive为覆冰内部的内聚应力。

2.根据权利要求1所述的一种结合短路电流与冲击载荷的覆冰输电线路脱冰方法,其特征在于,所述短路电流I为直流电或者交流电。

3.根据权利要求1所述的一种结合短路电流与冲击载荷的覆冰输电线路脱冰方法,其特征在于,所述短路电流I的计算公式如下:其中,λΘ1为冰层的热传导率,rice为覆冰输电线的半径,h为冰层外表面与空气的热交换系数,Tair为环境温度,RT为输电线在温度T℃时的电阻率,rc为输电线半径。

4.根据权利要求1所述的一种结合短路电流与冲击载荷的覆冰输电线路脱冰方法,其特征在于,所述覆冰脱落临界加速度ac'的计算过程如下:冲击载荷需满足惯性力大于重力、粘附力和内聚力的合力的条件,即可用如下公式表述:

Finertia±G≥Fadhesive+Fcohesive  (7)其中,Finertia为惯性力,G为冰的重力,Fadhesive为冰与输电线间的粘附力,Fcohesive为冰的内聚力;

其中:

其中,ρice为覆冰密度,g为重力加速度,e为偏心距,L为覆冰长度,ac为临界加速度,Dcable为输电线直径,D为覆冰后输电线直径,τadhesive为覆冰与输电线间的粘附应力,τcohesive为覆冰内部的内聚应力;

则可推导出覆冰脱落临界加速度ac为:但由于短路电流的通入,使冰层与导线之间产生气隙,即式(7)中粘附力Fadhesive消失,也即式(9)中Dcableτadhesive为零,此时覆冰脱落临界加速度计为a'c: