关于输电系统抗冰雪灾害的想法
qqiqm0012008/03/02极客DIY IP:北京

今年南方地区让冰灾把南方给搞惨了。有几位工人为了给电线和电塔除冰,摔死了。我提出以下方法,可以除冰(类似这个方法的,有个专家在CCTV的节目里也说过。)

1.可以用大电流,低电压,高频率脉冲表面加热去掉这些冰,这是对裸线才有用的。

2.另外一个方法是比较普通的,就是低电压,大电流加热导线,这个是任何一种都行的,但是问题是对于几百上千公里的铝制导线,总质量有几千吨(2厘米直径的铝制导线,1公里重870公斤左右,比热820焦耳/千克),会消耗比较多热量.

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~~空空如也
qqiqm001 作者
16年11个月前 IP:未同步
28405

不错。这些机器人应该是沿着电线运行,并且直接从输电系统取电,(美国在研制的一些UAV,就打算直接降落在电网上取电。)或者隔几千米在电塔上设置一个充电站。

第一个表面加热法,最难,需要比第二种更大的功率。在几万分之一秒内把表层0.1毫米厚左右的金属加热到能把接触面上的一薄层冰剧烈汽化爆炸,用爆炸力量炸掉冰,基本上,困难的不太现实。

而且,螺线上的冰也是导电的,这个方法可能从原理上讲,就行不通。我也不是很懂。

[em01][em01][em01]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28406

第二种方法,由于各种原因,也是非常困难,主要是高压电线容不容许断电用来融冰。三相交流输电系统是可以的。因为有三根线,可以一根一根来。还能输送2/3的电力,另外1/3用变压器降压后用来融冰。

但是直流输电系统呢?有几根线?能不能断电除冰?这我就不知道了。

[em03] [align=right][color=#000066][此贴子已经被作者于2008-3-3 16:56:55编辑过][/color][/align]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28407

我计算了一下,如果对直径2厘米,长500公里的导线除冰,导线总质量435吨,电阻41.75微欧姆,但是要加热的不只是导线,还有冰,所以假设需要大约是把导线升温300度的热量,那大概是需要29725度电的热量。

如果电压208V,电流5000000A,那加热功率1042500KW,每秒输入289度电,需要103秒。这需要特制的变压器,和一个百万千瓦火电站的全部功率.也非常困难,但总算不是特别不可能。

[em08]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28408
而这个怪兽级变压器,平时刚好用来做“高速电磁滑车”(类似火箭滑车的高速碰撞气动试验设备)的电源。以及平时做电磁炮发射装置的研究用。[em01] [align=right][color=#000066][此贴子已经被作者于2008-3-3 16:57:41编辑过][/color][/align]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28410

[em01]我就是说的直流啊。变压器降压后整流嘛。

如果变压器达不到,就做个特殊的发电机好了。我知道有这种发电机。

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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28412

整流用的半导体材料不是问题,几百个,几千个大功率二极管而已,

其它才是问题。

倒是那个热点的问题,热点是不是就是一个电阻率大的部分?导线中的会有这样的热点吗?还是说连接点?

[em03]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28413

另外,因为导线的表面积/质量比很大,加热的功率必须很大,否则散热比加热快,就不行了。估计电流最小不能小于1MA。

[em01]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28415

另外,300度的温升是很夸张的了。实际最多可能需要相当于导线1000多度的温升的热量。

假设导线上沿部分覆冰5厘米(估计这种情况比较罕见,常见的上沿厚度可能不到5厘米厚),那么需要化掉的冰的总质量是导线的几倍,冰点熔化热好像335000J/Kg,大约是铝的比热的400倍。就是说导线的400度温升的能量,只能化掉1倍质量的水

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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28416
第一种方法虽然对于几百公里长的导线不现实,但是未必不能用在分档除冰的方式上,关键就是这个能搬着走的超大功率脉冲高频电源(比电磁炮的功率可能还大,而且是高频交流)[em02]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28419
[em01]这的确是个问题,比如一个耐1000A,1W个就是10MA啦。就是并联之后当单个用嘛。
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28420

不过我还是觉得电磁轨道炮用的单机发电机之类的大电流发电机比较现实,另外,我设想的是最坏的情况,500公里都给冻雨浇透了。结了那么多冰,实际应用中可能有的区域没有冰,那没有冰的那部分就白白浪费热量了啊。看来缺点还是很大的啊

那个趋皮肤效应原理的,就是第一个,如果能做出那种电源就好了。我能想象几千米的电线上的冰,啪的一下就不见了。

[em02]
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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28424

[em17]你说到点子上了,好多电线杆子断掉了,发现里面居然没有钢筋。

就是不知道电塔了。是不是也是劣质材料的原因,还是结构设计

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qqiqm001作者
16年11个月前 IP:未同步
28426
[em17]不错。我前面的计算就是只算了导线上方的冰,下方的冰是不需要化掉的。
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