电磁脉冲除冰在输电线路中的运用

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1、电磁脉冲系统除冰在输电线路中的运用电容I器姐摘要：电磁脉冲除冰（EIDI）是利用电容器组向线圈放电，由线圈产生强磁场，在冕于线圈附近的导电板（即目标物）上产生一个幅值高、持续时间断的机械力，使冰破裂而脱落。木文简要的介绍了电磁脉冲除冰的原理和方法，分析了能量、电容和电压等电气参数，线圈的儿何参数以及输电导线材料等对除冰性能的影响。根据国内外研究现状以及试验室实验研究，认为电磁脉冲方法容易引起线路舞动，所以并不适合长跨度的输电线路。关键词：电磁脉冲；输电线路除冰；线路舞动0引言输电线路发牛覆冰闪络事故，对输电线路安全运行造

2、成威胁。冰在输电线路沉降的类型、数屋和形状是不同，这与线路跨越地区的地形和气彖情况、线路的结构、线路杆塔的结构等有关。为了保证线路的正常运用，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，劳动密集且不经济。本文总结了电磁脉冲除冰的原理和方法，分析了电磁脉冲方法在输电线路除冰的可行性。1电磁脉冲原理电磁脉冲除冰（EIDI）的原理是采用电容器组向线圈放电，由线圈产生强磁场，在置于线圈附近的导电板（即目标物）上产牛一个幅值高、持续时间短的机械力，使冰破裂而脱落。当施加脉冲吋，电动力引起目标物的金属表面轻微

3、的收缩和扩张，使得附着在上面的冰滑落，达到除冰的日的。电磁脉冲系统的装置电气原理如图1所示。钳位K—极图1EIDI电气装置原理图图1中的II标物可以是待除冰的物体（比如飞机的机翼），或者是铝板（此铝板与待除冰物体和连），或者是另一个线圈（此线圈与待除冰物体相连），对于输电导线，冃标物可以是后两种。电磁脉冲的产生是对可控硅外加一个触发信号，让电容器组对脉冲线圈放电。因为可控硅具有二极管特性,EIDI电路的电流就像弱阻尼的RLC电路的响应。为了防止电容器组的反向放电，设置了钳位二极管来保护电容器组。EIDI电路电流波形如图2

4、所示。图2EIDI电路电流波形图3说明了由EIDI线圈产生磁场和在日标物中感应的漩涡电流。图屮没有表示出由漩涡电流产生的磁场。图3由EIDI线圈产生的磁场和漩涡电流2试验参数的选择2.1试验装置Impulse=冲击摆可以用于测量在不同参数下产生的脉冲的人小。其示意图如图4所示。最大的摆动角（0唤）可以用外接的电位计准确测量，脉冲可以运用公式⑴计算得。其中丿=摆动的惯性参数；/=冲击摆的长度；7、=一个自由摆动的周期;图4试验用冲击摆示意图2.2电功率，电压和电容在电脉冲系统设计，最重要的参数是每个线圈所需的能量。线圈的能

5、量一经确定，如何进行电容和电压的匹配是很重耍的。电容贮能量为：W=-CU2(2)2英中：Q为电容器电容(F)；〃为电容器充电电压(V)；於为电容器贮能量即线圈的能量(J);用冲击摆进行不同能量、电容及电压的脉冲力试验，木文将试验数据整理成图5所示曲线。图中横坐标为线圈的能量(J),左边纵坐标表示每100J产生的脉冲力(即F/100J)o图中两条实线分别表示电容为400□F及600nF时的F/100J值。由图可见，总能耗增加时F/100J略有减少，但变化不大；而电容减少(即电压增大)时，单位能量产生的脉冲力明显增大。故从充

6、分发挥能虽的作用來看应该减小电容。从式(2)可见要增大电压，在同一能耗情况下，用高电压(小电容)可产纶较大的脉冲力。图5右边纵处标表示脉冲力F(N・S)o由图可见，随“的增人F也增人，同时可以看出电压增人(电容减小)使脉冲力增大。从有效利用能量的观点应采用小电容高电压，但从另一方面，电压越高，电器元件耐压也相应提高，这不但使成本大大提高，对安全也不利。图5脉冲与功率、电容的关系2.3线圈外径与匝数线圈匝数越多产生的电感越大，相应的涡流值也大，这样单位能耗产生的脉冲力增人；线圈直径人则感应涡流也人，也会使产生的脉冲力增人。

7、图6为外径53mm和65mm线圈在不同匝数下的结果。从产生脉冲力的角度看应适当增大外径和线圈匝数，但从重量及安装位置看不宜川太大直径的线圈。32、(s•N<3.3线圈与目标物的间隙线圈为F1标物Z间的间隙太大，会便感应涡流减小，这就会使脉冲力减小，因此间隙尽量小。脉冲力与间隙的典型关系如图7所示。另一方曲，由于线圈的端曲是平曲，而导线有曲率,为防止脉冲力作用时线圈与F1标物相碰，应有足够的间隙。0.23图7间隙与脉冲力的关系2.4目标物材料与厚度0标物材料的导电率对脉冲力的影响很大，如來为非金属材料或薄金属材料，则在电脉

8、冲力作用下，目标物不会产生涡流或因目标物电阻太人产生的涡流很小，此时应该采用“双目标物”，即在非金属材料或薄金属材料粘上一导电良好的金属，具厚度按武(3)来估算。5=/1:(3)其中：O为双目标物的电导率(Q/m)；f为电路的响应频率(Hz)；图8表示材料及厚度对脉冲力的影响。图中能耗192W(U=8OOV,C=60