一种适用于暴雪天气的输电铁塔抗冰结构的制作方法

本发明涉及输电，尤其是一种适用于暴雪天气的输电铁塔抗冰结构 。

背景技术：

1、随着电力输送线路向高海拔、高寒地区不断延伸，输电线路中的绝缘子长期处于低温、强风、降雪以及冻融交替等复杂环境中。在冬季运行过程中，绝缘子伞裙表面容易附着雨雪、雾气以及空气中的水分，当环境温度持续降低时，伞裙表面的水分逐渐冻结形成覆冰。由于绝缘子通常依靠伞裙形成的曲折爬电路径提高绝缘性能，当多个伞裙之间的冰层逐渐连接后，冰层会形成连续导电通道，使电流绕过原有的伞裙结构沿冰层泄漏，从而降低绝缘子的有效爬电距离，增加输电线路发生闪络事故的风险。

2、现有技术中，为降低绝缘子覆冰带来的影响，通常采用风力驱动刮板结构对绝缘子伞裙表面的积水、积雪进行持续清理，使水分难以在伞裙表面停留，从而降低覆冰形成概率。该类装置在一定程度上能够改善绝缘子表面的积雪问题，但是在实际应用过程中仍存在一定不足。一方面，现有刮板结构通常与多个伞裙同时接触，在风力驱动过程中，需要同时克服多个刮板与伞裙之间的摩擦阻力，导致整体运行阻力较大，对驱动力要求较高，在风力不足或者环境阻力较大的情况下容易出现运行不稳定的问题。另一方面，在高寒地区，覆冰过程并非仅由积雪堆积形成，当伞裙表面水分冻结后形成冰层，其与绝缘子表面的附着强度明显高于松散积雪，传统柔性刮板仅能够清除附着较弱的积水和积雪，对于已经形成的冰层难以实现有效破除，因此无法从根本上解决冰层持续增长的问题。

3、此外，由于输电线路长期处于低温环境中，除冰装置自身的传动结构也容易受到冻结影响，例如旋转部件、连接部件等位置可能因结冰导致运动阻滞，影响装置可靠运行。同时，现有装置多数缺少针对冰层形成过程的主动干预方式，通常仅在冰层形成后进行清除，而未充分利用冰层形成初期附着强度较低的特点进行预防性破冰。

4、因此，针对高寒地区绝缘子覆冰逐渐累积的问题，需要一种适用于暴雪天气的输电铁塔抗冰结构能够降低刮扫阻力、实现分区域循环清理，并能够在冰层形成初期主动破坏冰层结构，同时保证伞裙表面持续清洁的绝缘子防覆冰装置，以提高绝缘子的运行可靠性。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术问题，本发明提供一种适用于暴雪天气的输电铁塔抗冰结构，包括：上壳体，所述上壳体套设于输电塔的芯棒外侧并与芯棒转动连接，所述上壳体的下侧设有下壳体，所述下壳体的下端与芯棒转动连接；

2、所述上壳体顶部设有伺服电机，所述上壳体内部且位于伺服电机与芯棒之间设有齿轮组，所述齿轮组用于带动上壳体和下壳体绕芯棒转动；所述下壳体内部转动安装有丝杠，所述丝杠外侧设有至少两组切换装置，所述丝杠的顶端与伺服电机的驱动端之间设有离合装置，所述离合装置用于控制丝杠与伺服电机之间的动力传递；

3、所述下壳体外壁且靠近输电线路绝缘子伞裙的一侧滑动安装有若干刮扫组件。

4、优选的，所述齿轮组包括第一齿轮，所述第一齿轮设置于伺服电机的驱动端，所述芯棒外壁且位于上壳体内部设有第二齿轮，所述上壳体内部转动安装有至少两个第三齿轮，多个所述第三齿轮依次啮合连接，靠近芯棒一侧的第三齿轮与第二齿轮啮合，靠近伺服电机一侧的第三齿轮与第一齿轮啮合。

5、优选的，所述切换装置包括滑块，所述滑块套设于丝杠外侧并与丝杠螺旋连接，所述滑块与下壳体内壁滑动连接；所述滑块靠近芯棒的一侧平行设置有两个长条滑槽，两个所述长条滑槽之间安装有轮轴，所述轮轴滑动设置于长条滑槽内，所述长条滑槽沿垂直于芯棒轴线的方向延伸，以使轮轴能够沿垂直于芯棒轴线方向往复移动；所述轮轴上设有与轮轴同轴设置的滑轮，所述滑块上设有第一电磁铁，所述滑块外侧滑动安装有挡块，所述挡块整体呈l形结构，所述挡块的顶端设有楔形结构，当第一电磁铁吸附挡块移动时，所述楔形结构推动滑轮沿长条滑槽方向移动。

6、优选的，所述刮扫组件包括连接柄，所述连接柄插接于下壳体外壁并与下壳体滑动连接，所述连接柄位于下壳体内部的一端设有抵接块，所述抵接块呈梯形结构，且所述抵接块靠近滑轮的一侧设有与滑轮外形相匹配的圆弧形凹槽；所述连接柄远离抵接块的一端设有刮板，所述连接柄外环面且位于下壳体内壁与抵接块之间设有第一弹簧，所述第一弹簧处于压缩状态。

7、优选的，所述刮板整体呈三角形结构，所述刮板朝向绝缘子伞裙的一侧设置为锯齿状结构，刮板的数量为两个分别设置于连接柄的两侧且锯齿相互错位。

8、优选的，所述离合装置包括第一凸块，所述第一凸块设置于伺服电机的驱动端，所述丝杠外壁且位于上壳体内部设有凸台，所述丝杠顶部设有能够沿丝杠轴向上下移动的第二凸块，所述第二凸块与凸台之间设有第二弹簧，所述第二弹簧处于压缩状态；所述第一凸块与第二凸块在第二弹簧作用下相互啮合配合，以使伺服电机带动丝杠转动；所述凸台内部设有第二电磁铁，所述第二电磁铁通电时吸引第二凸块沿轴向移动，使第二凸块与第一凸块分离。

9、优选的，靠近底部的挡块下侧设有压力传感器，所述压力传感器用于检测挡块触底状态，并控制伺服电机反向转动。

10、优选的，还包括太阳能电池板、太阳能控制器以及蓄电池，所述太阳能电池板通过太阳能控制器与蓄电池电连接，所述蓄电池通过电源管理模块分别与伺服电机、第一电磁铁以及第二电磁铁电连接，以为伺服电机、第一电磁铁以及第二电磁铁提供工作电能。

11、优选的，还包括风力驱动组件，所述风力驱动组件与齿轮组传动连接，用于利用输电线路所在区域的风力带动上壳体和下壳体绕芯棒转动；所述风力驱动组件与丝杠之间设有第一离合结构，所述伺服电机与齿轮组之间设有第二离合结构，以使风力驱动组件驱动装置运行时切断丝杠与齿轮组之间的动力传递，并在需要破冰时通过伺服电机控制丝杠转动。

12、优选的，还包括控制模块，所述控制模块与伺服电机、第一电磁铁以及第二电磁铁电连接，所述控制模块根据伺服电机的旋转圈数获取丝杠的旋转角度，并结合丝杠导程计算滑块的移动距离，以判断切换装置是否移动至对应刮扫组件位置，并控制第一电磁铁动作，使刮扫组件在分离状态、刮扫状态以及破冰状态之间切换。

13、本发明的有益效果体现在，通过在现有刮板结构基础上设置切换装置，使多个刮板不再长期同时与多个绝缘子伞裙保持接触，而是按照预设顺序使单个刮板或部分刮板依次与对应伞裙接触，其余刮板暂时与伞裙分离。通过该方式降低了刮板运行过程中的同时受力数量，减少了摩擦阻力，使装置能够在较小驱动力条件下实现稳定运行，同时降低了风力不足环境下装置无法动作的风险。

14、本技术中的刮板结构进一步设置破冰刮板爪以及柔性刮板，其中破冰刮板爪利用尖锐结构减小与冰层的接触面积，提高局部作用压力，在冰层形成初期能够有效破坏冰层内部结构，降低冰层继续增长以及连接多个伞裙的可能性；柔性刮板能够与绝缘子伞裙表面保持贴合，在日常运行过程中及时清理伞裙表面的积水和积雪，从源头降低冰层形成条件。通过刚性破冰与柔性清理相结合的方式，使装置不仅能够处理形成后的轻微覆冰，同时能够提前阻止覆冰进一步发展。

15、本技术通过针对冰层逐渐形成的特点，在冰层厚度较小、附着强度较低阶段进行主动干预，相较于传统仅依靠刮除已经形成的大厚度冰层的方式，降低了除冰难度，提高了除冰效率，并减少了因冰层连接多个伞裙导致绝缘性能下降的问题。

16、本技术还可在关键传动位置设置加热部件，通过对容易冻结的旋转连接部位进行辅助加热，降低低温环境下因结冰导致的机械卡滞问题，提高装置长期运行稳定性。同时，加热部件还可以对刮板结构进行辅助加热，使刮板与冰层接触时降低冰层强度，进一步提升破冰效果。

17、本技术设置独立驱动结构，并可结合风力发电、太阳能供电等方式提供能源，使装置能够适应输电线路远距离、无人值守的运行环境，减少人工巡检和除冰维护成本。

18、综上，本技术通过刮板切换工作方式、破冰刮板爪与柔性刮板结合、传动部位防冻结以及主动能源供给等结构设计，实现了对绝缘子覆冰过程的预防式控制和主动除冰，相较于现有技术能够降低运行阻力，提高除冰可靠性，并提升高寒地区输电线路绝缘子的运行安全性。