一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置及其制造方法与流程

1.本发明属于高压输电线领域，具体是一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置及其制造方法。


背景技术：

2.为有效避免电力企业资源浪费，提高资源利用率，近年来越来越多的光缆、通信基站、移动天线、传感器、摄像头和环境监测仪等设备均与输电线路共享杆塔。然而，高压输电线会在空间中产生电磁场，会对共享设备正常工作产生影响。 知网维普期刊，作者唐波等人于2020年，刊登的名称为共享铁塔基站天线对在线监测设备的电磁干扰及防护，公开了共享铁塔将电力和通信设备集成一体，其新增的基站天线与铁塔上原有的输电线路在线监测设备近距离架设，不可避免地会对在线监测设备产生电磁干扰。根据现有在线监测设备的电磁兼容标准，分析了基站天线对在线监测设备的干扰机理，建议以射频辐射抗扰度10v/m为抗干扰设计限值。结合天线原理，推导了基站天线场源的数学表征式，进而提出了多基站天线辐射下，电大尺寸金属散射体在空间任一点处散射场求解的数学模型。采用po-mom混合算法对提出的数学模型进行求解，并通过电波暗室实验对其进行验证，结果表明,数学模型的全局最大相对偏差值随频率的增加而增大，在2 600 mhz时为8.33%。以山东共享铁塔为算例，分析了铁塔塔头型式，天线功率，天线倾角3种工况下在线监测设备处电场强度变化规律，并以此为依据，建议将天线与在线监测设备之间的防护间距定为4 m。
3.知网维普期刊，作者张莹等人于2020年，刊登的名称为共享铁塔基站对周围电磁环境的影响研究，文章在分析输电线路共享铁塔通信基站天线结构型式，共享铁塔选取及天线搭载位置的基础上，对共享铁塔不同基站类型，不同安装方式的电磁环境影响进行了预测和计算，得到共享铁塔架设4g和5g基站的电磁环境达标控制距离。相关研究成果对输电线路共享铁塔的选址。架设天线类型的选择，共建基站参数的调整具有很好的参考价值。
4.综上所述，目前科研人员针对输电线对于其它监测设备的电磁影响大多采用建立数学模型，利用数学算法进行预测和计算天线与在线监测设备之间的防护间距，在实际架设过程中，实施比较困难，工作量大，易造成资源浪费和空间浪费。
5.因此，需要对电磁敏感的设备进行电磁屏蔽设计。目前高压输电线领域的电磁屏蔽方法主要用于高压输电线附近建筑物，无法针对共享杆塔设备表面电磁场特点进行的电磁场屏蔽。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置及其制造方法，集磁场屏蔽和电场屏蔽于一体，装配方便，环境适应性良好。
7.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置，包括内层屏蔽壳体，内层屏蔽壳体的内腔中设有杆塔共享设备，内层屏蔽壳体的上端左右两侧开设有凹槽，凹槽内部设有导电橡
胶条，内层屏蔽壳体上盖合有内层屏蔽上盖，导电橡胶条位于内层屏蔽上盖下方，内层屏蔽壳体与内层屏蔽上盖的缝隙内涂覆有导电胶从而形成电场屏蔽层；所述内层屏蔽壳体的外部安装有外层屏蔽壳体，外层屏蔽壳体上盖合有外层屏蔽上盖从而形成磁通路。
8.进一步地，所述内层屏蔽壳体顶部开口处设有平台和凸台，凹槽开设在平台的左右两侧，平台均匀地开设有若干个第一螺孔；所述内层屏蔽上盖的底面与平台抵接，内层屏蔽上盖上均匀地开设有若干个第一埋头孔，内层屏蔽上盖通过第一螺钉与内层屏蔽壳体固定连接。
9.进一步地，所述导电胶涂覆在内层屏蔽上盖与凸台之间的缝隙内。
10.进一步地，所述内层屏蔽壳体的侧壁上均匀地开设有第二螺孔；所述外层屏蔽壳体的侧壁上开设有通孔，且外层屏蔽上盖开设有第二埋头孔，第二螺钉依次贯穿第二埋头孔、通孔和第二螺孔从而使内层屏蔽壳体和外层屏蔽上盖与外层屏蔽壳体固定连接。
11.进一步地，所述内层屏蔽壳体与内层屏蔽上盖均由铝合金制成。
12.进一步地，所述外层屏蔽上盖和外层屏蔽壳体均由铁镍软磁合金制成。
13.进一步地，所述内层屏蔽壳体的壁厚大于外层屏蔽壳体的壁厚。
14.进一步地，所述内层屏蔽壳体和外层屏蔽壳体的外表面均涂有防锈漆。
15.一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置的制造方法，包括如下步骤：（1）、先采用机械加工或铸造成形制造出内层屏蔽壳体，再将平台和凸台的表面精加工，然后对凸台和凹槽内表面做导电阳极氧化处理，接着在内层屏蔽壳体的外表面涂防锈漆，最后在内层屏蔽壳体的四个侧壁上均匀地开设第二螺孔并在平台上均匀地开设第一螺孔；（2）、先用机械加工或铸造成形制造出内层屏蔽上盖，然后将内层屏蔽上盖的内表面与平台接触的区域精加工，并将其余区域做导电阳极氧化处理，接着在内层屏蔽上盖的外表面涂涂防锈漆，最后在内层屏蔽上盖均匀地开设第一埋头孔；（3）、先利用激光焊接将外层屏蔽壳体侧板和外层屏蔽壳体底板焊接成外层屏蔽壳体，接着对其进行磁性退火处理从而提高磁屏蔽性能，然后在外外层屏蔽壳体外表面涂防锈漆，最后在外层屏蔽壳体侧板的上部均匀地开设通孔；（4）、采用步骤（3）的方法加工外层屏蔽上盖，并在外层屏蔽上盖的侧壁上均匀地开设第二埋头孔；（5）、先将杆塔共享设备放置在内层屏蔽壳体的内腔里，接着在凹槽内放置导电橡胶条，再接着将内层屏蔽上盖通过第一螺钉固定安装在平台上并在二者形成的缝隙里涂覆导电胶；然后将外层屏蔽壳体套在内层屏蔽壳体外部，同时将外层屏蔽上盖盖在外层屏蔽壳体上，最后把第二螺钉依次通过第二埋头孔、通孔和第二螺孔从而将外层屏蔽上盖、外层屏蔽壳体和内层屏蔽壳体固定连接。
16.本发明具有如下有益效果：将杆塔共享设备放置在内层屏蔽壳体的内腔中，内层屏蔽壳体和内层屏蔽上盖与导电橡胶条以及导电胶形成密封良好的电场屏蔽层，避免缝隙泄露，提高电场屏蔽效率；同时，在内层屏蔽壳体的外部设有外层屏蔽壳体，外层屏蔽壳体和外层屏蔽上盖形成良好的
磁通路，提高磁场屏蔽效率。可见，本发明的装置集磁场屏蔽和电场屏蔽于一体，能够有效针对共享杆塔设备表面电磁场特点进行电磁场屏蔽，制造方法简单，装配方便，环境适应性良好。
17.考虑杆塔共享设备屏蔽装置的轻质化，且便于生产和装配，且内层屏蔽壳体为整个装置的支撑结构，故而不仅内层屏蔽壳体的壁厚大于外层屏蔽壳体的壁厚，而且内层屏蔽上盖的材料均采用密度较小且导电性能良好的铝合金。同时，外层屏蔽壳体和外层屏蔽上盖采用薄壁搭接结构，与第二螺钉材料均选择密度较大且具有高初始磁导率和最大磁导率的铁镍软磁合金，轻便且磁场屏蔽效率高。
18.外层屏蔽壳体和外层屏蔽上盖均通过底板和四周板激光焊接成形，且能有效避免缝隙泄露，激光焊接后进行磁性退火处理，提高其磁屏蔽性能，磁性退火后在壳体外表面涂防锈漆可以提高装置的使用寿命。
附图说明
19.图1：本发明的剖面结构示意图；图2：本发明的内层屏蔽壳体的结构示意图；图3：本发明的内层屏蔽上盖正面的结构示意图；图4：本发明的内层屏蔽上盖背面的结构示意图；图5：本发明的外层屏蔽壳体的结构示意图；图6：本发明的外层屏蔽上盖的结构示意图；图7：本发明的屏蔽前的共享塔杆设备表面电场分布图；图8：本发明的屏蔽后的共享塔杆设备表面电场分布图；图中：1、杆塔共享设备；2、内层屏蔽壳体；21、凸台；22、凹槽；23、平台；3、内层屏蔽上盖；4、第一螺钉；41、第一螺孔；42、第一埋头孔；5、导电橡胶条；6、导电胶；7、外层屏蔽壳体；71、外层屏蔽壳体侧板；72、外层屏蔽壳体底板；8、外层屏蔽上盖；81、外层屏蔽上盖侧板；82、外层屏蔽上盖顶板；9、第二螺钉；91、第二螺孔；92、通孔；93、第二埋头孔。
具体实施方式
20.下面结合实施例对本发明的具体内容做进一步详细解释说明，但不作为对本发明的限定。
21.实施例1如图1-图6所示，一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置，包括内层屏蔽壳体2，内层屏蔽壳体2的内腔中设有杆塔共享设备1，内层屏蔽壳体2的上端左右两侧开设有凹槽22，凹槽22内部设有导电橡胶条5，内层屏蔽壳体2顶部开口处设有平台23和凸台21，凹槽22开设在平台23的左右两侧，平台23均匀地开设有若干个第一螺孔41，内层屏蔽壳体2上盖合有内层屏蔽上盖3，导电橡胶条5位于内层屏蔽上盖3下方，内层屏蔽上盖3的底面与平台23抵接，内层屏蔽上盖3上均匀地开设有若干个第一埋头孔42，内层屏蔽上盖3通过第一螺钉4与内层屏蔽壳体2固定连接，内层屏蔽上盖3与凸台21之间的缝隙内涂覆有导电胶6，内层屏蔽壳体2和内层屏蔽上盖3与导电橡胶条5以及导电胶6形成密封良好的电场屏蔽层，避免缝隙泄露，提高电场屏蔽效率。
22.所述内层屏蔽壳体2的外部安装有外层屏蔽壳体7，外层屏蔽壳体7上盖合有外层屏蔽上盖8，外层屏蔽壳体7和外层屏蔽上盖8采用薄壁搭接结构，所述外层屏蔽壳体7的侧壁上开设有通孔92，且外层屏蔽上盖8开设有第二埋头孔93；所述内层屏蔽壳体2的侧壁上均匀地开设有第二螺孔91，第二螺钉9依次贯穿第二埋头孔93、通孔92和第二螺孔91从而使内层屏蔽壳体2和外层屏蔽上盖8与外层屏蔽壳体7固定连接，外层屏蔽壳体7和外层屏蔽上盖8形成良好的磁通路，提高磁场屏蔽效率。
23.优选的，所述内层屏蔽壳体2与内层屏蔽上盖3均由铝合金制成，不仅导电性良好，而且轻便。
24.优选的，所述外层屏蔽上盖8、外层屏蔽壳体7和第二螺钉9均由具有高初始磁导率和最大磁导率的铁镍软磁合金制成，形成良好的磁通路，提高磁场屏蔽效率。
25.优选的，所述内层屏蔽壳体2的壁厚大于外层屏蔽壳体7的壁厚，使得整个装置更轻的同时内层屏蔽壳体2具有良好的支撑作用。
26.优选的，所述内层屏蔽壳体2和外层屏蔽壳体7的外表面均涂有防锈漆，可以提高装置的寿命。
27.如图7-图8所示，本实施例以330 kv 同塔双回输电杆塔为例，该杆塔高度为55m，杆塔共享设备模型为长方体，设备尺寸为800mm
×
400mm
×
200mm，安装在20m 高度的杆塔主材上，距离杆塔主材 1m。利用ansys软件进行共享杆塔设备表面电磁场分析：（1）没有采用本发明的装置屏蔽前，共享杆塔设备最大电场强度64041v/m，最大磁场强度52.614μt。
28.（2）采用本发明的装置屏蔽后，共享杆塔设备最大电场强度4.5305v/m，电场屏蔽效能为83db；最大磁场强度1.2754μt，磁场屏蔽效能为32.88db。
29.实施例2一种用于共享杆塔设备的电磁屏蔽装置的制造方法，包括如下步骤：（1）、先采用机械加工或铸造成形制造出内层屏蔽壳体2，再将平台23和凸台21的表面精加工，然后对凸台21和凹槽22内表面做导电阳极氧化处理，接着在内层屏蔽壳体2的外表面涂防锈漆，最后在内层屏蔽壳体2的四个侧壁上均匀地开设第二螺孔91并在平台23上均匀地开设第一螺孔41；（2）、先用机械加工或铸造成形制造出内层屏蔽上盖3，然后将内层屏蔽上盖3的内表面与平台23接触的区域精加工，并将其余区域做导电阳极氧化处理，接着在内层屏蔽上盖3的外表面涂涂防锈漆，最后在内层屏蔽上盖3均匀地开设第一埋头孔42；（3）、先利用激光焊接将外层屏蔽壳体侧板71和外层屏蔽壳体底板72焊接成外层屏蔽壳体7，接着对其进行磁性退火处理从而提高磁屏蔽性能，然后在外外层屏蔽壳体7外表面涂防锈漆，最后在外层屏蔽壳体侧板71的上部均匀地开设通孔92；（4）、采用步骤3的方法将外层屏蔽上盖顶板82和外层屏蔽上盖侧板81激光焊接加工成外层屏蔽上盖8，并在外层屏蔽上盖8的侧壁上均匀地开设第二埋头孔93；（5）、先将杆塔共享设备1放置在内层屏蔽壳体2的内腔里，接着在凹槽22内放置导电橡胶条5，再接着将内层屏蔽上盖3通过第一螺钉4固定安装在平台23上并在凸台21与内层屏蔽上盖3形成的缝隙里涂覆导电胶6；然后将外层屏蔽壳体7套在内层屏蔽壳体2外部，同时将外层屏蔽上盖8盖在外层屏蔽壳体7上，最后把第二螺钉9依次通过第二埋头孔93、通
孔92和第二螺孔91从而将外层屏蔽上盖8、外层屏蔽壳体7和内层屏蔽壳体2固定连接。
30.本发明的工作原理如下：使用时，先将杆塔共享设备1放置在内层屏蔽壳体2的内腔里，接着在凹槽22内放置导电橡胶条5，再接着将内层屏蔽上盖3通过第一螺钉4固定安装在平台23上并在凸台21与内层屏蔽上盖3形成的缝隙里涂覆导电胶6，此时内层屏蔽壳体2和内层屏蔽上盖3与导电橡胶条5以及导电胶6形成密封良好的电场屏蔽层，避免缝隙泄露；然后将外层屏蔽壳体7套在内层屏蔽壳体2外部，同时将外层屏蔽上盖8盖在外层屏蔽壳体7上，最后把第二螺钉9依次通过第二埋头孔93、通孔92和第二螺孔91从而将外层屏蔽上盖8、外层屏蔽壳体7和内层屏蔽壳体2固定连接，外层屏蔽壳体7和外层屏蔽上盖8形成良好的磁通路，提高磁场屏蔽效率。从而，使本发明的装置集磁场屏蔽和电场屏蔽于一体，能够有效针对共享杆塔设备表面电磁场特点进行电磁场屏蔽。
31.将本实施例与现有技术知网维普期刊，作者唐波等人于2020年，刊登的名称为共享铁塔基站天线对在线监测设备的电磁干扰及防护；知网维普期刊，作者张莹等人于2020年，刊登的名称为共享铁塔基站对周围电磁环境的影响研究，进行对比，该电磁屏蔽装置集磁场屏蔽和电场屏蔽于一体，内层屏蔽壳体和内层屏蔽上盖采用导电性能良好的铝合金，与导电橡胶条以及导电胶形成密封良好的电场屏蔽层，避免缝隙泄露，提高电场屏蔽效率；外层屏蔽壳体和外层屏蔽上盖采用薄壁搭接结构，与安装螺钉材料均选择具有高初始磁导率和高最大磁导率的铁镍软磁合金，形成良好的磁通路，提高磁场屏蔽效率。且该装置制造方法简单，装配方便，环境适应性良好。
32.同时，该实施例可以随意改变监测设备与输电线之间的间距，减少了材料的浪费以及节省了空间。