提高輸電線輸出效率的方法以及分子動高溫超導變壓器的製作方法
2023-06-12 04:35:41
專利名稱：提高輸電線輸出效率的方法以及分子動高溫超導變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種高壓輸電領域的提高輸電線輸出效率的方法，特別是涉及一種可應用於該方法的材料以及分子動熱功率高溫超導變壓器。
背景技術：
現有技術中從發電站發出的電能，要經過輸電線輸送到用電的地方，需要從發電站發出的電能先經過變壓器把電壓升高，用高壓電輸送到遠方的用戶附近，再經過變壓器把電壓降低，供給用戶使用。這樣的原因就在於通過高壓輸電可以減小輸送電路中電能的損失。
然而現有技術中，輸電線粗，並聯支路少，電路電阻小，消耗的電流多，從而輸出負載的電流會變小，然而負載電路與用電器電器的匹配是增加流失減少輸出功率的技術，使得輸電線的輸出功率無法得到提高，很大的浪費能源，而輸送過程中的熱損失無法回收應用，本來負載電路中的電壓小於電流，可是負載缺使用電壓大於電流技術，也造成了很大一部分的能源浪費。然而，輸電線中輸送的電能，u＜I60-80％，現技術使用四級10-15％的降壓。這樣造成生產，流失，消耗，低效。實驗證明四級降壓不如直達。然而需要材料和技術，本發明發明一種高溫超導分子動輸電材料和技術，至少可以取代直徑約為近一米的鋁材料電纜。
由此可見，上述現有的高壓輸電方法在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決其存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切的結構能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
有鑑於上述現有的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，並配合學理的運用，積極加以研究創新，終於創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
本發明的目的在於，克服現有的輸電線路中存在的缺陷，而提供一種新型提高輸電線輸出效率的方法，所要解決的技術問題是使其可以大幅度的提高輸電過程中的輸出效率，有效節約能源，為充分利用電能提供很好的途徑，從而更加適於實用。
本發明的再一目的在於，提供一種分子動熱功率高溫超導變壓器，相當交流變壓器的原線圈中，感應電動勢E1阻礙輸送電流發生三個物理變化，其中兩個消耗電流跟原線圈兩端加著的消耗電壓U1成反比，剩餘的是輸出電流，被E輸出原線圈跟E成正比。原線圈E1點n1上安裝的分子動高溫超導能量轉換器作用電源電動勢E，使E過E1，經n1、n2、E2直達U2，則E＝E1＝E2＝U2，副線圈相當一個無內電阻的電源，可得到E1/E2＝n1/n2＝I1/I2。E＝E1＝E2＝U2，I＝I1＝I2，I＝∝，n1＝n2＝r，I＞U60-80％，輸入I1·U1＝輸出I2·U2。所要解決的技術問題是使其應用於輸電過程中，使其可以大幅度的提高輸電過程中的輸出效率，還可使其應用於負載中，有效節約能源，從而更加適於實用。
本發明的另一目的在於，克服現有的輸電線路中存在的缺陷，而提供一種分子動高溫超導變壓器電纜，所要解決的技術問題是使其可用於輸電線路中，可以大幅度的提高輸電線輸電過程中的輸出效率，有效節約能源，充分利用電能，從而更加適於實用。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的提高輸電線輸出效率的方法，其特徵在於其包括以下步驟匹配導體電阻小於電路電阻，使之達到額定功率和標稱功率允許誤差，組成三相三線制三支路的輸電線路；依據各電路中產生的電熱，按照輸電線電路中電熱平衡的原理，計算所需輸電線的質量；增加輸電線的總橫截面積，使其總質量達到所需的質量，並調節使其頻率相同對稱。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的提高輸電線輸出效率的方法，其中所述的增加輸電線的總橫截面積是通過增加輸電線每一支路輸電線的根數來實現的。
前述的提高輸電線輸出效率的方法，其還包括以下步驟減少每一根輸電線的橫截面積，同時增加每一支的根數，使其實現增加輸電線的總橫截面積達到需要。
本發明的目的及解決其技術問題還採用以下的技術方案來實現。依據本發明提出的用於提高輸電線輸出效率的方法的輸電線材料，由兩種金屬A、B絞制而成，其特徵在於金屬A的機械強度大於金屬B的機械強度，而金屬A的電阻率小於金屬B的電阻率。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的輸電線材料，其中所述的A金屬為鋼鐵，B金屬為鋁。
本發明的目的及解決其技術問題還採用以下的技術方案來實現。依據本發明所提出的輸電線材料提高輸電線輸出效率，其中，將AB兩種金屬配合組成支路，從而減小每一根輸電線的橫截面積。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的可提高輸電效率的分子動高溫超導變壓器，其使用金屬或合金匹配輸出功率製成線圈，並將其接入電路中，從而形成一變壓器。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的輸電線材料為鋼鐵和鋁絞制而成。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的變壓器為分子動高溫超導多層變壓器。即依據電路的性質，配製一定質量的金屬或合金製成線圈，再匹配輸出功率製成一定數量的線圈包裝起來，並且用絕緣材料將其固定。頂與底各裝接線柱，內接並聯線圈，外接電路。或者將上述的線圈裸體接入電路中，從而形成分子動高溫超導多層變壓器。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的變壓器為分子動高溫超導單層變壓器。依據電路的性能，用金屬或合金製成單線圈，或將該材料匹配它的輸出功率，選用若干根熔化製成大功率線圈，包裝或裸體接入電路，從而形成分子動高溫超導單層變壓器。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的變壓器為分子動高溫超導單支路型變壓器。依據電路的性能，用金屬或合金匹配電路的功率接入電路，或將若干根金屬或合金熔化製成大功率接入電路，這樣形成分子動高溫超導單支路型變壓器。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的變壓器為分子動高溫超導多支路型變壓器。依據電路的性能，用金屬或合金製造成單支路，再匹配輸出功率組成多支路並聯，或者增減功率製造粗細各異導線多支路並聯，又或者將輸送功率配平電熱平衡，再成正比的增加輸電裝備的多隻路並聯，從而形成分子動高溫超導多支路型變壓器。
前述的輸電線分子動高溫超導變壓器，其中所述的變壓器可為二力平衡分子動高溫超導變壓器、電路電阻分子動高溫超導變壓器或者電熱平衡分子動高溫超導變壓器。其中二力平衡分子動高溫超導變壓器輸電適用於遠程高壓交流直達用電負荷輸電；電路電阻分子動高溫超導變壓輸電，利用增加電路電阻降壓生熱輸電裝備，應用分子動高溫超導變壓器輸電，適用於高壓交流超常規20-30％輸電；電熱平衡分子動高溫超導變壓輸電，利用增加電熱平衡輸電裝備，應用分子動高溫超導變壓器輸電，適用於遠程高壓交流直達用電負荷輸電。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的分子動高溫超導變壓器，將其用於輸電線路以及負載中。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的分子動高溫超導變壓器的應用，其中所述的負載為電燈或家用電器。
本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種分子動高溫超導變壓器電纜，其利用分子動高溫超導變壓器形成一種電動勢電纜。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
前述的分子動高溫超導變壓器電纜，其中所述的電纜為二力平衡分子動高溫超導變壓器電纜。
前述的分子動高溫超導變壓器電纜，其中所述的電纜為電熱平衡分子動高溫超導變壓器電纜。
前述的分子動高溫超導變壓器電纜，其中所述的電纜為電路電阻分子動高溫超導變壓器電纜。
本發明還提出了分子動高溫超導變壓器電纜在交流變壓器輸電中的應用，並可配合能量轉換器使用，使變壓器增加容量，避免用電戶發生電火。
綜上所述，藉由上述技術方案，本發明的提高輸電效率的方法以及應用至少具有下列優點可以大幅度的提高輸電過程中的輸出效率，有效節約能源，從而更加適於實用。其具有上述諸多的優點及實用價值，並在同類產品及方法中未見有類似的結構設計及方法公開發表或使用而確屬創新，其不論在產品結構、方法或功能上皆有較大的改進，在技術上有較大的進步，並產生了好用及實用的效果，且較現有的方法以及材料，產品等均具有增進的多項功效，從而更加適於實用，而具有產業的廣泛利用價值，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
圖1為模擬現有技術的實驗裝置示意圖。
圖2為模擬本發明的實施例的實施裝置示意圖。
圖3為分子動熱功率高溫超導變壓器的實驗裝置圖。
圖4為本發明分子動熱功率高溫超導變壓器取代輸電線電路252條每支路P220V-15W輸電裝備的復聯電路圖。
圖5為二力平衡電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電技術復聯示意圖。
圖6為電路電阻電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電技術復聯示意圖。
圖7為電熱平衡電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電技術示復聯意圖。
圖8為模擬本發明的電路電阻的實施例的實施裝置示意圖。
具體實施例方式
為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明的具體實施方式
、結構、方法、步驟、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1所示，是變壓器當作發電站輸送270V電壓的實施例。其中用PZ220V-100W燈絲的電阻，484Ω3條並聯做3相3線支路輸電線。輸送功率為120W。其中輸電線電阻為484Ω，相當鋁輸電線長1793Km，橫截面積為1cm2，供給用電戶輸出負載電流。閉合開關K2，輸電線輸出負載電流0.6672A、負載電壓為220V進入負載PZ220V-60W，用熱敏電阻控制輸電線升溫再20℃內。用電壓表測量3相3條並聯支路(PZ220V-100W燈絲)輸電線兩端的電壓。一端接在它跟火線的節點上(相當升壓的出口)，另一端接在(PZ220V-60W)負載跟火線的節點上(相當升壓的入口)，電壓表讀書為5V(負載兩端的電壓為265V)。燈絲3條並聯相當輸電線的輸入功率300W，即P1，輸出功率為60W-P2，依據本發明提出的方法發現變壓器P1＞P2。即輸電線的輸入功率大，輸出功率小。這種現象跟發電站的輸電線給遠方用電戶輸出負載電流相同即P1＞P2。所以認定火線跟PZ220V-100W燈絲節點是升壓出口，負載PZ220V-60W跟火線的節點是降壓入口；依據段是點的集合的結論，求輸電線線段的距離，輸電線線段表示距離的兩點，一端在升壓的出口，一端在降壓的入口。所以認定PZ220V-100W燈絲作輸電線使用，PZ220V-60W燈絲，一端接在升壓的出口，一端接在降壓入口。輸電線分別連接升壓出口，降壓入口和並聯電路兩端電壓相等原理。3相3支路雙迴路6條支路的輸電線兩端電壓等於同一個值。所以，認定該「輸電線電路是並聯電路」。
請參照圖1所示，電路連接方法如上，閉合K1，測量輸電線兩端輸送電壓為270V，輸送電流1.5A，其輸入功率為300W。閉合K2，測量負載兩端電壓為265V，負載PZ220V-60W功率發白光。證明「輸電線」輸出負載功率60W，測量輸電線升溫在20℃。輸電線輸出負載效率＝負載功率60W÷輸入功率300W＝20％。
將輸電線電阻每1支路分成9等份，那麼3相3條支路，分成3相27條支路，每支路電路電阻3227Ω並聯，此時請參閱圖8所示，為本實施例試驗裝置，閉合開關K2，測量輸電線總電阻120Ω兩端消耗電壓讀數為50V，測量輸電線升溫在20℃內。測量負載總電路電阻269Ω兩端的消耗電壓讀數由265V降為220V，它的負載電流由原來的0.2265A增加到0.8178A，他的負載功率由原來的60W，增加到180W，輸電效率明顯提高2倍。又用380V-220V電壓，6種電阻串並聯，1支路、2支路、3支路……108支路，裝置1080套小功率輸出大負載消耗電流的復聯電路實驗，提高效率2倍、6倍、12倍、14倍。發現電流裡有電壓、電路電阻、電功率，其中各量發生同相位的變化。用電流守恆熱傳遞機械效率百分比對1080套試驗計算，發現3條以上的電路電阻並聯，只消耗約2條支路中的輸送電流。
請參閱圖2所示，將負載處裝置PZ220V-60W燈泡增加到12盞。如果他們都發光，證明提高到11倍。閉合開關K2，108條輸電線支路並聯的總輸電線電阻30Ω測兩端消耗電壓50V，測量輸電線電阻升溫20℃，負載處12盞PZ220V-60W燈並聯測量消耗電壓220V，即額定功率用電器在額定電壓下做功總功率為720W，實驗證明已提高到11倍。因為108條支路輸電線升溫8℃到18℃，沒有超過20℃。將負載處增加負荷PZ220V-60W燈2盞，閉合K2，108條輸電線支路並聯總輸電線電阻30Ω，測兩端消耗電壓60V，測量輸電線升溫20℃(8℃升到23℃)。測量負載處14盞燈兩端消耗電壓讀數210V，用功率可計算得出消耗功率840W正常做功。
本實施例中，輸電線材料質量比現有技術增加4倍，輸送功率減小7倍，橫截面積減小7倍，每條並聯支路電阻增加10倍，並聯支路條數增加36倍，提高輸電效率12倍，相當於多建12座現代技術的發電站及其裝備。新技術比現技術多投資4～6倍輸電線材料，要比新建12座現技術發電站節約投入資金。
本實施例的具體實施步驟如下首先根據電路放出電熱量與輸電線總電阻材料吸收電熱量平衡，配平12倍裝置輸電線鋁材料比熱吸收電路電阻產生電熱的質量；其次配製本實施例輸電線每支路鋁材料的成分，依據本發明所提出的材料，將每支路橫截面積中鋁材料為25mm2，再加入鋼鐵成分為輔助材料。鋼鐵含量要保障每支路的機械強度可經受自然環境侵襲和破壞確保輸電安全運行。鋼鐵材料總導體電阻要跟25mm2每條支路的鋁導體電阻值相同。保持各條支路的導體電阻值相同，鋼鐵為其中的一條支路，鋼鐵橫截面積要比鋁的每條支路橫截面積粗。
本發明所提出的材料還可用以下方法配製每支路橫截面積中，鋁的成分為主要材料。加入鋼鐵為輔助材料絞成一條支路，保障輸電線機械強度。
第三步為配製本實施例裝置中鋁絞鋼鐵輸電線裝備高壓輸電線路的接線方法。將該裝置鋁絞鋼鐵輸電線，一端接在升壓的出口，一端接在降壓入口，應用3相對稱連接方法。在降壓的入口，將鋁絞鋼鐵輸電線一根一根並聯，當容量與原來降壓變壓器的容量相同後，再將該支路多的、細的輸電線，換一臺降壓變壓器；照這樣做連接完畢。
具體實施例1平頂山至武昌500KV-200萬KW輸電線鋁材料，橫截面積為1cm2，距離為630Km，使用一升四降與分子動輸電，表中分別列出了兩種輸電效率與投資的效果比較。
請參閱圖3所示為分子動熱功率高溫超導變壓器的實驗裝置圖，其中計算電壓降電路產生的熱功率為45V-455W，並且依據標稱電阻和允許誤差，將220V-2KW電阻絲3.7等份，每段為59V-541W，選材220V-2KW全長53cm，3.7等分，每等份14.3cm。將其繞製成獨線圈，從而形成分子動熱功率高溫超導變壓器。
請參閱圖4所示為本發明分子動熱功率高溫超導變壓器取代輸電線電路252條每支路P220V-15W輸電裝備的復聯電路圖。
請參閱圖5所示，為本發明二力平衡電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電技術示復聯意圖。其包括負載電路、電壓降電路、輸電線電路以及發電廠升壓幾個部分。其是使用500KV-200MKW、長度為630Km，橫截面積為136mm2的鋁材料電纜，並在每一相使用二力平衡電纜，安裝匹配熱功率分子動高溫超導變壓器熱功率94kv-2kMKW3臺復聯，可以在輸出電能的同時，將輸出電能直達電負荷，從而取代四級降壓裝置。能節省巨額輸配電材料基金，使輸入電功率99.3％的轉化為輸出電功率，剩餘的電熱收集為熱能源，並開發利用。
請參閱圖6所示，為本發明電路電阻電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電復聯示意圖。其是將500KV-200MKW、長度為630Km，使用橫截面積70mm2的鋁材料電纜，並且安裝匹配分子動高溫超導變壓器，它的熱功率為94KV-76MKW78臺復聯，既輸送又消耗，同時輸出電能，並將輸出電能輸入用電負荷，用以取代四級降壓輸配電裝置。能節省巨額輸配電材料基金，使輸入電功率99.3％的轉化為輸出電功率，剩餘的電熱收集為熱能源，並開發利用。
請參閱圖7所示，為本發明電熱平衡電動勢加分子動高溫超導變壓器輸電復聯示意圖。其是將500KV-200MKW、長度為630Km，每相橫截面積420mm2的鋁材料分為6支路相併聯，並且安裝匹配分子動高溫超導變壓器94kv-258mkv20臺復聯，既輸送電能，同時消耗電能並輸出電能，並將輸出電能直達用電負荷，從而取代四級降壓輸配電裝置。能節省巨額輸配電材料基金，使輸入電功率99.3％的轉化為輸出電功率，剩餘的電熱收集為熱能源，並開發利用。
具體實施例2分子動高溫超導變壓器在負載電路用電器電路中的應用社會調查北京、天津、雲南、河南、湖北、內蒙測量生活電路(負載)電壓為230-300V，使用分子動高溫超導變壓器進入將流失轉化為有用功。以PZ220V-15W在270V、220V、170V、380V電路做功實驗列表進行比較。
從以上實驗得知該燈在380V電路熔斷燈絲的實驗證明，用電器的額定功率不會改變。因此，分子動高溫超導變壓器可用於用電器中，製成額定電壓低的各種電器，使各種電器的額定功率為170V。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種提高輸電線輸出效率的方法，其特徵在於其包括以下步驟匹配導體電阻小於電路電阻，使之達到額定功率和標稱功率允許誤差，組成三相三線制三支路的輸電線路；依據各電路中產生的電熱，按照輸電線電路中電熱平衡的原理，計算所需輸電線的質量；增加輸電線的總橫截面積，使其總質量達到所需的質量，並調節使其頻率相同對稱。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述輸出效率提高12倍。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於其中所述的增加輸電線的總橫截面積是通過增加輸電線每一支路輸電線的根數來實現的。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於還包括以下步驟減少每一根輸電線的橫截面積，同時增加每一支的根數，使其實現增加輸電線的總橫截面積達到需要。
5.一種用於權利要求1、2、3、4所述方法的輸電線材料，由兩種金屬A、B絞制而成，其特徵在於金屬A的機械強度大於金屬B的機械強度，而金屬A的電阻率小於金屬B的電阻率。
6.根據權利要求5所述的輸電線材料，其特徵在於其中所述的A金屬為鋼鐵，B金屬為鋁。
7.權利要求5所述的材料在提高輸電線輸出效率中的應用，其特徵在於，將AB兩種金屬配合組成支路，從而減小每一根輸電線的橫截面積。
8.一種可提高輸電效率的分子動高溫超導變壓器，其特徵在於使用金屬或合金匹配輸出功率製成線圈，並將其接入電路中，從而形成一變壓器。
9.根據權利要求8所述的分子動高溫超導變壓器，其特徵在於所述輸電線材料為鋼鐵和鋁絞制而成。
10.根據權利要求8所述的分子動高溫超導變壓器，其特徵在於所述變壓器可為為分子動高溫超導多層變壓器、分子動高溫超導單層變壓器、分子動高溫超導單支路型變壓器以及分子動高溫超導多支路型變壓器或之一。
11.根據權利要求8所述的分子動高溫超導變壓器，其特徵在於所述變壓器可為二力平衡分子動高溫超導變壓器、電路電阻分子動高溫超導變壓器或者電熱平衡分子動高溫超導變壓器。
12.權利要求8至11中任一項所述分子動高溫超導變壓器在輸電線路中的應用。
13.權利要求8至11中任一項所述分子動高溫超導變壓器在負載中的應用。
14.根據權利要求13所述的分子動高溫超導變壓器的應用，其特徵在於所述負載為電燈。
15.根據權利要求13所述的分子動高溫超導變壓器的應用，其特徵在於所述負載為家用電器。
16.一種電動勢電纜，其特徵在於利用權利要求8中所述的分子動高溫超導變壓器形成一種分子動高溫超導變壓器電纜。
17.根據權利要求16所述的分子動高溫超導變壓器電纜，其特徵在於所述的電纜可為二力平衡分子動高溫超導變壓器電纜、電熱平衡分子動高溫超導變壓器電纜或者電路電阻分子動高溫超導變壓器電纜。
18.權利要求16或17所述的分子動高溫超導變壓器電纜在交流變壓器輸電中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種提高輸電線輸出效率的方法，該方法包括以下步驟，匹配導體電阻小於電路電阻，使之達到額定功率和標稱功率允許誤差，組成三相三線制三支路的輸電線路；依據各電路中產生的電熱，按照輸電線電路中電熱平衡的原理，計算所需輸電線的質量；增加輸電線的總橫截面積，使其總質量達到所需的質量，並調節使其頻率相同。本發明還提出了一種用於該方法的材料、一種分子動高溫超導變壓器及其在電燈、家用電器中的用途以及一種電動勢電纜。
文檔編號H01B9/00GK1756022SQ200510064778
公開日2006年4月5日 申請日期2005年4月22日 優先權日2004年5月4日
發明者王春生, 王俊茂, 包金柱 申請人:王春生