[发明专利]EF型电力输电线路线损的热量重新转换为电能的装置

说明书

技术领域

  本发明涉及EF型电力输电线路线损的热量重新转换为电能的装置。 

背景技术

  众所周知，在电力输电线路尤其是远距离电力输电线路上，电能的线路损失（简称线损，指输电线路的电阻引起的焦耳-楞次发热损失，下同）是非常大的，通常在5 %以上。因此，世界各国电力工程技术人员都在千方百计探寻可行的降低线损的技术方案，归纳起来，现有的可行性技术方案都是从以下两条途径在努力。

第一，改进输电电缆的材料和架设工艺。但现实表明，目前这方面可以努力的空间已经很小很小了。至于使用常温条件下的超导材料制作电缆，那更是遥望无期的事。

第二，不断提高输电线路的电压等级。输电电压提高到500KV还嫌不够，以致再提高至750 KV，甚至1000KV。虽然有利于降低线损，但是这无疑大大增加了输电线路的技术难度、线路的建设成本和维护成本；同时，过高的输电电压所导致的电磁污染等对环保也造成了一系列新问题。

可以看到，造成以上局面的根本原因在于，人们始终都只是在如何降低输电线路的发热量（即线损）上作努力，而从来没有去研究如何把该发热量的一部分能量重新转换成电能，从而降低（净）线损的技术措施。 

发明内容

  本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种EF型电力输电线路线损的热量重新转换为电能的装置，该装置能够在电力输电线路上建立一个对输电线路中自由电子的定向运动形成阻力的、附加性质的电场（即EF，Electric Field），该电场把输电线路线损（耗电量）所产生的热量中的一部分能量，重新转换为线路中有用的电能（发电量）；用该发电量去部分地抵减耗电量（线损），从而使输电线路的（净）线损得到较大幅度的降低。

本发明的发明目的可以通过以下技术方案来实现。

将整条电力输电线路划分为若干个子段（简称子段，例如两个相邻的架设线路的铁塔之间的输电线路就可以是一个子段），在每一个子段输电线缆两个端点的外侧分别设置一个EF（Electric Field，即电场）的形成电极。每一个EF形成电极与所在子段输电线缆两个端点中靠近该EF形成电极的那一个端点之间相隔着空气或其它绝缘材料。每一个EF形成电极通过一根绝缘的EF引出电缆和一根绝缘的EF形成电缆，与输电线路（或相关线路）的一个确定的地方相连接。从而，电力输电线路开始工作后，在该EF形成电极所在子段输电线缆的两个端点之间（的空间）建立一个EF，该EF的方向与该子段输电线缆中输电电流的方向相反。每一个EF形成电极均为金属材料制成的薄板结构，所述薄板板面与该薄板所在子段的输电线缆的纵向中轴线垂直，所述薄板板面几何中心在该薄板所在子段输电线缆纵向中轴线的延长线上。所述的EF形成电极的整个外表面均涂有薄薄的一层绝缘材料。所述的EF引出电缆和EF形成电缆都是绝缘电缆，并且均与所在子段输电线缆作并行、紧贴排布。

与现有技术相比，本发明的技术解决方案能够大幅度地降低电力输电线路上的（净）线损，产生很大的经济效益（输电线路的长度越长，经济效益越显著）。使用本发明的技术解决方案后，在许多情况下可以不用建设750 KV、800 KV、1000KV等超高电压等级的电力输电线路，这将大大降低电力输电企业输电线路的建设成本，并且减少超高输电电压所带来的电磁污染。本发明简单易行，没有特别的技术条件要求；实施所增加的（一次性的）建设成本比较小，维护费用也很低；并且它对直流输电和交流输电都是适用的。本发明的技术解决方案完全摒弃了通过改进输电电缆的材料和架设工艺，以及提高输电线路的电压等级等手段来降低电力输电线路线损的传统技术方案，从而避开了现有技术中电力输电线路材料和架设工艺改进困难、复杂等诸多难题。

本发明的原理在于：1821年塞贝克（T. J. Seebeck）发现了温差电现象即塞贝克效应；基于该效应的、由金属或半导体材料构成的热电偶已经在实践中得到较为广泛的应用；《普通物理学》（第二册，1982年修订本，程守洙 江之永 编，人民教育出版社）教科书明确指出，“热电偶是一种电源”，该电源内部定向流动的自由电子所同时进行的微观热运动的“热量转换为电能”。

按《普通物理学》教科书中的“金属导电的经典电子论”：“自由电子布满在金属体内，与容器中的气体分子很相似，所以这些自由电子也称为电子气”；“每个自由电子（宏观）的定向运动是叠加在它微观无规则的热运动之上的”。