CN101459327B - 一种多分裂输电线路自动融冰方法及其专用开关 - Google Patents
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Abstract
一种多分裂输电线路自动融冰方法及其专用开关，技术方案是首先使需要的多分裂输电线路区段上的各个子导线相互隔离、相互绝缘，在该区段端部杆塔上安装专用开关，专用开关内有与子导线数量相同的动、静触头组合开关，然后经遥控器发出指令：在维持待溶冰的一根或两根子导线动、静触头组合开关接通的前提下，启动驱动电机，使其余子导线动、静触头组合开关断开，将输电线路运行负荷电流全部加到待融冰的子导线上，使该子导线上的电流密度增大而发热、融冰，接着照此方法依次给其它子导线融冰。本发明的特点是不停电的前提下自动融冰，利用负荷电流融冰，不损失输电负荷，无需倒闸操作，减轻工人劳动强度，提高融冰工作的安全性。
Description
技术领域
一种高电压、大功率输电线路上预防冰雪灾害的方法及其设备。
背景技术
随着发电容量的不端增加，电网的日益扩展，越来越多的大功率、高电压、跨区域远距离输电线路途经低温、高湿冰冻地区，全球每年都有多个国家和地区多次发生因输电线路严重覆冰而造成的电网瓦解和大面积停电事故。2008年元月的冰雪灾害使中国华中和南方地区的电网线路发生大范围倒塔、限电，造成直接经济损失超过千亿元。造成事故的原因是低温、高湿的天气环境使输电导线上结了很厚很重的冰，冰的重力拉断导线，导致杆塔失去平衡而发生链形式跨塌。
目前融冰的方法如下：
1、交流短路法：该法只适合非分裂型、小功率输送线路。存在消耗电量大，负荷转移难，且需多回路串接的缺陷。关键是融冰时需要将线路停电，损失了负荷。
2、复合导线法：该法造价昂贵，受条件限制，不适合多分裂型输电线路。
3、人工敲击法：只适合于低压配电线路。
4、直流法：该法解决了多回线路停电、串接问题，但是仍存在将线路停电而损失负荷的缺陷，并且对大功率多分裂输电线路融冰无能为力。
5、电流谐振法：该法存在与直流法一样的缺陷。
大功率、高电压输电线路的每相电流采用多根大截面子导线联合输送方式，俗称多分裂输电线路。500千伏及以上超高压线路一般采用四分裂及以上形式。目前国内外还没有实现多分裂输电线路融冰的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种多分裂输电线路自动融冰方法及其专用开关，做到线路不停电，不损失负荷。
技术方案如下：
1、将需要融冰的多分裂线路区段上的线夹、挂板、间隔支撑器、均压器、防振器及所有辅助装置改成绝缘结构，使各个子导线之间相互隔离并相互绝缘。
2、在需要融冰的多分裂输电线路区段端部杆塔或变电站龙门架上安装专用开关，专用开关结构是内腔里有子导线数目相同的动、静触头组合开关，各个子导线分别连接各自嵌在绝缘端盖上的静触头座，动触头通过滑动触头、滑动触头座、汇流管及引流法兰连接下一区段的输电线路或设备，方形中心柱两端分别固定在绝缘端盖和滑动触头座上，每组动、静触头组合开关都有控制其通、断的驱动电机、减速齿轮箱固定在方形中心柱上，方形中心柱上安有具遥控信号接收功能的计算机自动控制装置。
3、若采用人工遥控自动融冰方法，则预先计算允许发热的载流密度，即用线路运行负荷电流除以一根子导线的横截面积：如果载流密度小于1.5A/mm2，则通知电力调度室增加线路负荷；如果载流密度为1.5A-3A/mm2可以给一根子导线融冰；如果载流密度大于3A/mm2，则可以同时给二根子导线融冰。
4、经遥控器发出指令：在维持待融冰的一根或两根子导线动、静触头组合开关接通的前提下，启动驱动电机，使其余子导线的动、静触头组合开关断开，将输电线路运行负荷电流全部加到待融冰的子导线上，使该子导线上电流密度增大而发热、融冰。
5、依次接通待融冰的子导线的动、静触头组合开关，断开暂时不融冰的其余子导线的动、静触头组合开关，直到所有的子导线融完冰后，接通全部子导线的动、静触头组合开关。
经模拟试验：铝质子导线在载流密度为2.5A/mm2、环境温度10℃的条件下，通电半小时，子导线温度上升到35℃。试验表明：本发明在10～20分钟内可以融掉一根子导线上的覆冰，一个小时可以融掉四分裂输电线路上的覆冰.
与已有技术相比，本发明的特点是在不停电的前提下，自动融冰，利用负荷电流融冰，不损失输电负荷，无需倒闸操作，减轻工人劳动强度，提高融冰工作的安全性，本发明适用于二分裂及以上的多分裂输电线路。
附图说明
图1是多分裂输电线路自动融冰专用开关结构示意图。
图2是四分裂输电线路冰霜传感器信号控制自动融冰电路原理图，图中K1-K4分别为子导线1-4的动、静触头组合开关，C1-C4分别为子导线1-4的电流互感器，CJ1-CJ4分别为子导线1-4的限流继电器线圈，P1-P4分别为安装需要融冰区段的子导线1-4的冰霜传感器(目前有北京中电领航科技有限公司、邯郸博润智能电子有限公司等单位生产)，E1-E4分别为向P1-P4提供电源的子导线电流源互感器。
图3是四分裂输电线路自动控制原理图，图中A为计算机自动控制装置的芯片，H1-H4分别为子导线1-4的合闸中间继电器线圈，H1J-H4J分别为合闸中间继电器H1-H4的常闭接点，T1-T4分别为子导线1-4的分闸中间继电器的线圈，T1J-T4J分别为分闸中间继电器T1-T4的常闭接点，1HZ-4HZ分别为子导线1-4的合闸行程开关，1TZ-4TZ分别为子导线1-4的分闸行程开关，1CJ-4CJ分别为限流继电器CJ1-CJ4的常闭接点。
图4是驱动电机D启动电路图，图中HJ为合闸中间继电器常开接点，TJ为分闸中间继电器常开接点。
图5是计算机自动控制装置电源图
图6是冰霜传感器电源图
图7是四分裂输电线路(A相)断面图
具体实施方式
实施例一人工遥控自动融冰方法
本实施例的融冰方法和上述技术方案一样，此处不再赘述.下面详细介绍专用开关的结构及工作原理.
如图1所示，引流法兰1、绝缘端盖12分别通过第一O型密封圈27及法兰螺栓24固定在金属外壳3两端法兰盘上，方形中心柱19一端通过第二O型密封圈31及充气螺丝16固定在绝缘端盖12上，充气螺丝16中心孔上安有三通阀17，三通阀17的一个出口安有气压表30，另一个出口为充放气接口，方形中心柱19端部有与充气螺丝16中心孔相通的气孔29，方形中心柱19另一端固定在滑动触头座4上，汇流管2一端固定在滑动触头座4上、另一端通过第三O型密封圈26、螺丝25固定在引流法兰1上；金属外壳3内有与子导线数量相同的动、静触头组合开关K，绝缘端盖12上嵌有与子导线数量相同的静触头座13，头部镶有铜钨护环10的静触头11旋套在静触头座13内，头部镶有铜钨触头9的动触头6尾部位于滑动触头5中心孔内，滑动触头5固定在滑动触头座4上，动触头6前部位于导向套7内，导向套7经支承杆20固定在方形中心柱19上，每组动、静触头组合开关K的驱动电机D、变速齿轮箱8分别固定在方形中心柱19上，动触头6中部装有与变速齿轮箱8输出齿轮相啮合的齿条28，相对齿条28两端位置处分别有合闸碰头22、分闸碰头23固定在动触头6上，滑动触头5前端安有分闸限位开关TZ，导向套7后端安有合闸限位开关HZ，导向套7前端安有子导线电流互感器C，方形中心柱19上安装具有遥控信号接收功能的计算机自动控制装置21，相应在绝缘端盖12上嵌有天线座14及接收天线15，向驱动电机D、计算机电气自动控制装置21供给电源的电流源互感器B套在汇流管2上，整个内腔里充有SF6气体。
由于滑动触头5、静触头11中心孔为弹性结构，因此能保证动触头6与它们接触良好，保证各触头接触电阻小于100uΩ。由于动触头6头部有铜钨触头9、静触头11头部有钢钨护环10，因此保护动触头6、静触头11在接触或断开的瞬间不被电弧烧损。
专用开关的接线方式是：将需要融冰的多分裂输电线路的各个子导线分别连接各自嵌在绝缘端盖12上的静触头座13，将引流法兰1连接下一区段的输电线路或设备。
当计算机电气自动控制装置21接到需要某一子导线动、静触头组合开关K断开的指令时，该组合的驱动电机D反向旋转，经减速齿轮箱8带动齿条28及动触头6向后移动，使动触头6离开静触头11。当分闸碰头23碰到分闸限位开关TZ时，驱动电机D停止旋转，即已完成动、静触头组合开关K的断开。若接到需要该动、静触头组合开关K接通的指令，那末驱动电机D正向旋转，带动动触头6向前移动，直到合闸碰头22碰到合闸限位开关HZ为止。
实施例二冰霜传感器信号控制自动融冰方法
本实施例与例一基本相同，不同的是在需要融冰区段的各子导线上分别装有冰霜传感器及供给其电源的子导线电流源互感器。
自动控制原理及电路原理如图2-6所示。当线路覆冰达到5mm以上时，冰霜传感器内的谐振器振动，并发出脉冲式融冰信号，该信号经子导线传送给专用开关内的计算机自动控制装置，由计算机芯片按程序进行融冰。
例如四分裂输电线路的各子导线编号如图7所示，融冰动作程序如下：
(I)确认所有子导线组合开关K1-K4均为合闸状态，开始对1号子导线进行融冰，即K1合闸，依次断开K4、K3、K2。
如果断开K4、K2后，1号子导线载流密度大于1.5A/mm2时(此时2号子导线载流密度同样大于1.5A/mm2)，限流继电器CJ1动作，常闭接点1CJ断开，使K2不能断开，那末2号与1号子导线同时进行融冰。
(II)1号子导线融完冰后，将K2、K3、K4合闸并确认后，开始对2号子导线进行融冰，即K2合闸，依次断开K4、K2、K1。
(III)2号子导线融完冰后，将K1、K3、K4合闸并确认后，开始对3号子导线进行融冰，即K3合闸，依次断开K1、K2、K4。
如果断开K1、K2后，3号子导线载流密度大于1.5A/mm2时，限流继电器CJ3动作，常闭接点3CJ断开，使K4不能断开，那末4号与3号子导线同时进行融冰。
(IV)3号子导线融完冰后，将K1、K2、K4合闸并确认后，开始对4号子导线进行融冰，即K4合闸，依次断开K1、K2、K3。
Claims (3)
1.一种多分裂输电线路的自动融冰方法，其特征在于：
a、将需要融冰的多分裂输电线路区段上的线夹、挂板、间隔支撑器、均压器、防振器及所有辅助装置改成绝缘结构，使各个子导线之间相互隔离并相互绝缘；
b、在需要融冰的多分裂输电线路区段端部杆塔或变电站龙门架上安装专用开关，专用开关结构是内腔里有与子导线数量相同的动、静触头组合开关，各个子导线分别连接各自嵌在绝缘端盖的静触头座，动触头通过滑动触头、滑动触头座、汇流管及引流法兰连接下一区段的输电线路或设备，方形中心柱两端分别固定在绝缘端盖和滑动触头座上，每组动、静触头组合开关都有控制其通、断的驱动电机及变速齿轮箱固定在方形中心柱上，方形中心柱上安有具遥控信号接收功能的计算机自动控制装置；
c、若采用人工遥控自动融冰方法，则预先计算允许发热的载流密度，即用线路运行负荷电流除以一根子导线的横截面积：如果载流密度小于1.5A/mm2.则通知电力调度室增加线路负荷；如果载流密度为1.5-3A/mm2，可以给一根子导线融冰；如果载流密度大于3A/mm2，则可以同时给二根子导线融冰；
d、经遥控器发出指令：在维持待融冰的一根或两根子导线动、静触头组合开关接通的前提下，启动驱动电机，使其余子导线的动、静触头组合开关断开，将输电线路运行负荷电流全部加到待融冰的子导线上，使该子导线上的电流密度增大而发热、融冰；
e、依次接通待融冰的子导线的动、静触头组合开关，断开暂时不融冰的其余子导线的动、静触头组合开关，直到所有的子导线融完冰后，接通全部子导线的动、静触头组合开关。
2.根据权利要求1所述的多分裂输电线路的自动融冰方法，其特征在于需要融冰区段上的各子导线上分别装有冰霜传感器及供给其电源的子导线电流源互感器。
3.一种多分裂输电线路自动融冰专用开关，其特征在于引流法兰(1)、绝缘端盖(12)分别通过第一O型密封圈(27)及法兰螺栓(24)固定在金属外壳(3)两端法兰盘上，方形中心柱(19)一端通过第二O型密封圈(31)及充气螺栓(16)固定在绝缘端盖(12)上，充气螺栓(16)中心孔上安有三通阀(17)，三通阀(17)的一个出口安有气压表(30)，另一个出口为充放气接口，方形中心柱(19)端部有与充气螺栓(16)中心孔相通的气孔(29)，方形中心柱(19)另一端固定在滑动触头座(4)上，汇流管(2)一端固定在滑动触头座(4)上、另一端通过第三O型密封圈(26)、螺栓(25)固定在引流法兰(1)上；金属外壳(3)内有与子导线数量相同的动、静触头组合开关(K)，绝缘端盖(12)上嵌有与子导线数量相同的静触头座(13)，头部镶有铜钨护环(10)的静触头(11)旋套在静触头座(13)内，头部镶有铜钨触头(9)的动触头(6)尾部位于滑动触头(5)中心孔内，滑动触头(5)固定在滑动触头座(4)上，动触头(6)前部位于导向套(7)内、导向套(7)经支承杆(20)固定在方形中心柱(19)上，每组动、静触头组合开关(K)的驱动电机(D)、变速齿轮箱(8)分别固定在方形中心柱(19)上，动触头(6)中部装有与变速齿轮箱(8)输出齿轮相啮合的齿条(28)，相对齿条(28)两端位置处分别有合闸碰头(22)、分闸碰头(23)固定在动触头(6)上，滑动触头(5)前端安有分闸限位开关(TZ)，导向套(7)后端安有合闸限位开关(HZ)，导向套(7)前端安有子导线电流互感器(C)，方形中心柱(19)上安装有具遥控信号接收功能的计算机自动控制装置(21)，相应在绝缘端盖(12)上嵌有天线座(14)及接收天线(15)，向驱动电机(D)和计算机自动控制装置(21)供给电源的电流源互感器(B)套在汇流器(2)上，整个内腔里充有SF6气体。
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