CN101689757A - 适用于分裂导线输电线路的熔冰装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于分裂导线输电线路的熔冰装置及其方法，在架空输电线路耐张段采用多根分裂导线，分裂导线的多根子导线彼此绝缘，形成多个独立的电流回路；耐张段分裂导线覆冰时，断开安装于耐张段两端的电流转移开关，且通过引流板使各根子导线从并联运行改变为串联运行，从而使各个子导线上的电流增大为原各子导线上电流之和，使架空输电线路覆冰耐张段导线实现熔冰或保线。本发明能够对高压交直流分裂导线线路进行熔冰；且成本低，除冰效果显著。

Description

适用于分裂导线输电线路的熔冰装置及其方法 技术领域
本发明涉及一种适用于分裂导线输电线路的熔冰装置及其方法。
背景技术
在超高压线路上， 导线附近的强电场使空气电离， 产生电晕放电， 造 成电能损失和对通迅千扰。 要减少这种不利因素就应增大导线直径。 但随 着输电线路的电压越来越高， 要增加的导线截面也越来越大， 这对架线施 工又十分不利， 经济上也不合算。 因而产生了把一根导线分裂成多根的办 法， 这样就相当于加粗了导线直径， 同时也提高了输送功率。 因此， 超高 压输电线路普遍采用分裂导线， 如三分裂导线、 四分裂导线和五分裂导线
500KV及以上线路一般每隔 5〜10km设置一座耐张塔， 两耐张塔之间 称为耐张段， 耐张塔导线由跳线、 耐张线夹及其引流板等部分组成。
随着电网的日益发展。 越来越多的高电压远距离骨千输电线路途经严 重覆冰地区， 输电线路大面积严重覆冰对电网造成的危害也越来越严重。 如我国自建国以来发生过上千次各类输电线路冰灾事故， 其中 1954 年、 1974-1976年、 1984年、 1996年、 2005年、 2008年都先后发生了输电线路 大面积冰灾事故。
根据输电线路历次冰灾事故分析， 覆冰线路冰灾事故主要有以下四个 类型。
( 1 ) 输电线路覆冰过负载事故。
输电线路覆冰产生的过荷载使导地线断线、 杆塔倒塌、 金具断裂、 基 础下沉或倾斜、 绝缘子串翻转和碰撞、 导线相间或对地闪络等。
(2 ) 覆冰导线舞动事故。
不均匀覆冰使导线产生自激振荡和舞动， 造成金具损坏、 导线断线、 杆塔倒塌等现象。
(3) 不均匀覆冰或不同期脱冰事故。
使导地线在线夹内滑动， 导地线及线夹和金具损坏、 绝缘子串偏移或 损坏、 导线横担和地线支架扭转或损坏； 导线对地线放电等。
(4) 绝缘子串闪络事故。
绝缘子串覆冰或被冰凌桥接后， 绝缘强度下降， 泄露距离缩短， 发生 绝缘子串闪络事故。
就上述事故类型来说， 输电线路覆冰过荷载事故造成的危害最大。 就 输电线路覆冰部件来说， 导线覆冰相对地线、 杆塔、 绝缘子串覆冰的危害 更大， 也更加难以防护。
针对上述技术问题， 各国针对输电线路的防冰采取了许多方法。 如我 国自 1976年开始在 110V线路和 220KV线路上采用 "短路电流熔冰方法"， 加拿大 Manitoba水电局自 1993年幵始采用此方法。
"短路电流熔冰方法"有较好的除冰效果； 其缺点是必须占用大量系 统资源， 同时， 系统与熔冰装置还必须满足以下要求：
( 1 ) 熔冰电源设备具有足够的负载能力。
(2) 保证熔冰过程中电网电压水平。
(3 ) 防止无覆冰线路段导线过热。
所以， 发生大面积冰冻时， "短路电流熔冰方法"难以保证线路得到及 时熔冰。 武汉高压研究所等单位合作研制的以低居里点磁热线为发热元件的磁 热线防冰方法， 在部分重覆冰线路上得以应用， 但在推广该防冰技术时遇 到了许多工程实际困难， 例如造价高、 安装困难等， 不能充分发挥该技术 的防冰效果。
重庆电力研究院研究了 "直流电源融冰技术"， 并与西整公司合作研制 出了"车载输电线路直流融冰电源"，其额定电压 14000V,额定电流 1200A。 俄罗斯研制了额定电压 50KV， 额定电流 1000A, 功率达 50MV的直流融冰 装置。 但尚无 500KV线路直流电源的成功融冰实例。 而且， 直流电源融冰 技术要求的设备多， 造价高， 不能三相同期融冰， 并且产生大量谐波。 发明内容
针对上述现有技术存在的缺陷， 本发明的目的旨在提供一种适用于分 裂导线输电线路的熔冰方法和装置， 能够实现对高压交直流分裂导线线路 的熔冰； 且成本低， 除冰效果显著。
为达到上述发明目的， 本发明采取的技术方案是： 一种适用于分裂导 线输电线路的熔冰装置， 在所述耐张段两端设有能使分裂导线的各子导线 的连接关系由并联变成串联的电流转移开关和跨接在各子导线之间的引流 板； 耐张段分裂导线之间绝缘接触。
当上述分裂导线包括三根子导线时， 所述引流板包括连接三根子导线 的弓 I流板和分别跨接在三根子导线中的两根之间的弓 I流板。
所述绝缘接触包括三个方面： 1 )耐张段分裂导线之间采用绝缘间隔棒;
2)在直线杆塔的导线金具组装中， 在两根下层子导线的悬垂线夹和导线直 线挂板之间增加无裙绝缘子保持子导线相互绝缘； 或者在导线与悬垂线夹 之间增加绝缘垫层保持子导线相互绝缘， 第三根子导线与直线挂板间宜不 绝缘； 3 )在耐张塔的导线金具组装中， 选择两根子导线， 使其耐张线夹和 耐张挂板之间增加无裙绝缘子保持子导线绝缘。
相应的本发明还提供一种适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 在架 空输电线路耐张段采用三分裂导线， 三分裂导线的三根子导线彼此绝缘， 形成三个独立的电流回路； 耐张段三分裂导线覆冰时， 断开安装于耐张段 两端的电流转移开关， 且通过引流板使三根子导线从并联运行改变为串联 运行， 从而使三根子导线上的电流增大为三倍负荷电流， 使架空输电线路 耐张段导线实现熔冰。
根据相同原理， 当架空输电线路耐张段采用五分裂导线时， 五分裂导 线的五根子导线彼此绝缘， 形成五个独立的电流回路； 耐张段五分裂导线 覆冰时， 断开安装于耐张段两端的电流转移开关， 且通过引流板使五根子 导线从并联运行改变为串联运行， 从而使五根子导线上的电流增大为五倍 负荷电流， 使架空输电线路耐张段导线实现熔冰。
作为一种实施方式， 所述电流转移开关可安装于两端耐张塔的跳线位 置， 覆冰耐张段导线熔冰时， 先将线路停电， 然后断开电流转移开关所对 应的跳线， 即可实现覆冰耐张段分裂子导线从并联运行改变为串联运行。
同时， 所述电流转移开关还可为刀闸， 刀闸触头之间的空气间隙应能 承受刀闸两端电位差， 即负荷电流在与间隙并联的子导线上产生的电压降， u=i X (r+jxL)0 覆冰耐张段导线熔冰时， 先将线路停电， 然后打开刀闸， 即 可实现覆冰耐张段分裂子导线从并联运行改变为串联运行。
作为优选方案， 所述电流转移开关为真空开关， 利用真空开关的带负 荷开断能力， 在线路带负荷运行的情况下， 打开真空开关， 使分裂子导线 从并联运行改变为串联运行。 由于真空开关有如下好处： 一是使用真空开关可以在不停电情况下直 接实现电流转移； 二是真空开关的体积小、 重量轻， 便于安装； 三是真空 开关造价便宜， 而且维护工作量少。 因此， 在线路带负荷运行的情况下可 实现熔冰： 通过在输电线路耐张段采用三分裂导线， 把三分裂导线的三根 子导线用绝缘间隔棒彼此绝缘， 形成三个独立的电流回路。 在线路正常运 行时， 装设在两端耐张塔跳线上的真空开关处于闭合位置， 三分裂导线各 子导线并联运行； 当三分裂导线覆冰后， 打开装设在两端耐张塔跳线上的 真空开关， 使三根子导线从并联运行切换为串联运行， 电流增大为三倍负 荷电流， 实现输电线路带负荷熔冰的目的。
本发明与短路熔冰相比， 熔冰电量 Jl= (Ll/L) Jd, 其中 Jd为短路熔 冰电量， L1 为本发明熔冰耐张段长， L为短路熔冰回路总长。 所以本发明 较短路熔冰方法， 安全性高、 熔冰电量少。
综上所述， 本发明所述熔冰装置及其方法解决了 500kv及以上输电线路 无法熔冰的问题， 且成本低， 除冰效果显著。
附图说明
图 1为实施例中所述熔冰装置的结构示意图；
图 2为实施例所述熔冰装置的电气原理图；
图 3为实施例中所述熔冰方法在正常运行时的电路原理图；
图 4为实施例中所述熔冰方法在熔冰时的电路原理图。
在附图中： 1-耐张塔 2-耐张线夹 3-子导线
4-子导线 5-子导线 6-引流板 7-电流转移开关
8-跳线 9-绝缘间隔棒 10-耐张塔 具体实施方式
一适用于分裂导线输电线路的熔冰装置的结构如图 1 ,在耐张塔 1到耐 张塔 10间耐张段内采用绝缘间隔棒 9， 本实施例中绝缘间隔棒可采用玻璃 纤维材质制成。 耐张段内的耐张线夹与挂板之间加一片无裙绝缘子实现绝 缘。 在耐张塔 1和耐张塔 10的跳线上有连接三根跳线的引流板 6， 靠近耐 张塔 1一侧的分裂导线中有连接子导线 4、 子导线 5的引流板 6。 在连接三 根跳线的引流板和连接两根子导线 4、 5之间的引流板之间的跳线位置上设 有控制相应两根跳线开合的真空开关， 以该真空开关作为电流转移开关 7 控制跳线上电流的导通， 其中本实施例中真空开关采用的是一种户外柱上 太阳能供电永磁机构全封闭真空开关。在与耐张塔 1相邻的耐张塔 10的跳 线上同样设有连接三根跳线的引流板， 在该引流板 6与耐张线夹 2之间的 跳线位置设有控制子导线 3和子导线 4上电流通断的电流转移开关 7，具体 为真空开关。 相应的， 在靠近耐张塔 10—侧的传输线路上还设置有连接子 导线 3和子导线 4的引流板。
上述熔冰系统的工作原理如图 2、 3所示， 当线路正常时， 电流转移开 关 7均闭合， 三分裂导线各子导线并联运行， 电流 ie3= ie4= ie5= ie。 在带负 荷熔冰时， 电流转移开关 7均打开， 三分裂导线通过连接子导线 3和子导 线 4之间的引流板和连接子导线 4和子导线 5之间的引流板， 使三根子导 线串联运行， 电流 IR=ie3+ ie4+ie5=3ie。 因此， 在熔冰状态下， 耐张段子导 线流过三倍负荷电流， 可充分满足熔冰要求。
同时， 由于耐张塔跳线上的引流板是可拆卸的， 所以可以通过引流板 的作用实现任意两个耐张塔之间的线路段开展熔冰， 也就是说输电线路中 的任意一个或几个相邻的覆冰耐张段均可以形成一个独立的带负荷熔冰系 统， 对整个电网正常运行无任何不利影响。 同时各覆冰耐张段可以依次熔 冰， 保证线路负荷能力和受电端电压水平。
另外， 上述电流转移开关 7 的作用可以直接采用断开跳线与子导线之 间的耐张线夹 2来完成。 当需要熔冰时， 拆开螺栓， 使耐张线夹 2与相应 的跳线 8断开， 即完成了对电流通断的控制， 其余的操作和工作原理同上 所述。
以下为两个实施例的熔冰计算数据：
实施例 1: 220千伏分裂导线输电线路带负荷熔冰计算
其架空输电线路全长 80KM, 非重冰区导线型号 2XLGJ300/40: 铝 250mm2, 钢 40.7mm2， 总面积 291mm2。
其中， 30- 39为20111111重冰区， 长 3.0km， 导线型号 3 XLGJ185/30: 铝 160 mm2, 钢 26.1mm2， 总面积 186mm2。
(1) 导线熔冰计算：
表 1: 3XLGJ185/30型导线电流熔冰
其中 tl表示条件为： 温度： -3°C， 风速： 3m/s， 覆冰厚度 f=10mm;
示条件为： 温度 -5°C， 风速： 35m/s， 覆冰厚度 f=10mm
(2) 真空开关开断条件： 在线路负荷 23.4万 KVA条件下，真空开关开断电流 614安培， 断口电 压约 1500V。
实施例 2: 500千伏分裂导线输电线路带负荷熔冰计算
500千伏架空输电线路全长 172km， 非重冰区导线型号 4 X LGJ300/40: 铝 250 mm2， 1 40.7mm2, 总面积 291mm2。
其中， p351-p356为 30mm重冰区，长 3.0km，导线型号 3 XLGJ300/50: 铝 315 mm2, 钢 51.3mm2， 总面积 366mm2。
( 1 ) 导线熔冰计算：
表 2: 3 XLGJ300/50型导线电流熔冰
注： tl表示条件为： 温度： -3°C， 风速 3m/s， 覆冰厚度 ^lOmm;
t2表示条件为： 温度： -5°C， 风速 5m/s， 覆冰厚度 f=10mm (2) 真空开关开断条件：
在线路负荷 72.8万 KVA条件下，真空开关开断电流 840安培， 断口电 压约 2000V。
上述实施例均以一个覆冰耐张段形成一个独立的带负荷熔冰系统， 对 电网正常运行无任何不利影响。 三倍负荷电流可以充分满足熔冰需要； 同 时三分裂导线的三根子导线同期熔冰， 完全解决了不均匀覆冰和熔冰导致 分裂导线翻转和舞动的问题。
采用五分裂导线时也可以按照本发明所述方法的原理， 通过把子导线 由并联运行改变为串联运行， 取得五倍负荷电流， 来达到带负荷熔冰的目 的， 这对覆冰季节 500千伏轻负荷线路较为适用。 采用六分裂导线时， 则 可以通过把六分裂导线分为两个三分裂导线电流回路， 再按本发明所述方 法实施， 适用于我国目前在西北地区已开始建设的 750千伏线路和西南地 区的 800kv直流线路。 在运四分裂导线 500kv线路可以将覆冰耐张段改造 为三分裂导线开展熔冰； 也可以把四根子导线组合为三个电流回路， 如把 两根下层子导线合并为一个回路来开展熔冰。

Claims (7)

  1. 权 利 要 求 书
    1、 一种适用于分裂导线输电线路的熔冰装置， 其特征是在所述耐张段 两端设有能使分裂导线的各子导线的连接关系由并联变成串联的电流转移 开关和跨接在各子导线之间的引流板； 耐张段分裂导线之间绝缘接触。
  2. 2、 根据权利要求 1所述适用于分裂导线输电线路的熔冰装置， 其特征 是所述分裂导线包括三根子导线， 所述引流板包括连接三根子导线的引流 板和分别跨接在三根子导线中的两根之间的引流板。
  3. 3、 根据权利要求 2所述适用于分裂导线输电线路的熔冰装置， 其特征 是所述绝缘接触包括三个方面： 1 ) 耐张段分裂导线之间采用绝缘间隔棒； 2)在直线杆塔的导线金具组装中， 在两根下层子导线的悬垂线夹和导线直 线挂板之间增加无裙绝缘子保持子导线相互绝缘； 或者在导线与悬垂线夹 之间增加绝缘垫层保持子导线相互绝缘， 第三根子导线与直线挂板间宜不 绝缘； 3 )在耐张塔的导线金具组装中， 选择两根子导线， 使其耐张线夹和 耐张挂板之间增加无裙绝缘子保持子导线绝缘。
  4. 4、 一种适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 其特征是在架空输电线 路耐张段采用三分裂导线， 三分裂导线的三根子导线彼此绝缘， 形成三个 独立的电流回路； 耐张段三分裂导线覆冰时， 断开安装于耐张段两端的电 流转移开关， 且通过引流板使三根子导线从并联运行改变为串联运行， 从 而使三根子导线上的电流增大为三倍负荷电流， 使架空输电线路覆冰耐张 段导线实现熔冰。
  5. 5、 一种适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 其特征是在架空输电线 路耐张段采用五分裂导线， 五分裂导线的五根子导线彼此绝缘， 形成五个 独立的电流回路； 耐张段五分裂导线覆冰时， 断开安装于耐张段两端的电 流转移开关， 且通过引流板使五根子导线从并联运行改变为串联运行， 从 而使五根子导线上的电流增大为五倍负荷电流， 使架空输电线路覆冰耐张 段导线实现熔冰。
  6. 6、 根据权利要求 4、 5所述适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 其 特征是所述电流转移开关安装于两端耐张塔的跳线位置， 耐张段导线熔冰 时， 先将线路停电， 然后断开电流转移开关所对应的跳线， 即可实现耐张 段分裂子导线从并联运行改变为串联运行。
    7、 根据权利要求 4、 5所述适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 其 特征是所述电流转移开关为刀闸时， 刀闸触头之间的空气间隙应能承受刀 闸两端电位差， 即负荷电流在与间隙并联的子导线上产生的电压降， u=i X (r+jxL), 耐张段导线熔冰时， 先将线路停电， 然后打开刀闸， 即可实现覆冰 耐张段分裂子导线从并联运行改变为串联运行。
  7. 8、 根据权利要求 4、 5所述适用于分裂导线输电线路的熔冰方法， 其 特征是所述电流转移开关为真空开关时， 利用真空开关的带负荷开断能力， 在线路带负荷运行的情况下， 打开真空开关， 使分裂子导线从并联运行改 变为串联运行。
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