CN102231506A

CN102231506A - 输电线路快速融冰雪的装置与方法

Info

Publication number: CN102231506A
Application number: CN2011101951462A
Authority: CN
Inventors: 潘明清; 潘玲
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2011-11-02

Abstract

本发明涉及一种输电线路快速融冰雪的装置与方法，融冰雪变压器和切换开关接入输电线路的前端，位于原输电线路的始变压器和主开关之后，输电导线的后端在原末变压器之前设置有三相连接并接地线路；当断开主开关，接通切换开关与接地线路时，输电线路构成三相星形电路。本发明使电线电缆在暴风雪、冰雨等恶劣气象条件下消除覆冰超载现象的发生，保证电力系统在恶劣气象条件下正常运行，为国家防灾减灾工作和经济社会的正常运行提供了强有力的电力保障。

Description

输电线路快速融冰雪的装置与方法

技术领域

本发明涉及输电线路保护装置领域，尤其是对架空输电线上的冰雪所造成的危害进行防护。

背景技术

每年冬天各地的输电线路都会受到冰雪的侵害，输电线路会结上厚厚的冰棱，使导线加重，造成线路断路，甚至引起供电铁塔倒塌等事故，严重影响输电性能，致使大面积的停电，影响工农业生产和居民用电。

2008年1月发生的南方暴风雪，造成供电铁塔倒塌，供电线路断线，涉及90多个县市停电，导致火车停运、电视停播、通讯中断，社会生活陷入一片混乱，造成直接经济损失100多亿元，间接损失更是无法估计。而造成这场停电灾难的罪魁祸首就是冰雨、融雪结冰造成的输电线覆冰超载。为此不得不动员群众除冰雪，需要派工人徒手攀登上塔上线，用木棒敲击碎冰，由于输电线路均在野外穿山、过河，去除冰雪相当艰难，存在安全隐患，效率又低。

现有技术中已有一种除冰机器人，避免了需要人工操作的艰难过程，提高了除冰雪的效率，但使用时需要挂到高空的输电线上，同时在几百公里的导线上作业就显得运行时间长，除雪效率低，成本高。

中国专利200810214379.0公开了一种《用低电压高电流熔去输配电线路上之冰雪的方法》，包括采用需熔化冰雪之输配电线路及输电线路两端的变电站，在输电线路的两端，即变电站的进出线上，其一端连接12伏至80伏的低电压，另一端连接短路操作台；在需熔化冰雪时，在连接低电压的一端进行低压电输出操作，在连接短路操作台的一端进行短路操作，使需熔化冰雪之输配电线路上实现低电压高电流而产生热量，从而使输配电线路上需熔化之冰雪获得热量而熔化。这种方法虽然理论上是可行的，但由于需要进行线路的短路操作，操作时只能以秒钟为短路时间，用间断的5秒至10秒在需短路操作的导线之各级之间来回碰撞实现短路操作，操作过程较复杂，若有不慎，很容易造成线路被烧；短路的操作易损坏输电导线，影响线路的使用寿命，安全性低；此方法的操作需要改变接线方式，操作较复杂、安全性较差，稍有不慎，容易引起短路爆炸，损坏整个输电系统，发生安全事故，因此在实践中很难实现。

发明内容

本申请人针对上述现有生产中短路操作不安全、不可靠、易损坏输电线路、操作麻烦等缺点，提供一种操作方便的输电线路快速融冰雪的方法，使电线电缆在暴风雪、冰雨等恶劣气象条件下消除覆冰超载现象的发生，保证电力系统在恶劣气象条件下正常运行，为国家防灾减灾工作和经济社会的正常运行提供了强有力的电力保障。

本发明所采用的技术方案如下：

一种输电线路快速融冰雪的装置，融冰雪变压器和切换开关接入输电线路的前端，位于原输电线路的始变压器和主开关之后，输电导线的后端在原末变压器之前设置有三相连接并接地线路；当断开主开关，接通切换开关与接地线路时，输电线路构成三相星形电路。

一种利用上述装置进行输电线路快速融冰雪的方法，包括以下步骤：

第一步：设置与计算相关参数，根据上述参数选择合适的变压器作为融冰雪变压器；

第二步：断开主开关，切断始变压器，将所选择的变压器同切换开关并联接入输电线路的一端，位于主开关后部，在输电线路另一端将输电线路三相连接并接地；

第三步：接通接地线路与切换开关，融冰雪变压器工作，形成一个三相星形融冰雪电路；

第四步：在指定时间或者达到融化效果后切断融冰雪电路，开闭对应开关使输电线路恢复供电。

一种输电线路快速融冰雪的方法，包括以下步骤：

第一步：设置与计算相关参数；

第二步：断开主开关，切断始变压器，在输电线路另一端将输电线路三相连接并接地；

第三步：接通接地线路与主开关，始变压器工作，形成一个三相星形融冰雪电路；

其中第一步中相关参数的计算方法与变压器选择方法如下：

（一）、根据输电导线的粗细、长度及所包裹的绝缘护套，确定融冰雪时导线的每米发热功率Pm；

（二）、计算单根导线的发热总功率：P＝Pm×L，其中P为单根导线的发热功率，Pm为导线的每米发热功率，L为单根导线的长度；

（三）、输电线路线电压为U线＝，变压器输出相电压为U相=U线，其中R为导线的总电阻；

（四）、输电导线的线电流为I=U线／R；载流（发热导线每平方毫米的电流强度）为i=I/S，其中S为导线的截面积；根据载流判断是否可以满足发热要求；

（五）、发热电路三相总功率：P总=3×P，选择适合功率的融冰雪变压器；

所述导线的每米发热功率Pm为20 w~120 w；

所述导线载流i为2A～18A；

所述导线载流i为6A～12A。

本发明的有益效果如下：

（1）输电线路正常输电工作时电压都很高，线电流很小，导线发热量很小；本发明通过增加导线的载流，利用输电导线本身的电阻进行发热，从而达到冰雪快速融化的目的。本发明装置简单，且容易直接在现有线路上进行改造。

（2）在变电站的一端切断主开关，始变压器停止工作，接通切换开关，融冰雪变压器工作，同时位于变电站的另一端连通接地线路，此时输电导线上形成一三相星形融冰雪发热电路，工作后根据输电导线覆冰的实际情况，通常在20分钟至1小时之内即可解决各个变电站之间所有导线冰雪的融化问题，操作简单，安全方便，融化速度快，效率高；当达到融化效果后切断融冰雪发热电路，开闭对应的开关即可使输电线路恢复供电。

（3）本发明变电站之间的距离不受限制，两个变电站之间的距离可以从5～100公里之间不等。

附图说明

图1为本发明的线路连接示意图。

图2为本发明另一种实施例的线路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明所述的输电线路快速融冰雪的装置，融冰雪变压器7和切换开关6接入输电线路的前端，位于原输电线路的始变压器1和主开关2之后，输电导线的后端在原末变压器4之前设置有三相连接并接地线路5；当断开主开关2，接通切换开关6与接地线路5时，输电线路构成三相星形电路，利用输电导线本身的电阻使导线发热可以方便的实现快速除冰雪工作。

本发明所述的输电线路快速融冰雪的方法，包括以下步骤：

第一步：设置与计算相关参数，其建立方法如下：

（一）、根据输电导线的粗细、长度及所包裹的绝缘护套，确定导线的每米发热功率Pm，一般导线的每米发热功率在20 w~120 w之间选择；

（二）、计算单根导线的发热总功率：P＝Pm×L(w)，其中P为单根导线的发热总功率（kw），Pm为导线的每米发热功率（w/m），L为单根导线的总长度（km）；

（三）、根据三相星形电路的计算公式，此时，输电线路的线电压：U_线＝（v），从而得到变压器输出相电压：U_相=×U_线（v），其中R为导线的总电阻（Ω）；

（四）、输电导线的线电流：I=U_线／R（A）；载流：i=I/S（A），其中S为发热导线的截面积（mm²）；

（五）、发热电路总功率：P_总=3×P(kw)；

根据得出的发热电路的总功率即可确定融冰雪变压器的容量，选择合适的变压器；

第二步：断开主开关2与始变压器1，将所选择的融冰雪变压器7同切换开关6并联接入变电站一端的始变压器1和主开关2上，同时在变电站另一端，位于主开关2与末变压器4之间接入接地线路5，即将三相导线相连接并接地；

第三步：接通融冰雪变压器7，同时连通接地线路5，形成一三相星形融冰雪电路，利用输电导线本身的电阻产生发热，从而增加了输电导线上的载流，使导线发热，以达到冰雪快速熔化的目的。

实际操作工作中，当有冰雪覆盖输电线时，并有反复凝冻冰雪时，只需关闭始变压器，连接融冰雪变压器，另一端接地线路，通电一段时间后，则就可以进行除冰雪工作。

其中第一步中设置与计算相关参数的方法参考如下两个实施例：

实施例一：

测定两变电站之间距离为50km，输电导线截面为50mm²，导线发热功率为60w/m。

计算过程如下：

（1）单根导线总电阻： R=r×L =0.387Ω/km ×50km=19.35Ω（50mm²输电导线每千米电阻值 r≈0.387Ω）；

（2）单根导线总功率： P= Pm×L=60w/m×50km=3000kw；其中P为单根导线的发热总功率，Pm为导线的每米发热功率，L为单根导线的总长度；

（3）发热导线的线电压U_线===7619V，三相发热导线的相电压U_相=×U_线 =1.732×7619≈13200V；

（4）发热导线的电流：I=U_线 /R=7619/19.35=393.7A，发热导线的每平方单位的载流：i=I/S=393.7/50=7.87A，其中S为导线的截面积mm²；

（5）发热导线三相总功率：P_总 =３×P =3×3000kw=9000kw。

因此，选择容量大于等于9000kw的变压器作为融冰雪变压器。

实施例二：

二变电站之间的距离为50km，输入导线截面为300 mm²，导线发热功率为100w/m。

计算过程如下：

（1）单根导线总电阻R= r×L =0.0601×50=3.005Ω （300 mm²的铜芯电线的每千米电阻值r≈0.0601Ω）；

（2）单根导线总功率P =Pm ×L=100w/ m ×50km=5000kw；其中P为单根导线的发热总功率，Pm为导线的每米发热功率，L为单根导线的总长度；

（3）发热导线的线电压U_线===3876V，三相发热导线的相电压U_相=×U_线=6714V；

（4）发热导线的电流：I=U_线 /R=3876/3.005=1289.85A，发热导线的每平方单位的载流：i=I/S=1289.85/300≈4.3A，其中S为导线的截面积mm²；

（5）发热导线三相总功率：P_总=３×P=15000kw。

因此，选择容量大于等于15000kw的变压器作为融冰雪变压器。

一般导线载流控制在2A～18A之间，在这种载流下，导线既能发热又不会损伤。导线单位发热功率根据实际情况与需要进行选择，当融雪要求时间短，速度快时，导线发热功率可选择大些，反之则可选择小些；根据线径的大小，线径大，导线发热功率可选大些，线径细，则功率小些；裸线可选大些，绝缘线选小些。由于输电导线大多为裸线，导线发热功率可选择大一些，一般可在20w／m～120 w／m之间选取。

由于二变电站之间距离长短不一，输电线的线径也有粗有细，为了融冰雪安全，可靠的达到目的，因此本技术是在变电所首站设置一台融冰雪变压器。融冰雪变压器的输入可以是主变的输入也可是主变的输出，视各变电所而定，融冰雪变压器的输出电压根据二变电站之间距离、导线的截面大小和导线的发热功率决定。

对于某些电压较低的输电线路，其载流较大，经过计算校核可以满足上述融冰雪要求，此时可以不必并联额外的融冰雪变压器，而直接利用原变压器作为融冰雪变压器，同时将输电线路末端三相连接并接地，形成星形发热电路，如图2所示，通电后直接进行融冰雪作业。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims

1.一种输电线路快速融冰雪的装置，其特征在于：融冰雪变压器和切换开关接入输电线路的前端，位于原输电线路的始变压器和主开关之后，输电导线的后端在原末变压器之前设置有三相连接并接地线路；当断开主开关，接通切换开关与接地线路时，输电线路构成三相星形电路。

2.一种利用权利要求1所述装置进行输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.一种输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：设置与计算相关参数；

4.如权利要求2或权利要求3所述的输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于：第一步中相关参数的计算方法如下：

（一）根据输电导线的粗细、长度及所包裹的绝缘护套，确定融冰雪时导线的每米发热功率Pm；

（二）计算单根导线的发热总功率：P＝Pm×L，其中P为单根导线的发热功率，Pm为导线的每米发热功率，L为单根导线的长度；

（三）输电线路线电压为U_线＝，变压器输出相电压为U_相=U_线，其中R为导线的总电阻；

（四）输电导线的线电流为I=U_线／R；发热导线每平方单位的载流i=I/S，其中S为导线的截面积；根据载流判断是否可以满足发热要求；

发热电路三相总功率：P_总=3×P，选择适合功率的融冰雪变压器。

5.如权利要求4所述的输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于：导线的每米发热功率Pm为20 w～120 w。

6.如权利要求4所述的输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于：导线载流i为2A～18A。

7.如权利要求4所述的输电线路快速融冰雪的方法，其特征在于：导线载流i为6A～12A。