CN102611062A - 输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，本发明包括以下步骤：(1)收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线的主要参数和输电线路的主要参数；(2)选取一根架空地线与一根输电导线串联一进一出融冰的融冰方式；(3)确定各条架空地线的最小融冰电流；(4)确定各条架空地线的直流电压和容量；(5)确定直流融冰装置的额定输出电压和额定容量，并结合融冰电流来确定融冰装置运行触发角；(6)确定输电线路架空地线直流融冰装置电流和容量过载能力为1.2倍额定1小时。本发明能满足各条架空地线快速融冰，又尽可能的降低了直流融冰装置的容量，节省了投资，提高了运行的安全性。

Description

输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法

技术领域

本发明是一种输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，综合考虑环境温度、覆冰厚度、光照强度、架空地线的载流量和不同接线方式来确定了架空地线直流融冰装置的主参数。

背景技术

输电线路架空地线是高压输电线路的重要组成部分，它可以减少雷害事故，屏蔽电磁波，提高了输电线路运行的安全性。一直以来，低温雨雪天气是架空地线覆冰的严重威胁之一，严重的覆冰会引起架空地线的断股、覆冰舞动、脱冰跳跃，从而使架空地线失去保护作用，并引起输电线路短路、电气距离减小等。

20世纪以来，冰雪灾害给各国的国民生产和人民生活造成了重大的影响，为了防止覆冰的危害，保证线路正常运行，对架空地线融冰是一种有效地方法。目前直流融冰是一种新型的融冰方法。在一定的环境条件和接线方式下，架空地线的直流融冰装置只取决于需融冰的架空地线和输电线路的直流电阻和导线长度。由于各条架空地线型号不一样，融冰装置的额定参数是可调的。目前，还没有一个比较系统的确定输电线路架空地线融冰装置主参数的方法。

发明内容

本发明提供了一种输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，其目的在于保证所设计的融冰装置能够快速，安全有效地除去架空地线上的覆冰，并且保证融冰装置容量足够小，节省电能和融冰装置投资。

本发明的技术方案包括以下步骤：

(1)、收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线的主要参数和输电线路的主要参数；

(2)、通过比较15种架空地线直流融冰方式，择优选取了“1+1”的融冰方式，即一根架空地线与一根输电导线串联一进一出融冰。

(3)、根据覆冰厚度、环境温度、风速、融冰时间确定各条架空地线的最小融冰电流，根据输电线路经过地区的日照强度、架空地线融冰时允许达到的最高温度(一般取70℃)、环境温度确定各条架空地线的最大允许电流。各条输电线路架空地线融冰装置的融冰电流分两种情况来确定。第一种无并联区段，由公式：

maxAi≤I≤minBi

确定；

第二种有并联区段，由

max(maxAi，Ei)≤I≤minBi

当R₁I₁≥R₂I₂，且R₂I/R₂+R₁≤minBi，R₁I/R₂+R₁≤minBi时，Ei＝I₁+R₁I₁/R₂；当R₁I₁≤R₂I₂，且R₂I/R₂+R₁≤minBi，R₁I/R₂+R₁≤minBi时，Ei＝I₂+R₂I₂/R₁；

来确定；

式中Ai——最小融冰电流，

Bi——最大允许电流，

Ei——架空地线并联区段的总最小融冰电流，

R₁——架空地线并联区段左侧电阻值，

I₁——架空地线并联区段左侧最小融冰电流，

R₂——架空地线并联区段右侧电阻值，

I₂——架空地线并联区段右侧最小融冰电流，

i——1…n；

(4)、以融冰电流、变电站电压等级、选取的融冰方式和架空地线的连接方式来确定各条架空地线的直流电压和容量，其中直流电压的计算公式为：

Udc＝I(R_d+R_l)L

直流容量计算公为：

Pdc＝I₂(R_d+R_l)L

式中I——架空地线最小融冰电流，

Rd——架空地线在一定环境温度下的直流电阻，

Rl——输电线路在一定环境温度下的直流电阻，

L——输电线路长度，

(5)、考虑架空地线直流融冰装置1.1倍的融冰电流的安全系数，来确定直流融冰装置的额定输出电压和额定容量，并结合融冰电流来确定融冰装置运行触发角；直流融冰装置的输出电压计算公式为：

Udco＝1.1I(Rd+Rl)L

直流融冰装置的额定输出容量计算公式为：

Pdco＝(1.1I)²(Rd+Rl)L

直流融冰装置用于某条线路下的运行触发角计算公式为：

$\mathrm{\α}=a\cos (\frac{\mathrm{Udc}}{2}+0.06I\frac{\mathrm{Udco}}{\mathrm{Idn}})\frac{180}{\mathrm{\π}}$

式中I——某条线路的最小融冰电流，

Idn——融冰装置的额定电流，

(6)、确定输电线路架空地线直流融冰装置电流和容量过载能力为1.2倍额定1小时，1.2倍额定1小时即装置能够以1.2倍额定容量和额定电流运行1小时。

上述步骤(1)收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线和输电线路的主要参数包括导线型号、直流电阻、线路长度。

上述步骤(5)确定了直流融冰装置额定容量、额定输出电压和融冰装置运行触发角，并可以进一步确定融冰装置的其他参数。

本发明对输电线路架空地线融冰装置的各参数进行了系统优化，在保证既能满足各条架空地线快速融冰，又能满足不超过各条架空地线的最大允许电流的前提下，尽可能的降低了直流融冰装置的容量，节省了投资，提高了运行的安全性。本发明可以运用于电力系统中各变电站的架空地线的直流融冰装置的设计，具有良好的运行前景。

附图说明

图1为输电线路架空地线融冰装置参数确定方法接线方式的原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本发明作进一步描述。

本发明的技术方案是：

首先收集输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条输电线路和架空地线的参数，其次选取了“1+1”的直流融冰方式，并在综合考虑多中因数下，利用架空地线最小融冰电流和架空地线最大允许电流计算公式计算出了各条架空地线的最小融冰电流和最大允许电流。并结合接线方式确定了架空地线直流融冰装置的融冰电流。最后结合架空地线参数和线路长度确定了架空地线直落融冰装置的额定容量、额定输出电压和运行触发角以及其他参数。

具体过程如下：

(1)、收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线的主要参数和输电线路的主要参数；

(2)、通过比较15种架空地线直流融冰方式，择优选取了“1+1”的融冰方式，即一根架空地线与一根输电导线串联一进一出融冰；

(3)、根据覆冰厚度、环境温度、风速、融冰时间确定各条架空地线的最小融冰电流，根据输电线路经过地区的日照强度、架空地线融冰时允许达到的最高温度(一般取70℃)、环境温度确定各条架空地线的最大允许电流。各条输电线路架空地线融冰装置的融冰电流分两种情况来确定。第一种无并联区段，由公式：

maxAi≤I≤minBi

确定；

第二种有并联区段，由

max(maxAi，Ei)≤I≤minBi

当R₁I₁≥R₂I₂，且R₂I/R₂+R₁≤minBi，R₁I/R₂+R₁≤minBi时，Ei＝I₁+R₁I₁/R₂；当R₁I₁≤R₂I₂，且R₂I/R₂+R_I≤minBi，R₁I/R₂+R₁≤minBi时，Ei＝I₂+R₂I₂/R₁；

来确定；

式中Ai——最小融冰电流，

Bi——最大允许电流，

Ei——架空地线并联区段的总最小融冰电流，

R₁——架空地线并联区段左侧电阻值，

I₁——架空地线并联区段左侧最小融冰电流，

R₂——架空地线并联区段右侧电阻值，

I₂——架空地线并联区段右侧最小融冰电流，

i——1…n；

(4)、以融冰电流、变电站电压等级、选取的融冰方式和架空地线的连接方式来确定各条架空地线的直流电压和容量，其中直流电压的计算公式为：

Udc＝I(R_d+R_l)L

直流容量计算公为：

Pdc＝I²(R_d+R_l)L

式中I——架空地线最小融冰电流，

Rd——架空地线在一定环境温度下的直流电阻，

Rl——输电线路在一定环境温度下的直流电阻，

L——输电线路长度，

(5)、考虑架空地线直流融冰装置1.1倍的融冰电流的安全系数，来确定直流融冰装置的额定输出电压和额定容量，并结合融冰电流来确定融冰装置运行触发角；直流融冰装置的输出电压计算公式为：

Udco＝1.1I(Rd+Rl)L

直流融冰装置的额定输出容量计算公式为：

Pdco＝(1.1I)²(Rd+Rl)L

直流融冰装置用于某条线路下的运行触发角计算公式为：

$\mathrm{\α}=a\cos (\frac{\mathrm{Udc}}{2}+0.06I\frac{\mathrm{Udco}}{\mathrm{Idn}})\frac{180}{\mathrm{\π}}$

式中I——某条线路的最小融冰电流，

Idn——融冰装置的额定电流，

(6)、选取步骤(5)所确定的架空地线直流融冰装置的输出电压和容量的最大值来作为架空地线直流融冰装置的额定输出电压和额定容量。

上述步骤(1)收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线和输电线路的主要参数包括导线型号、直流电阻率、线路长度。

上述步骤(6)确定了直流融冰装置额定容量、额定输出电压和融冰装置运行触发角，并可以进一步确定融冰装置的其他参数。

上述融冰方式的原理图如图1所示，工作原理为：将需要融冰的架空地线绝缘化处理，分别将一根架空地线和一根输电导线一进一出串联，接入融冰装置，分别对两根架空地线进行融冰。

2008年云南电网昭通地区遭受了大面积的雪灾，对输电线路造成了严重的损害。2011年昭通地区覆冰线路都安装了本发明所设计的输电线路架空地线直流融冰装置。现选取110kv花山变来说明架空地线直流融冰装置参数的具体确定过程。

设计过程如下：

(1)该变电站共有7条出线，先选取了其中三条来说明，导线型号、直流电阻、线路长度如表1、表2第3～5列所示；

(2)根据输电线路架空地线参数确定方法的步骤(3)，以温度-5℃、风速5m/s、导线覆冰厚度10mm确定该变电站的架空地线直流融冰装置的最小融冰电流为95A；

(3)根据最小融冰电流和如图一所示的融冰方式由步骤(4)计算各条线路架空地线直流融冰所需的直流电压和容量如表1第7～8列所示；

(4)以1.1倍的最小融冰电流计算各条线路架空地线直流融冰所需的直流电压和容量如表2所示：

(5)根据输电线路架空地线参数确定方法的步骤(3)、(5)、(6)计算出的直流电压最大值为16.049kv，容量最大值为1.1495MW，因此该架空地线的融冰装置的额定电压为16.049kv，额定容量为1.1495MW。

(6)由步骤(5)的结果计算架空地线直流融冰装置的其他参数。

表1花山变架空地线直流融冰装置参数计算(一根地线与一根导线串联)

表2考虑1.1倍融冰电流安全系数的架空地线直流融冰装置参数计算

Claims (3)

1.输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、收集输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线的主要参数和输电线路的主要参数；

(2)、选取一根架空地线与一根输电导线串联一进一出的融冰方式；

(3)、根据覆冰厚度、环境温度、风速、融冰时间确定各条架空地线的最小融冰电流，根据输电线路经过地区的日照强度、架空地线融冰时允许达到的最高温度为70℃、环境温度确定各条架空地线的最大允许电流；各条输电线路架空地线融冰装置的融冰电流分两种情况来确定；第一种无并联区段，由公式：

maxAi≤I≤minBi

确定；

第二种有并联区段，由

max(maxAi，Ei)≤I≤minBi

当R₁I₁≥R₂I₂，且I₁≤minBi，R₁I₁/R₂≤minBi时，Ei＝I₁+R₁I₁/R₂；当R₁I₁≤R₂I₂，且I₂≤minBi，R₂I₂/R₁≤minBi时，Ei＝I₂+R₂I₂/R₁；

来确定；

式中Ai——最小融冰电流，

Bi——最大允许电流，

Ei——架空地线并联区段的总最小融冰电流，

R₁——架空地线并联区段左侧电阻值，

I₁——架空地线并联区段左侧最小融冰电流，

R₂——架空地线并联区段右侧电阻值，

I₂——架空地线并联区段右侧最小融冰电流，

i——1…n；

(4)、以融冰电流、变电站电压等级、选取的融冰方式和架空地线的连接方式来确定各条架空地线的直流电压和容量，其中直流电压的计算公式为：

Udc＝I(R_d+R_l)L

直流容量计算公为：

Pdc＝I²(R_d+R_l)L

式中I——架空地线最小融冰电流，

Rd——架空地线在一定环境温度下的直流电阻，

Rl——输电线路在一定环境温度下的直流电阻，

L——输电线路长度；

(5)、考虑架空地线直流融冰装置1.1倍的融冰电流的安全系数，来确定直流融冰装置的额定输出电压和额定容量，并结合融冰电流来确定融冰装置运行触发角；直流融冰装置的输出电压计算公式为：

Udco＝1.1I(Rd+Rl)L

直流融冰装置的额定输出容量计算公式为：

Pdco＝(1.1I)²(Rd+Rl)L

直流融冰装置用于某条线路下的运行触发角计算公式为：

$\mathrm{\α}=a\cos (\frac{\mathrm{Udc}}{2}+0.06I\frac{\mathrm{Udco}}{\mathrm{Idn}})\frac{180}{\mathrm{\π}}$

式中I——某条线路的最小融冰电流，

Idn——融冰装置的额定电流；

(6)、确定输电线路架空地线直流融冰装置电流和容量过载能力为1.2倍额定1小时，1.2倍额定1小时即装置能够以1.2倍额定容量和额定电流运行1小时。

2.如权利要求1所述的输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，其特征在于上述步骤(1)收集了输电线路架空地线直流融冰装置运用范围内的各条架空地线的主要参数和输电线路的主要参数为型号、长度、直流电阻。

3.如权利要求1所述输电线路架空地线直流融冰装置参数的确定方法，其特征在于根据上述步骤(5)的计算结果确定了输电线路架空地线融冰装置的额定输出电压、额定输出容量和运行触发角。

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