CN102684127A - 输电线路移动式交流融冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电力系统输电线路移动式交流融冰装置,尤其适用66kV输电线路移动式交流融冰装置。该装置置于卡车上,该装置由连接的开关柜、串补电容器组成；串补电容器上并联有放电线圈、过电压保护阻尼放电间隙；该装置上有与电源变压器和融冰线路分别连接的接线端。使用时，接线端通过快速组装线路支架和快速连接线夹与电源变压器和融冰线路连接。该装置原理简单、灵活快捷、适用范围大、除冰效率高、安全可靠，能够快速恢复覆冰线路的正常运行，有较好的经济效益和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种电力系统输电线路移动式交流融冰装置,尤其适用66kV输电线路移动式交流融冰装置。
背景技术
在现有技术中，输电线路覆冰后，可能造成导线断线、杆塔倾覆等设备损坏，在覆冰脱落过程中，可能引起线路舞动多次短路跳闸，严重威胁变电站安全运行，影响对用户的安全可靠用电。东北地区日气温变化大，导线覆冰后因气温骤降，覆冰时间长，清除极为困难。目前移动式融冰装置多采用直流融冰方案，需大电流电力电子整流设备，设备复杂，造价高；交流融冰装置多采用固定式结构，设备配置点多，造价高。结合现场实际,目前运行的66kV变电站无融冰设施，受现场限制建设专用融冰设施比较困难，本专利对此提出了具体解决方式。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足而提供一种原理简单、实施灵活快捷、安全可靠的输电线路移动式交流融冰装置。
本发明的技术解决方案是：输电线路移动式交流融冰装置置于卡车上,该装置由连接的开关柜、串补电容器组成；串补电容器上并联有放电线圈、过电压保护阻尼放电间隙；该装置上有与电源变压器和融冰线路分别连接的接线端。
接线端通过快速组装绝缘型放线及支撑架、快速连接线夹与电源变压器和融冰线路连接。
串补电容器包括多台三相电容器，所有三相电容器每相分大小左、右组容量；采用两层式结构排布，A、C、B三相电容器由左至右依次排列，A相电源进线由前侧引入，C相电源进线由后侧引入，B相电源进线由中间引入；电容器左、右组容量出线端子A1、A2由第一层引出，电容器左、右组容量总合出线端子A3由第二层引出；在每相左、右组容量之间和每相引出线上设有快速连接板。
使用时，接线端通过快速组装线路支架和快速连接线夹与电源变压器和融冰线路连接。
通过现场66kV变电站主变10kV侧提供融冰电源，根据融冰线路长度，合理选择串补电容和主变分接开关位置，对融冰导线提供合适的融冰电流，导致导线发热，以电流热效应原理实现对覆冰导线融冰。
本发明的优点是：1、该装置原理简单、灵活快捷、安全可靠。融冰范围可由串补电容器容抗变化进行调整，同时利用有载调压变压器加大电流调节范围，可以扩大线路的融冰范围。2、采取插接式快速组装绝缘型放线及支撑架、快速连接线夹、快速容抗调整结构和细丝软铜线等技术创新手段，较好地解决了移动式交流融冰装置现场快速接线和低温时电缆展放困难的难题，缩短了融冰操作时间，提高了融冰工作效率。3、该装置造价低，调用灵活，适用范围大，除冰效率高，能够快速恢复覆冰线路的正常运行，有较好的经济效益和应用前景。
下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步详细描述。
附图说明
图1是本发明电路原理简图。
图2是本发明的快速组装绝缘型放线及支撑架结构简图。
图3是板式快速连接线夹结构简图。
图4是图3俯视结构简图。
图5是管式快速连接线夹结构简图。
图6是图5俯视结构简图。
图7是串补电容器电路原理图。
图8是图7俯视图。
图9是图7左视图。
图10是使用左侧组电容容量时电流走向电路原理图。
图11是使用右侧组电容容量时电流走向电路原理图。
图12是使用左、右组电容总容量时电流走向电路原理图。
具体实施方式
参见图1，输电线路移动式交流融冰装置置于卡车上,该装置由连接的开关柜21、串补电容器22组成；串补电容器22上并联有放电线圈23、过电压保护阻尼放电间隙24；该装置上有与电源变压器和融冰线路25分别连接的接线端。接线端通过快速组装线路支架和快速连接线夹与电源变压器和融冰线路25连接。
装置主要应用于以10kV电压等级为融冰电源，开展66kV电网LGJ-150～240型导线为主的输电线路的交流融冰，同时考虑满足通常条件下LGJ-400型导线的交流融冰要求；一般可融冰范围为50公里，对存在中间T接变电站26的可扩大到100公里以上的线路。66kV电网输电线路的导线以LGJ-150和LGJ-240为主。LGJ-150输电线路融冰电流选取450A～600A；LGJ-240输电线路融冰电流选取600A～750A。
串补电容参数：一组：2.85kV,950A,3Ω。二组：4.56kV,950A,4.8Ω。
为了保证融冰过程中，各相导线非同步脱冰，导线弹跳或舞动，形成相间故障时电网和融冰装置的安全，必须配置完备的继电保护装置。
主保护：设置融冰线路专用10kV开关柜1，电容器极间并联放电线圈，配以电流保护和低电压、过电压、不平衡电压保护。后备保护：依靠融冰电源变压器高、低压侧的电流保护实现。在电容器极间配置过电压保护放电间隙，作为极间绝缘的过电压保护。为了减小整套装置的几何尺寸，保证在过电压保护间隙动作期间，装置绝缘配合安全，采取了浇注式密封结构；为了限制间隙动作后的放电电流，在间隙回路串入了固定电阻。过电压保护放电间隙参数：一组：动作电压3.14kV，阻尼电阻1Ω。二组：动作电压5.02kV，阻尼电阻1Ω。
在专用10kV开关柜1内配置了氧化锌避雷器，作为变压器、开关柜和串补电容器主绝缘的过电压保护。
参见图2，在低温环境下，采用常规的电缆或绝缘线，存在展放时对绝缘损伤的问题；融冰电流大，所需的电缆截面大、重量大、刚性大，现场人工展放和接线困难极大。为实现本装置与系统间的连接导线实现快速连接，设计了专用的10kV快速组立的线路支架结构和快速连接线夹。为了解决上述问题，采用带有尼龙保护套的185mm2细丝软铜线作为装置与系统间的专用连接导线。
部件名称如下：横担29，导线槽31及压盖32，导线33，绝缘子34，放线滑轮35，滑轮固定架36及压盖37，绝缘子螺栓38及固定螺母39，固定底座27、连接支撑管28及连接支撑母管40，固定底座支腿41。
快速组装绝缘型放线及支撑架包括两个固定底座27支撑的绝缘放线横担29，横担29上排布有三个10kV绝缘子34和三个放线滑轮35，方便软导线快速展放，防止磨损。绝缘子34上有导线槽31及压盖32；连接支撑管28分别与横担29和固定底座27之间立式插接。固定底座27为一个圆盘结构，有足够的自重，圆盘上沿圆周均匀水平插接有四个支腿41（呈辐射状）。
固定底座27采用起重机腿式结构设计，增大支架与地面间几何尺寸，提高支架的整体稳定性，降低支架重量。采用插接式结构，不用螺栓连接，组立十分快捷。绝缘放线横担29设有专用的放线滑轮30，方便软导线快速展放，防止磨损。
此支架采用组合、插接结构，结构简单，安装方便，体积小，重量轻，非常便于安装及运输、保存。固定底座采用起重机腿式结构设计，有足够的自重及足够长的支腿（可根据情况延长），保证了支架在受导线各方向作用力的情况下足够稳定。放线滑轮使放线更轻松。导线槽带有压盖，可有效防止跑线，使导线在槽内运行。
参见图3、4，快速连接线夹包括中间铰接（中间有连接轴5、轴上缠绕有弹簧6）的两弹性夹柄1、2，两夹柄钳头分别连接有金属夹板3、4，两夹板3、4之间有锁紧元宝螺帽7和螺杆。夹板3与夹柄1钳头之间通过转轴9连接。图3中夹板3、4之间是被夹连接的设备线夹10、11。此板式快速线夹主要用于电力系统中设备线夹与设备线夹的临时快速连接。
在固定轴套和活动转轴的作用下，保证了活动夹板无论在多大的角度下（夹口最大行程范围内），都能与固定夹板保持水平，从而保证了与设备线夹的接触和对设备线夹的压力。在夹柄弹簧和元宝螺栓的双重作用下，使夹板间压力足够大，保证了设备线夹接触良好。此线夹为一个整体，无需任何工器具即能完成对设备线夹的紧固，相对传统螺栓连接，避免了携带工器具、多种零部件的麻烦和易丢失、易脱落等风险。导电夹板的厚度和长度保证了与导线和设备线夹的接触面积，从而保证了导流量。
参见图5、6，快速连接线夹中间铰接的两弹性夹柄1、2，两夹柄1、2钳头分别连接有夹板3、4，两夹板3、4之间有锁紧螺帽和螺栓；每个夹板3、4内对应有弧形或半圆凹线槽12，夹板3、4之间是被夹连接的导线13，被连接的设备线夹8在夹板4下面。锁紧螺帽和螺栓为元宝螺帽7。此管式快速线夹主要用于电力系统中设备线夹与导线的临时快速连接。上述两种结构的线夹特别适用于66kV输电线路移动式交流融冰装置中电源变压器、融冰装置和融冰线路的快速连接连接。锁紧螺帽和螺栓为元宝螺帽和螺杆，不用预备扳手，直接拧接，实现快速连接。
在夹柄弹簧和元宝螺栓的双重作用下，使夹板间压力足够大，保证了设备线夹接触良好。此线夹为一个整体，无需任何工器具即能完成对设备线夹的紧固，相对传统螺栓连接，避免了携带工器具、多种零部件的麻烦和易丢失、易脱落等风险。导电夹板的厚度和长度保证了与导线和设备线夹的接触面积，从而保证了导流量。
现场连接时，先将线夹夹在变压器接线端子或线路刀闸侧钢芯铝绞线上，将接线板放在线夹的两层接线之间（适用于与铜排的连接）或其中一层上（适用于与钢芯铝绞线的连接），翻转线夹上事先配制好的“元宝螺丝”，快速将三层压接为一整体，实现电源变压器、融冰装置和融冰线路的快速连接。
此快速连接线夹主要用于电力系统中设备线夹与设备线夹的临时快速连接。设备线夹无需钻孔，解决了线夹间孔距不一致或未钻孔的问题，使用范围十分广泛，灵活性强。
参见图7、图8、图9，为了满足电容器左、右组容量和电容器左、右组容量总合三种方式的要求，避免引入、引出端子和接线铜排之间的交叉，同时最大限度限制接线结构高度，满足运输要求，串补电容器变换电容量快速调整装置采取了两层式结构设计。A、C、B三相电容器在卡车上由左至右依次排列，A相电源进线由前侧引入，C相由后侧引入，B相由中间引入。电容器电容器左、右组容量出线端子A1、A2由第一层引出（接线端子①②之间用快速线夹连接，接线端子③④之间断开），电容器左、右组容量总合出线端子A3由第二层引出（接线端子③④之间用快速线夹连接，接线端子①②之间断开）。此接线结构采用双层布置，可实现导线间的交叉、跨越，结合运用六块快速连接线夹（用在接线端子①②之间、接线端子③④之间），有效解决了电容器容量变更的问题。
参见图10，是使用左侧组电容容量时电流走向电路原理图，双线为电流走向（接线端子①②之间、③④之间断开，即不用快速连接线夹）。
参见图11，是使用右侧组电容容量时电流走向电路原理图，双线为电流走向，虚线为临时快速连接线夹（接线端子①②之间用快速线夹连接，接线端子③④之间断开）。
参见图12，是使用左、右两组电容总容量时电流走向电路原理图，双线为电流走向，虚线为临时快速连接线夹（接线端子①②之间断开，接线端子③④之间用快速线夹连接）。图4－图6接线实现电容容量变更。实现根据融冰线路长度，合理选择串补电容调整。
串补电容器采用双层布置，结构紧凑，可实现导线间的交叉、跨越，结合运用六块连接板，有效解决了电容器容量变更的问题。实现了电容器容量快速调整。
移动式交流融冰装置现场试验:试验在某220kV变电站66kV侧双回59kM线路所带的末端变电站进行，变电站2台主变容量均为20MVA。试验前将全部负荷转移至一台主变供电，另一台主变停电备用，按图1所示完成试验接线、保护整定和传动调试。通过改变串补电容器容抗可以扩大融冰线路长度范围。在正常融冰过程中，融冰装置按小于等于额定参数运行，能够保证融冰作业安全，但在参数匹配点，叠加导线脱冰过程中引起的相间短路故障后，将造成系统串联谐振，在电容器两端产生危险的过电压。在最严重的情况下（电容器串补容抗3Ω，融冰线路长度29kM，叠加4kM处的三相和两相短路），电容器两端电压将达到24和22.55kV，为了限制此过电压，保护电容器，配置了过电压保护放电间隙，保护间隙动作后，串入1Ω的电阻，限制电容器通过保护间隙放电时的过电流，同时消除系统谐振。过电压保护间隙不能长时间通过大电流，必须通过继电保护装置快速将融冰线路切除。
现场试验结果：现场进行了串补3Ω和7.8Ω分别在距电源侧29kM和49kM三相短路接地融冰试验，并进行了串补7.8Ω，49kM三相接地短路融冰方式下，叠加15kM处两相短路激发系统谐振校验。通过试验，导线在正常融冰方式下的融冰电流能够满足融冰所需要的温升要求，在激发系统谐振方式下，过电压保护间隙和继电保护装置正确、快速动作，切除融冰装置和线路，满足整套装置和系统安全要求，试验达到了预期效果。
Claims (6)
1.一种输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于该装置置于卡车上,该装置由连接的开关柜（21）、串补电容器（22）组成；串补电容器（22）上并联有放电线圈（23）、过电压保护阻尼放电间隙（24）；该装置上有与电源变压器和融冰线路（25）分别连接的接线端。
2.按照权利要求1所述的输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于接线端通过快速组装绝缘型放线及支撑架和快速连接线夹与电源变压器和融冰线路（25）连接。
3.按照权利要求2所述的输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于所述快速组装绝缘型放线及支撑架包括包括两个固定底座（27）支撑的绝缘放线横担（29），横担（29）上排布有多个绝缘子（34）、放线滑轮（35），绝缘子（34）上有导线槽（31）；连接支撑管（28）分别与横担（29）和固定底座（27）之间立式插接；固定底座（27）为一个圆盘结构，圆盘上沿圆周均匀水平插接有多个支腿（41）。
4.按照权利要求2所述的输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于所述快速连接线夹包括中间铰接的两弹性夹柄（1、2），两夹柄（1、2）钳头分别连接有夹板（3、4），两夹板（3、4）之间有锁紧螺帽和螺栓；至少一个夹板（3）与夹柄（1）钳头之间通过连接轴（5）连接。
5.按照权利要求2所述的输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于所述快速连接线夹包括中间铰接的两弹性夹柄（1、2），两夹柄（1、2）钳头分别连接有夹板（3、4），两夹板（3、4）之间有锁紧螺帽和螺栓；每个夹板（3、4）内对应有弧形或半圆凹线槽（12）。
6.按照权利要求1－5任一所述的所述的输电线路移动式交流融冰装置，其特征在于所述的串补电容器包括多台三相电容器，所有三相电容器每相分大小左、右组容量；采用两层式结构排布，A、C、B三相电容器由左至右依次排列，A相电源进线由前侧引入，C相电源进线由后侧引入，B相电源进线由中间引入；电容器左、右组容量出线端子A1、A2由第一层引出，电容器左、右组容量总合出线端子A3由第二层引出；在每相左、右组容量之间和每相引出线上设有快速连接板。
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