CN102856869A - 一种实现换流站地线直流融冰的接线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种实现换流站地线直流融冰的接线方法,涉及电网输电线路直流融冰技术,旨在是提供一种能有效降低待融冰地线等效电阻的方法。本发明技术要点：包括将需融冰地线进行全绝缘改造的步骤，将全绝缘改造后的地线至多保留一个接地点；将地线分为n段，每条地线段中包含1条地线或1条以上相互平行且两端对齐的地线；将属于同一地线段所有地线的其中一端短接在一起作为该地线段的一端，将属于同一地线组所有地线的另一端短接在一起作为该地线段另一端的步骤；将所有地线段的一端接到导线一上，将所有地线段另一端接到导线二上的步骤；将直流融冰装置输出接入点一与导线一连接的步骤；将直流融冰装置输出接入点二与导线二连接的步骤等。

Description

一种实现换流站地线直流融冰的接线方法

技术领域

本发明涉及电网输电线路直流融冰技术，尤其是一种实现换流站地线直流融冰的接线方法。

背景技术

冰灾的威胁一直是电力系统工业界竭力应对的一大技术难题。近年来，随着全球气候条件变化，低温雨雪冰冻天气在我国南方、华中、华北地区频繁出现，多次导致我国各省输电线路大面积、长时间停运，给国民经济和人民生活造成巨大损失。为了防止这种情况的再次出现，2008年冰灾后，我国电力科技工作者自主进行了直流融冰技术及装置的研发，成功研发出了具有完全自主知识产权的大功率直流融冰装置，主要包括带专用整流变压器、不带专用整流变压器和车载移动式等多种型式，进而在全国进行了推广应用。2009年~2011年冰期，仅南方电网内已经安装的19套直流融冰装置均发挥了重大作用，对110kV以上线路进行直流融冰共计234次，其中500kV交流线路40余次，充分发挥了直流融冰装置的威力。

但由于目前融冰仅针对架空线路，无法对架空地线（包括OPGW）进行融冰，覆冰对电网造成的危害依然无法彻底消除，因覆冰造成的输电线路架空地线(含OPGW)断线、造成电网通信中断的事故仍有发生。例如，对于部分超高压线路，虽然通过对架空导线进行融冰，解除了因覆冰导致的导线断线、倒塔危险，但由于地线覆冰无法得到解决，在对导线融冰后，导线因冰荷减轻，弧垂减小而上升，而地线则因为持续覆冰弧垂增加而下降，再加上地线上冰凌悬挂，极易造成导地线之间绝缘距离不够，使得在对线路进行停电融冰后重投时，出现频繁跳闸，甚至无法投运的尴尬局面，严重削弱了输电线路融冰效果。

对于架空地线而言，由于其架设特点及所使用导体特性与架空导线有很大不同，使得对架空地线直流融冰技术研究变得困难，其主要难点可概括为以下两个方面：

为保证防雷效果，架空线路多采用分段绝缘、单点接地方式架设，而光纤复合架空地线(OPGW)由于通信的特殊性及纤芯接续的需要，一般采用逐塔接地方式架设。这样一来，由于地线与铁塔之间不绝缘，直流电源接入地线后，无法如架空导线一般，使直流电流仅通过导体形成回路，达到融冰目的。而逐级进行融冰对于长距离架空线路不具备实际操作可行性。因此，需要对地线进行全绝缘改造，以得到与架空导线一致的导体特性。然而，由于地线电阻较大，如果采取在地线全绝缘改造后，将地线在末端短接，然后融冰，所需要的融冰装置输出电压较高，从而不得不提高地线绝缘等级，而地线绝缘等级的提高，意味着地线的防雷效果的显著下降和改造成本的增加，同时，融冰装置输出电压的升高，也会带来融冰装置造价的升高，以上原因，最终，导致地线融冰方案无法实现。因此需要有合理的解决方式，来降低地线电阻，以减小融冰装置输出直流电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效降低待融冰地线等效电阻的方法。

本发明采用的技术方案是这样的：

一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，包括：

将需融冰地线进行全绝缘改造的步骤，将全绝缘改造后的地线至多保留一个接地点；

将地线分为n段，每条地线段中包含1条地线或1条以上相互平行且两端对齐的地线；

将属于同一地线段所有地线的其中一端短接在一起作为该地线段的一端，将属于同一地线组所有地线的另一端短接在一起作为该地线段另一端的步骤；

将所有地线段的一端接到导线一上，将所有地线段另一端接到导线二上的步骤；将直流融冰装置输出接入点一与导线一连接的步骤；

将直流融冰装置输出接入点二与导线二连接的步骤；

开启直流融冰装置进行融冰的步骤。

优选地，所述对地线全绝缘改造的方法包括：

利用耐张绝缘子将地线与铁塔绝缘的步骤；

在耐张绝缘子两端设置导电体的步骤，所述两端的导电体之间为放电间隙；

将铁塔两边的地线一一对应进行短接的步骤。

优选地，所述对地线全绝缘改造的方法还包括：将全绝缘改造后的地线的末端一一接地的步骤。

优选地，所述耐张绝缘子的长度及放电间隙的长度应满足：a.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在线路工频感应电压作用下不被击穿；b.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在融冰电压的作用下不被击穿；c. 耐张绝缘子及放电间隙的长度应在雷击时可靠击穿。

优选地，确定n取值的方法包括：

设定一个n值初始值；

计算n取初始值时，连接在直流融冰装置两个输出接入点之间的待融冰线路的等效电阻R的步骤；

计算融冰电压U的步骤；融冰时，确定每条并联支路上的电流I，直流融冰装置输出电流为并联支路数量m×I；m=地线段地线数量×n；融冰电压U=m×I×R；

判断融冰电压U是否超过设定的阈值：若未超过，n取该初始值；若融冰电压超过设定的阈值，则增加n值并重新计算等效电阻R及融冰电压U，并判断融冰电压U是否超过设定的阈值，以此类推直到电压U小于设定的阈值。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1.本发明可以实现地线的任意次并联，从而使得地线直流融冰时等效电阻大大减小，直流融冰装置输出电压减小，电流增加，融冰效果得到了有效改善；

2.使用本发明的技术方案，在地线全绝缘改造后，将地线一端接地，使得地线绝缘水平降低，保证了地线改造后的防雷效果，降低了全绝缘改造费用；

3. 对于长线路地线，可以将整体线路分成若干部分，再采取本发明逐一对每一部分线路分别融冰，而不需要增加地线直流融冰装置输出容量，降低了地线直流融冰装置造价，同时使得地线直流融冰方式更加灵活。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是将地线段中的地线两端短路的接线方式。

图2是将地线分为1段的并联方式。

图3是将地线分为2段的并联方式。

图4是将地线分为4段的并联方式。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

现有输电电路的地线是分断绝缘的，输电线路上任意两个铁塔将地线分成独立的一段，各段之间的地线是相互绝缘的，每段地线通过铁塔接地。

全绝缘改造是本领域的现有技术，其作法是将线路上每个铁塔上连接的两段地线与铁塔分离，并用耐张绝缘子将铁塔与其两边的地线连接，这时铁塔在线路中只起到了固定、架线的作用，不再起将地线接地的作用；再将铁塔两边的地线短接，这样线路上原来分段绝缘的地线连成了一整条长地线。

实际上，线路上的地线不是单根的，一般是双地线，这样在连接每段地线的时候，铁塔两边的地线是一一对应短接的，最后形成两条相互平行且两端对齐的长地线。

为了防止雷击，在长地线的末端（不连接直流融冰装置的另一端）接地，当地线为多根时，将这多根地线分别接地。另外，在连接地线与铁塔的耐张绝缘子两端还设有导电金属，两个导电金属之间的间隙为放电间隙，顾名思义，在发生雷击时，放电间隙被击穿，两个导电金属导电，将雷电经地线、铁塔引向大地。

实际融冰时，都是在冬季进行，且融冰时间只持续2个多小时，融冰时出现打雷天气的可能性很小，因此将地线一端接地及设置放电间隙并不是必要的。

为了防止雷击、确保融冰顺利进行，所述耐张绝缘子的长度及放电间隙的长度应满足以下3个条件：a.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在线路工频感应电压作用下不被击穿；b.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在融冰电压的作用下不被击穿；c. 耐张绝缘子及放电间隙的长度应在雷击时可靠击穿。

一般情况下，耐张绝缘子长度为200～450mm，放电间隙为20～120mm。

一种实现地线融冰接线方法，包括步骤：

101.将需融冰地线进行全绝缘改造，至多在地线一端保留一个接地点；

102.将地线人为的分为n段，一般断开点选取在铁塔处，将铁塔两边短接在一起的地线绝缘开，每条地线段中包含1条地线或1条以上相互平行且两端对齐的地线；n为等于0的自然数；

103.将属于同一地线段所有地线的其中一端短接在一起作为该地线段的一端，将属于同一地线组所有地线的另一端短接在一起作为该地线段另一端；

104.将所有地线段的一端接到导线一上，将所有地线段另一端接到导线二上；105.将直流融冰装置输出接入点一与导线一连接；

106.将直流融冰装置输出接入点二与导线二连接的步骤；

107.开启直流融冰装置进行融冰的步骤。

所述导线为输电线路中任选出的两条，利用导线作为连接各个地线并联支路的汇流线，实现地线的多次并联，直流融冰装置的输出电流先通过一条导线，而后分流到各地线并联支路中，最后电流在另一条导线中汇集，流回直流融冰装置。电流在导线与地线中做功发热，将线路上覆盖的冰层融化，达到融冰的目的。

    确定n取值的方法包括步骤：

    1021.设定一个n值初始值；如n=2；

       1022.计算n取2时，连接在直流融冰装置两个输出接入点之间的待融冰线路的等效电阻R；

    1023. 确定融冰时每条并联支路上的电流I，直流融冰装置输出电流为并联支路数量m×I；m=地线段地线数量×n； 

    1024.计算融冰电压U=m×I×R；

    1025.判断融冰电压U是否超过设定的阈值：若未超过，n取2；若融冰电压超过设定的阈值，则增加n值，如n取4，并重新计算等效电阻R及融冰电压U，并判断融冰电压U是否超过设定的阈值，以此类推直到电压U小于设定的阈值，将使得融冰电压U不超过设定阈值的分段数量作为n的取值。

    实施例1：图2，示出的是将地线分为1段的并联接线示意图。当n为1时，只需将该地线段中相互平行两端基本对齐的若干地线在始端和末端短接，并在始端将导线1与地线始端短接点相连，在末端将导线2与地线末端短接点相连。图中标注导线“+”、“-”处为直流融冰装置输出接入点。在不考虑导线电阻（导线电阻相对于地线电阻可以忽略不计），且地线段中为两根地线的情况下，假设每根地线电阻为r，等效电阻r/2。由于融冰时，每条地线支路上的电流为i，因此融冰装置输出电流为2i，融冰装置输出电压为：u=ir，显然输出电压减小2倍。

实施例2：图3列出了n为2时的线路结构。当n为2时，接线实现过程为将地线在1/2处分成两段（两段间绝缘），将每一地线段中相互平行两端基本对齐的若干地线在始端和末端短接，并将每个地线段的始端与导线1相连，将在每个地线段的末端与导线2相连。图中标注导线“+”、“-”处为融冰装置输出接入点。每段地线段中单根地线的电阻为r/2，r的定义与实施例1中的一样，为一整条单根地线的等效电阻。在不考虑导线电阻，且地线段中为两根地线的情况下，分段且并联后地线等效电阻为r/8。可见，按照实施例2的方式将地线分段且并联后等效电阻为实施例1的1/4。融冰时，每条地线支路上的融冰电流是额定的，因此在实施例2中各地线支路上的电流是仍然为i，直流融冰装置输出电流为4i，输出电压为u=ir/2,相比实施例1，实施例2的输出电流增大2倍，输出电压缩小2倍。

实施例3：如图4，当n为4时，接线实现过程为将地线分成4段（各段间绝缘），将每一地线段中相互平行两端基本对齐的若干地线在始端和末端短接，并将每个地线段的始端与导线1相连，将在每个地线段的末端与导线2相连。图中标注导线“+”、“-”处为融冰装置输出接入点。每段地线段中单根地线的电阻为r/4，r的定义与实施例1中的一样，在不考虑导线电阻，且地线段中为两根地线的情况下，将地线分为4段并且并联的等效电阻r/32,为实施例1的1/16。直流融冰装置输出电流为8i，输出电压为u=ir/4,相比实施例1，实施例3的输出电流增大4倍，输出电压缩小4倍。

此接线方法可推广至任意交流电压等级线路地线直流融冰。当地线为单根时，则融冰方法去掉将每个地先段中的地线两端短接的步骤。对于直流融冰装置输出电压为±5kV～±30kV时，地线分段一般≤8。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (5)

1.一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，其特征在于，包括：

将需融冰地线进行全绝缘改造的步骤，将全绝缘改造后的地线至多保留一个接地点；

将地线分为n段，每条地线段中包含1条地线或1条以上相互平行且两端对齐的地线；

将属于同一地线段所有地线的其中一端短接在一起作为该地线段的一端，将属于同一地线组所有地线的另一端短接在一起作为该地线段另一端的步骤；

将所有地线段的一端接到导线一上，将所有地线段另一端接到导线二上的步骤；将直流融冰装置输出接入点一与导线一连接的步骤；

将直流融冰装置输出接入点二与导线二连接的步骤；

开启直流融冰装置进行融冰的步骤。

2.根据权利要求1所述的一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，其特征在于，所述对地线全绝缘改造的方法包括：

利用耐张绝缘子将地线与铁塔绝缘的步骤；

在耐张绝缘子两端设置导电体的步骤，所述两端的导电体之间为放电间隙；

将铁塔两边的地线一一对应进行短接的步骤。

3.根据权利要求2所述的一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，其特征在于，所述对地线全绝缘改造的方法还包括：将全绝缘改造后的地线的末端一一接地的步骤。

4.根据权利要求3所述的一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，其特征在于，所述耐张绝缘子的长度及放电间隙的长度应满足：a.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在线路工频感应电压作用下不被击穿；b.耐张绝缘子及放电间隙的长度应在融冰电压的作用下不被击穿；c. 耐张绝缘子及放电间隙的长度应在雷击时可靠击穿。

5.根据权利要求1所述的一种实现换流站地线直流融冰的接线方法，其特征在于，确定n取值的方法包括：

设定一个n值初始值；

计算n取初始值时，连接在直流融冰装置两个输出接入点之间的待融冰线路的等效电阻R的步骤；

计算融冰电压U的步骤；融冰时，确定每条并联支路上的电流I，直流融冰装置输出电流为并联支路数量m×I；m=地线段地线数量×n；融冰电压U=m×I×R；

判断融冰电压U是否超过设定的阈值：若未超过，n取该初始值；若融冰电压超过设定的阈值，则增加n值并重新计算等效电阻R及融冰电压U，并判断融冰电压U是否超过设定的阈值，以此类推直到电压U小于设定的阈值。

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