CN104600650A - 基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法，通过建造一套直流融冰装置，并分别通过调整直流输出端的串并联关系以及导线和地线的接入，对A相导线、B相导线、C相导线和绝缘地线分别进行融冰试验，本发明的有益效果是：1)、所提供的导线地线组合直流融冰试验方法操作简单，易于实现；2)、所产生的直流电压既可通过调压器调节，又可通过串并联组合，有效实现融冰电压的宽范围调节；3)、灵活的融冰刀闸组合，可满足三相导线和两根地线的任意不同融冰需求；4)、可通过一套直流融冰装置同时满足导线和地线的融冰要求，节省输电线路融冰研究的成本。

Description

基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，尤其涉及基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法。

背景技术

我国南方部分省份冰雪灾害严重，给输电线路安全运行带来巨大的影响。输电线路电流融冰法是电网应对冰灾最直接、最有效、最安全、最经济的手段之一。直流融冰不需为线路的电抗分量提供无功电流，因而大大提高了输电线路融冰的效率和经济性，使得该技术在输电线路抗冰中应用越来越广泛。

目前对于输电线路的导线，直流融冰技术已经比较成熟。但输电线路的地线，由于采用逐塔接地或分段绝缘、单点接地的接线方式，无法直接施加融冰电压，难以实施融冰。而且，由于地线与导线的线径、材质、电阻、通流能力等参数各不相同，即使施加融冰电压和电流，其电压电流特性也与导线不同，对于同样的长度，地线融冰所需电流小、电压高，而导线融冰所需电流大、电压低。因此，现有的导线直流融冰装置，不能直接应用于地线的融冰。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有导线直流融冰装置不能直接应用于地线融冰的问题，提出一种基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法，使用该方法，通过灵活调整接线方式，既可实现导线融冰，又可实现地线融冰，并可节省输电线路融冰试验系统建设的投资。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法，包括以下步骤：

步骤一：建造一套直流融冰装置，所述的直流融冰装置包括直流输出电源、直流输出并联第一刀闸、直流输出并联第二刀闸、直流输出串联刀闸、直流输出正极母线、直流输出负极母线、A相导线第一融冰刀闸、A相导线第二融冰刀闸、B相导线第一融冰刀闸、B相导线第二融冰刀闸、C相导线第一融冰刀闸、C相导线第二融冰刀闸、第一绝缘地线融冰刀闸和第二绝缘地线融冰刀闸，所述的直流输出电源包括第一直流输出电源和第二直流输出电源，所述的第一直流输出电源和第二直流输出电源的直流输出的正极通过直流输出并联第一刀闸并联相接、负极通过直流输出并联第二刀闸并联相接，第一直流输出电源的直流输出的负极与第二直流输出电源的直流输出的正极通过直流输出串联刀闸串联相接；经过串并联组合后的直流输出的正极和负极分别接至直流输出正极母线和直流输出负极母线；直流输出正极母线通过A相导线第一融冰刀闸、B相导线第一融冰刀闸、C相导线第一融冰刀闸和第一绝缘地线融冰刀闸分别与A相导线、B相导线、C相导线和第一绝缘地线相连；直流输出负极母线通过A相导线第二融冰刀闸、B相导线第二融冰刀闸、C相导线第二融冰刀闸和第二绝缘地线融冰刀闸分别与A相导线、B相导线、C相导线和第二绝缘地线相连；

步骤二：在达到覆冰气象条件时，测量气象数据及导线和地线上的覆冰厚度，直到测得的覆冰厚度达到预设值；

步骤三：合上二台直流输出电源的二个并联刀闸，并断开串联刀闸，使二台直流输出电源的输出并联；

步骤四：合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线串联B相导线融冰的接线状态，然后进行A相导线和B相导线的融冰试验；

步骤五：合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上C相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线并联B相导线后串联C相导线融冰的接线状态，然后进行C相导线的融冰试验；

步骤六：合上二台直流输出电源的串联刀闸，并断开二个并联刀闸，使二台直流输出电源的输出串联；

步骤七：合上一根绝缘地线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上另一根绝缘地线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成二根绝缘地线串联融冰的接线状态，然后进行二根绝缘地线的融冰试验；

步骤八：对试验数据进行记录并分析得到输电线路导线地线融冰规律。

所述的方法，所述的步骤一中，所述的直流输出电源包括三相调压器、十二脉波整流变压器、第一六脉波整流器和第二六脉波整流器，所述的三相调压器输入端外接三相电源、输出端接十二脉波整流变压器的三相输入；所述的十二脉波整流变压器的两个三相输出分别接第一六脉波整流器和第二六脉波整流器的三相输入。

所述的方法，所述的步骤二中，所测量的气象数据包括气温、相对湿度、风速、风向和降水量，覆冰厚度预设值为10mm。

所述的方法，所述的步骤四中，进行A相导线和B相导线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过A相导线和B相导线的融冰电流；当融冰电流达到根据导线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录导线的温升，测量并记录A相导线和B相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。

所述的方法，所述的步骤五中，进行C相导线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过C相导线的融冰电流；当融冰电流达到根据导线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录导线的温升，测量并记录C相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。

所述的方法，所述的步骤七中，进行二根绝缘地线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过二根绝缘地线的融冰电流；当融冰电流达到根据地线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录绝缘地线的温升，测量并记录二根绝缘地线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。

本发明的有益效果是：

1)、所提供的导线地线组合直流融冰试验方法操作简单，易于实现；

2)、所产生的直流电压既可通过调压器调节，又可通过串并联组合，有效实现融冰电压的宽范围调节；

3)、灵活的融冰刀闸组合，可满足三相导线和两根地线的任意不同融冰需求；

4)、可通过一套直流融冰装置同时满足导线和地线的融冰要求，节省输电线路融冰研究的成本。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明直流融冰装置的结构示意图；

其中，1—三相调压器，2—十二脉波整流变压器，3—第一六脉波整流器，4—第二六脉波整流器，5—直流输出串联刀闸，6—直流输出并联第一刀闸，7—直流输出并联第二刀闸，8—直流输出正极母线，9—直流输出负极母线，10—A相导线第一融冰刀闸，11—A相导线第二融冰刀闸，12—B相导线第一融冰刀闸，13—B相导线第二融冰刀闸，14—C相导线第一融冰刀闸，15—C相导线第二融冰刀闸，16—第一绝缘地线融冰刀闸，17—第二绝缘地线融冰刀闸。

具体实施方式

参见附图1，图1所示为本发明一种可实现导线地线组合直流融冰的试验平台一个具体的实施例。该实施例中的三相调压器1采用中国上海电压调整器制造有限公司生产的TSJA-1353型三相感应式调压器。十二脉波整流变压器2采用中国株洲市科力电气设备有限公司生产的ZHS-600kVA型整流变压器。第一六脉波整流器3、第二六脉波整流器4采用中国湖南汇粹电力科技有限公司生产的ZHS-1500A型整流装置。直流输出串联刀闸5、直流输出并联第一刀闸6、直流输出并联第二刀闸7、A相导线第一融冰刀闸10、A相导线第二融冰刀闸11、B相导线第一融冰刀闸12、B相导线第二融冰刀闸13、C相导线第一融冰刀闸14、C相导线第二融冰刀闸15、第一绝缘地线融冰刀闸16、第二绝缘地线融冰刀闸17采用中国长沙电器开关有限公司生产的GW9-10/6000型隔离开关。直流输出正极母线8、直流输出负极母线9采用中国广东高电母线有限公司生产的管型铜母线，通流能力可达6000A。上述三相调压器1、十二脉波整流变压器2、第一六脉波整流器3、第二六脉波整流器4、直流输出串联刀闸5、直流输出并联第一刀闸6、直流输出并联第二刀闸7、直流输出正极母线8、直流输出负极母线9、A相导线第一融冰刀闸10、A相导线第二融冰刀闸11、B相导线第一融冰刀闸12、B相导线第二融冰刀闸13、C相导线第一融冰刀闸14、C相导线第二融冰刀闸15、第一绝缘地线融冰刀闸16、第二绝缘地线融冰刀闸17按上述本发明的技术解决方案，参照附图1所示结构安装。

(1)、在户外试验场建立一条导线地线组合直流融冰试验线路，导线以普通绝缘子悬挂安装，地线以带并联间隙绝缘子安装，实现地线对铁塔绝缘；

(2)、建造一套直流融冰装置，具有依次串接的一台三相调压器、一台十二脉波整流变压器、二台六脉波整流器，其中十二脉波整流变压器具有两个二次绕组输出，分别接至二台六脉波整流器；

(3)、在二台六脉波整流器的输出端配置三个刀闸，其中串联刀闸一个，可实现二台六脉波整流器的输出电压的串联；并联刀闸二个，可实现二台六脉波整流器的输出电压的并联；

(4)、配置一个直流输出正极母线和一个直流输出负极母线，分别连接在经过串并联连接后的直流输出的正极和负极；

(5)、在直流输出正极母线和直流输出负极母线上各连接四个融冰刀闸，直流输出正极母线上的四个融冰刀闸分别接至A相导线、B相导线、C相导线和一根绝缘地线的首端，直流输出负极母线上的四个融冰刀闸分别接至A相导线、B相导线、C相导线和另一根绝缘地线的首端；将A相导线、B相导线、C相导线和二根绝缘地线的末端全部短接；

(6)、在冬季达到覆冰气象条件时，使用常规方法，观测导线和地线覆冰状况，每间隔30分钟，测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量等参数，测量并记录导线和地线的覆冰厚度，直到测得的覆冰厚度达到10mm；

(7)、合上二台六脉波整流器的输出端的二个并联刀闸，并断开串联刀闸，使二台六脉波整流器的输出并联；

(8)、合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线串联B相导线融冰的接线状态；

(9)、开启融冰装置电源，令融冰装置带电，调节调压器，逐步升高其输出电压，使用常规方法测量通过A相导线和B相导线的融冰电流；当融冰电流达到预定值时，停止调压器升压，保持融冰电流值不变；使用常规方法，测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量等参数，测量并记录导线的温升，测量并记录A相导线和B相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节调压器，使其输电电压回归零位，断开融冰装置电源；

(10)合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上C相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线并联B相导线后串联C相导线融冰的接线状态；

(11)、开启融冰装置电源，令融冰装置带电，调节调压器，逐步升高其输出电压，使用常规方法测量通过C相导线的融冰电流；当融冰电流达到预定值时，停止调压器升压，保持融冰电流值不变；使用常规方法，测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量等参数，测量并记录导线的温升，测量并记录C相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节调压器，使其输电电压回归零位，断开融冰装置电源；

(12)合上二台六脉波整流器的输出端的串联刀闸，并断开二个并联刀闸，使二台六脉波整流器的输出串联；

(13)合上一根绝缘地线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上另一根绝缘地线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成二根绝缘地线串联融冰的接线状态；

(14)、开启融冰装置电源，令融冰装置带电，调节调压器，逐步升高其输出电压，使用常规方法测量通过二根绝缘地线的融冰电流；当融冰电流达到预定值时，停止调压器升压，保持融冰电流值不变；使用常规方法，测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量等参数，测量并记录绝缘地线的温升，测量并记录二根绝缘地线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节调压器，使其输电电压回归零位，断开融冰装置电源；

(15)、依据以上步骤所获测量数据，使用常规方法，分析导线地线融冰时间与融冰电流、气象因素的关系，研究得出输电线路导线地线融冰规律。

在本实施例中，所采用的融冰电流的预定值均参考国家电网公司于2012年1月30日发布的“输电线路电流融冰技术导则”中相关的电流值。

上述基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法，经实际践行证明可靠可行，完全达到设计预期，且操作简单，可为输电线路融冰工作提供指导，效果良好。

Claims (6)

1.一种基于全绝缘地线技术的导线地线组合直流融冰试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建造一套直流融冰装置，所述的直流融冰装置包括直流输出电源、直流输出并联第一刀闸、直流输出并联第二刀闸、直流输出串联刀闸、直流输出正极母线、直流输出负极母线、A相导线第一融冰刀闸、A相导线第二融冰刀闸、B相导线第一融冰刀闸、B相导线第二融冰刀闸、C相导线第一融冰刀闸、C相导线第二融冰刀闸、第一绝缘地线融冰刀闸和第二绝缘地线融冰刀闸，所述的直流输出电源包括第一直流输出电源和第二直流输出电源，所述的第一直流输出电源和第二直流输出电源的直流输出的正极通过直流输出并联第一刀闸并联相接、负极通过直流输出并联第二刀闸并联相接，第一直流输出电源的直流输出的负极与第二直流输出电源的直流输出的正极通过直流输出串联刀闸串联相接；经过串并联组合后的直流输出的正极和负极分别接至直流输出正极母线和直流输出负极母线；直流输出正极母线通过A相导线第一融冰刀闸、B相导线第一融冰刀闸、C相导线第一融冰刀闸和第一绝缘地线融冰刀闸分别与A相导线、B相导线、C相导线和第一绝缘地线相连；直流输出负极母线通过A相导线第二融冰刀闸、B相导线第二融冰刀闸、C相导线第二融冰刀闸和第二绝缘地线融冰刀闸分别与A相导线、B相导线、C相导线和第二绝缘地线相连；

步骤二：在达到覆冰气象条件时，测量气象数据及导线和地线上的覆冰厚度，直到测得的覆冰厚度达到预设值；

步骤三：合上二台直流输出电源的二个并联刀闸，并断开串联刀闸，使二台直流输出电源的输出并联；

步骤四：合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线串联B相导线融冰的接线状态，然后进行A相导线和B相导线的融冰试验；

步骤五：合上A相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上B相导线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上C相导线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成A相导线并联B相导线后串联C相导线融冰的接线状态，然后进行C相导线的融冰试验；

步骤六：合上二台直流输出电源的串联刀闸，并断开二个并联刀闸，使二台直流输出电源的输出串联；

步骤七：合上一根绝缘地线与直流输出正极母线相连的融冰刀闸，合上另一根绝缘地线与直流输出负极母线相连的融冰刀闸，并断开其它融冰刀闸，形成二根绝缘地线串联融冰的接线状态，然后进行二根绝缘地线的融冰试验；

步骤八：对试验数据进行记录并分析得到输电线路导线地线融冰规律。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤一中，所述的直流输出电源包括三相调压器、十二脉波整流变压器、第一六脉波整流器和第二六脉波整流器，所述的三相调压器输入端外接三相电源、输出端接十二脉波整流变压器的三相输入；所述的十二脉波整流变压器的两个三相输出分别接第一六脉波整流器和第二六脉波整流器的三相输入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤二中，所测量的气象数据包括气温、相对湿度、风速、风向和降水量，覆冰厚度预设值为10mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤四中，进行A相导线和B相导线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过A相导线和B相导线的融冰电流；当融冰电流达到根据导线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录导线的温升，测量并记录A相导线和B相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤五中，进行C相导线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过C相导线的融冰电流；当融冰电流达到根据导线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录导线的温升，测量并记录C相导线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤七中，进行二根绝缘地线的融冰试验的步骤包括：开启电源，令融冰装置带电，并逐步升高输出电压，测量通过二根绝缘地线的融冰电流；当融冰电流达到根据地线截面积、覆冰厚度、环境温度和风速计算得出的预定值时，停止升压，保持融冰电流值不变；测量并记录气温、相对湿度、风速、风向、降水量，测量并记录绝缘地线的温升，测量并记录二根绝缘地线上覆冰全部脱落的时间，即融冰时间；调节电压至零位，断开融冰装置电源。