CN108923365B - 一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法 - Google Patents

一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电气工程领域的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法,包括内芯、外层绞线以及绝缘层,内芯、绝缘层和外层绞线从内至外形成同轴结构导线,输电线路导线还包括短接开关和融冰机构,绝缘层包覆于内芯上用于隔离内芯和外层绞线,短接开关用于短接或断开内芯和外层绞线之间的连接,融冰机构包括融冰开关和融冰电源,融冰开关在闭合状态时使融冰电源、内芯、外层绞线以及使内芯和外层绞线处于短接状态的短接开关构成融冰回路,融冰电源用于为融冰回路提供融冰电流。本发明在输电线路正常输送负荷情况下可快速对线路实施融冰,避免了线路停运对系统的影响,同时极大地提高了融冰的快速性与效率。

Description

一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法
技术领域
本发明涉及电气工程领域,具体公开了一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法。
背景技术
冰灾是威胁电网正常稳定运行的最大自然灾害之一。输电线路严重覆冰会导致电网发生倒塔断线事故,进而造成大面停电。2008年我国南方遭遇严重冰灾,共造成36740条输电线路停运,2018座变电站全停,110kV~500kV输电线路发生8381基杆塔倾倒及损坏,170余个县(市)发生供电中断,直接经济损失254.3亿元。其中受灾最严重的湖南电网共发生500kV线路跳闸64条次、倒塔16基;220kV线路跳闸134条次、倒塔11基;3座220kV变电站全停;500kV电网主网架结构遭到较大破坏,郴州地区电网与主网解列,停电时间长达一周之久,严重影响人民生产生活。
国内外各科研机构及院校在输电线路融冰领域开展了大量研究,并开发了一系列交、直流融冰装置用于输电线路抗击雨雪冰冻灾害。但目前大规模运用的交、直流融冰装置都必须在线路停运的情况下才能开展融冰,而在冬季覆冰期电网输送负荷紧张,线路停运本身会受到诸多条件限制,同时申请线路停运流程耗时长,倒闸操作繁琐,耗时长,往往无法及时进行融冰,增加了电网倒塔断线风险。因此如何在线路不停运情况下进行融冰成为了急需解决的难题。
发明内容
本发明目的在提供一种适用于带电在线融冰的输电线路导线及其使用方法,以解决现有技术中存在的技术缺陷。
为实现上述目的,本发明提供了一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,包括内芯、外层绞线以及绝缘层,内芯、外层绞线和绝缘层从内至外形成同轴结构导线,输电线路导线还包括短接开关和融冰机构,短接开关用于短接或断开内芯和外层绞线之间的连接,融冰机构包括融冰开关和融冰电源,融冰开关在闭合状态时使融冰电源、内芯、外层绞线以及使内芯和外层绞线处于短接状态的短接开关构成融冰回路,融冰电源用于为融冰回路提供融冰电流。
优选地,融冰电源为直流电源,融冰开关一端与外层绞线连接,另一端与融冰开关串联后再与内芯连接。
优选地,融冰电源为变电站的站内主变压器,主变压器的第一抽头与外层绞线连接,主变压器的第二抽头通过融冰开关后与内芯连接。
优选地,内芯为钢质内芯,外层绞线为铝绞线。
优选地,短接开关有多个,包括设置于输电线路导线首端的首端短接开关、设置于输电线路导线末端的末端短接开关以及设置于输电线路导线中间的若干中端短接开关。
优选地,直流电源前级使用隔离变压器供电,且直流电源设置于对地绝缘状态。
依托于上述输电线路导线,本发明还提供了一种适用于带电在线融冰的输电线路导线使用方法,当输电线路导线未处于覆冰状态不需要进行融冰时,闭合所有短接开关,内芯与外层绞线短接使输电线路导线工作状态与常规线路工作状态一致;当输电线路导线处于覆冰状态需要进行融冰时,将覆冰区段内的短接开关断开,闭合未处于融冰区段的短接开关和融冰开关,构成由内芯、外层绞线、短接开关和融冰电源组成的融冰回路,通过融冰电源提供的融冰电流产生热效应对覆冰区段进行融冰处理。
本发明具有以下有益效果:
1、在输电线路正常输送负荷情况下可快速对线路实施融冰,避免了线路停运对系统的影响,同时极大地提高了融冰的快速性与效率。
2、通过对输电线路进行绝缘改造,需要融冰时利用内、外钢芯与铝绞线构成同轴结构建立融冰通道,可同时对线路三相开展融冰,避免了停电融冰的换相操作。
3、融冰操作简单,交流融冰电源可就地选取站内主变抽头构成,通过选择不同抽头可灵活调节融冰电压满足不同型号,不同长度线路融冰需求。
4、本方法实施难度低,不受输电线路线型、子导线分裂数、线路长度等限制,广泛适用于10kV-1000kV各电压等级交、直流输电线路。
下面将参照附图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的适用于带电在线融冰的输电线路导线示意图;
图2是本发明又一优选实施例的适用于带电在线融冰的输电线路导线示意图。
图中,1、内芯;2、绝缘层;3、外层绞线;4、融冰机构;41、融冰电源;42、融冰开关;5、短接开关;51、首端短接开关;52、末端短接开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1:
本发明首先提供了一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,包括内芯1、外层绞线3绝缘层2,内芯1、外层绞线3和绝缘层2从内至外形成同轴结构导线,输电线路导线还包括短接开关5和融冰机构4,短接开关5用于短接或断开内芯1和外层绞线3之间的连接,融冰机构4包括融冰开关42和融冰电源41,融冰开关42在闭合状态时与内芯1、外层绞线3以及使内芯1和外层绞线3处于短接状态的短接开关5构成融冰回路,融冰电源41用于为融冰回路提供融冰电流。且根据不同线型、不同长度线路的融冰需求并结合融冰过程中线路本身负荷电流,可对融冰电源41输出融冰电流进行调节,确保融冰能安全快速进行。
参见图1,融冰电源41为输出电压可调的直流电源、内芯1为钢芯、外层绞线3为铝绞线,绝缘层2采用性能优异的聚四氟乙烯制成,最大击穿场强可达200kV/mm,确保内层钢芯与外层绞线3之间的绝缘等级大于20kV。短接开关5包括设置于导线首端的首端短接开关51、导线末端的末端短接开关52以及导线中端任意位置的中端短接开关,中端短接开关可设置多个。融冰电源41设置于导线首端。在非防冻融冰期间,断开融冰开关42,为避免线路分布电容的影响,需将所有短接开关5闭合,使内层钢芯与外层铝绞线短接。此时,绝缘层2将不起作用,短接后的导线的工作特性与常规导线无异。当导线发生覆冰需要融冰时,获取覆冰区段,断开覆冰区段内的短接开关5,并保持未处于覆冰区段的短接开关5处于闭合状态,闭合融冰机构4的融冰开关42,融冰电源41提供的融冰电流产生热效应从而达到融冰的效果,融冰电流可通过调节直流电源输出电压进行控制,使其满足不同线型,不同长度导线的融冰需求。由于融冰电源41输出端均与高压导线直接相连,为了降低融冰电源41绝缘设计难度,可将融冰电源41置于与线路电压等级相适应的绝缘平台上,使其与高压导线形成等电位,对地保持绝缘状态,因此融冰电源41前级可使用对应电压等级的隔离变压器进行供电。
实施例2:
本发明首先提供了一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,包括内芯1、外层绞线3以及绝缘层2,内芯1、外层绞线3和绝缘层2从内至外形成同轴结构导线,输电线路导线还包括短接开关5和融冰机构4,短接开关5用于短接或断开内芯1和外层绞线3之间的连接,融冰机构4包括融冰开关42和融冰电源41,融冰开关42在闭合状态时与内芯1、外层绞线3以及使内芯1和外层绞线3处于短接状态的短接开关5构成融冰回路,融冰电源41用于为融冰回路提供融冰电流。且根据不同线型、不同长度线路的融冰需求并结合融冰过程中线路本身负荷电流,可对融冰电源41输出融冰电流进行调节,确保融冰能安全快速进行。
参见图2,融冰电源41为交流电源、内芯1为钢芯、外层绞线3为铝绞线,绝缘层2可采用硅橡胶、交联聚乙烯、聚四氟乙烯等常规绝缘材料。绝缘层2绝缘等级设计仅与融冰线路长度有关,不受线路本身运行电压等级影响,通常可选10kV-20kV。融冰电源41为变电站的站内主变压器,主变压器的第一抽头与外层绞线3连接,主变压器的第二抽头通过融冰开关42与内芯1连接。由于交流融冰电源41由主变直接提供,融冰电源41无需再考虑对地绝缘设计,直接利用主变自身绝缘来实现与输电线路的连接。在非防冻融冰期间,断开融冰开关42,将所有短接开关5闭合,使内层钢芯与外层铝绞线短接。此时,绝缘层2将不起作用,短接后的导线的工作特性与常规导线无异。当导线发生覆冰需要融冰时,获取覆冰区段,将处于覆冰区段内的短接开关5断开并保持未处于覆冰区段的短接开关5处于闭合状态,闭合融冰开关42,此时,内层钢芯流过融冰电流,外侧铝绞线上流过融冰电流与正常符合电流叠加,融冰电流与负荷电流共同产生热效应来达到融冰效果,即可实现在线路正常输送负荷的情况下,同时对线路三相开展快速融冰。根据输电线路的型号、长度等,选择主变压器的不同抽头来满足融冰需求。与线路停运时进行融冰相比,由于利用主变作为融冰电源41,一次可完成线路三相融冰,避免了直流融冰的换相操作,同时负荷电流与融冰电流相互叠加的用于融冰,融冰更有效、快速,大大缩短了融冰时间并降低了电源容量。通过使用不同的主变抽头组合,可对融冰电源41输出电压进行调节,用于满足不同线型、不同线路长度的融冰需求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,包括内芯(1)、外层绞线(3)以及绝缘层(2),所述内芯(1)、所述外层绞线(3)和所述绝缘层(2)从内至外形成同轴结构导线,其特征在于,所述输电线路导线还包括短接开关(5)和融冰机构(4),所述绝缘层(2)包覆于所述内芯(1)上用于隔离所述内芯(1)和所述外层绞线(3),所述短接开关(5)用于短接或断开所述内芯(1)和所述外层绞线(3)之间的连接,所述融冰机构(4)包括融冰开关(42)和融冰电源(41),所述融冰开关(42)在闭合状态时使所述融冰电源(41)、所述内芯(1)、所述外层绞线(3)以及使所述内芯(1)和所述外层绞线(3)处于短接状态的所述短接开关(5)构成融冰回路,所述融冰电源(41)用于为所述融冰回路提供融冰电流。
2.根据权利要求1所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,其特征在于,所述融冰电源(41)为直流电源,所述融冰开关(42)一端与所述外层绞线(3)连接,另一端与所述融冰开关(42)串联后再与所述内芯(1)连接。
3.根据权利要求1所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,其特征在于,所述融冰电源(41)为变电站的站内主变压器,所述主变压器的第一抽头与所述外层绞线(3)连接,所述主变压器的第二抽头通过融冰开关(42)后与所述内芯(1)连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,其特征在于,所述内芯(1)为钢质内芯,所述外层绞线(3)为铝绞线。
5.根据权利要求1所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,其特征在于,所述短接开关(5)有多个,包括设置于所述输电线路导线首端的首端短接开关(51)、设置于所述输电线路导线末端的末端短接开关(52)以及设置于所述输电线路导线中间的若干中端短接开关。
6.根据权利要求2所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线,其特征在于,所述直流电源前级使用隔离变压器供电,且所述直流电源设置于对地绝缘状态。
7.一种如权利要求5所述的一种适用于带电在线融冰的输电线路导线的使用方法,其特征在于,当输电线路导线未处于覆冰状态不需要进行融冰时,闭合所有短接开关(5),所述内芯(1)与所述外层绞线(3)短接使输电线路导线工作状态与常规线路工作状态一致;当所述输电线路导线处于覆冰状态需要进行融冰时,将覆冰区段内所述短接开关(5)断开,闭合所述融冰开关(41)和未处于覆冰区段的所述短接开关(5),构成由所述内芯(1)、所述外层绞线(3)、所述短接开关(5)和所述融冰电源(41)组成的融冰回路,通过融冰电源(41)提供的融冰电流产生热效应对覆冰区段进行融冰处理。
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