CN110518535A - 新型带电融冰装置及其融冰方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型带电融冰装置，包括隔直装置、直流融冰装置、第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组；隔直装置安装在待融冰线路两端并隔离加载在待融冰线路上的融冰直流电能；直流融冰装置的正极输出端连接第一Zigzag绕组的中性点，直流融冰装置的负极直接接地；第一Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的一端；第二Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地。本发明还公开了所述新型带电融冰装置的融冰方法。本发明可对任意一回线路实现带电融冰，融冰时线路不停电，融冰时对线路的改造极小，对交流系统保护、控制以及稳定性基本无影响，而且可靠性高，使用简单方便。

Description

新型带电融冰装置及其融冰方法

技术领域

本发明具体涉及一种新型带电融冰装置及其融冰方法。

背景技术

随着经济技术的发展，电能已经成为了人们生产和生活中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。而随着环境问题的日益突出，极端天气的频繁出现也给电力系统的稳定可靠运行带来了巨大的挑战。

近几年，南方地区雨雪冰冻灾害频发，对电网运行造成了严重的影响。电流融冰是目前应对电网冰灾最直接有效的措施。但现有的融冰方式均为停电融冰方式，一方面线路停电后会造成大量用户限电，影响优质服务，另一方面当多条线路需要融冰时，为确保系统安全，不能同时停电融冰，必须依次排队开展，使得融冰不及时，线路依然有倒杆断线的风险。因此停电融冰方式在实际应用方面依然存在较多的技术缺陷。目前部分科研单位提出了几种带电融冰方法，基于负荷电流转移的融冰方法将多分裂导线负荷转移至一根子导线实现融冰，但仅能适用于4分裂及以上的线路，基于高频激励的带电融冰方法高频激励源研制困难，很难实际推广，其他带电融冰方法普遍存在融冰电源无法有效接入、融冰时直流电压会影响系统保护、测量等诸多问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够实现线路不停电融冰，而且可靠性高，使用简单方便的新型带电融冰装置。

本发明的目的之二在于提供一种所述新型带电融冰装置的融冰方法。

本发明提供的这种新型带电融冰装置，包括隔直装置、直流融冰装置、第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组；隔直装置安装在待融冰线路两端，用于隔离加载在待融冰线路上的融冰直流电能；直流融冰装置的正极输出端连接第一Zigzag绕组的中性点，直流融冰装置的负极直接接地；第一Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的一端；第二Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地。

所述的新型带电融冰装置还包括第一隔离开关；第一隔离开关安装在第一Zigzag绕组的输出端和待融冰线路之间，用于对第一Zigzag绕组进行保护。

所述的新型带电融冰装置还包括第二隔离开关；第二隔离开关安装在第二Zigzag绕组的输出端和待融冰线路之间，用于对第二Zigzag绕组进行保护。

所述的隔直装置为电容器。

所述的第一Zigzag绕组包括A相铁芯、B相铁芯、C相铁芯、A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组；A相上绕组绕制在A相铁芯的一端，A相下绕组绕制在C相铁芯的另一端；B相上绕组绕制在B相铁芯的一端，B相下绕组绕制在A相铁芯的另一端；C相上绕组绕制在C相铁芯的一端，C相下绕组绕制在B相铁芯的另一端；A相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的A相输出端，A相上绕组的另一端连接A相下绕组的另一端；B相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的B相输出端，B相上绕组的另一端连接B相下绕组的另一端；C相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的C相输出端，C相上绕组的另一端连接C相下绕组的另一端；A相下绕组的一端、B相下绕组的一端和C相下绕组的一端直接短接在一起，并作为第一Zigzag绕组的中性点；A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均为相同的铁芯；A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组的匝数相同。

第二Zigzag绕组包括A相铁芯、B相铁芯、C相铁芯、A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组；A相上绕组绕制在A相铁芯的一端，A相下绕组绕制在C相铁芯的另一端；B相上绕组绕制在B相铁芯的一端，B相下绕组绕制在A相铁芯的另一端；C相上绕组绕制在C相铁芯的一端，C相下绕组绕制在B相铁芯的另一端；A相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的A相输出端，A相上绕组的另一端连接A相下绕组的另一端；B相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的B相输出端，B相上绕组的另一端连接B相下绕组的另一端；C相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的C相输出端，C相上绕组的另一端连接C相下绕组的另一端；A相下绕组的一端、B相下绕组的一端和C相下绕组的一端直接短接在一起，并作为第二Zigzag绕组的中性点；A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均为相同的铁芯；A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组的匝数相同。

本发明还提供了一种所述新型带电融冰装置的融冰方法，包括如下步骤：

S1.在待融冰线路的两端加装隔直装置；

S2.将直流融冰装置的输出正极和第一Zigzag绕组的中性点连接，将第一Zigzag绕组的输出端通过第一隔离开关连接待融冰线路的一端，直流融冰装置的输出负极接地；

S3.将第二Zigzag绕组的输出端通过第二隔离开关连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地；

S4.启动直流融冰装置，调节电流在待融冰线路的融冰电流范围之内，对待融冰线路实施带电融冰；

S5.融冰完成后，关闭直流融冰转置，断开第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组的输出端与待融冰线路的连接，取下隔直装置，融冰完成。

本发明提供的这种新型带电融冰装置及其融冰方法，可对任意一回线路实现带电融冰，融冰时线路不停电，不影响用户供电；而且由于融冰时不停电，因此融冰不需排队进行，极大地提高了大面积雨雪冰冻灾害下电网应对多条线路同时覆冰的抗冰能力；而且本发明在融冰时对线路的改造极小，而且通过隔直装置将直流融冰电流与交流系统隔离，对交流系统保护、控制以及稳定性基本无影响；最后，本发明可靠性高，使用简单方便。

附图说明

图1为本发明的装置的应用示意图。

图2为本发明的Zigzag绕组的结构示意图。

图3为本发明方法的方法流程示意图。

具体实施方式

如图1所示为本发明装置的应用示意图：以下结合一个具体的实施例，对本发明的装置进行说明：

图中包括A站主变(主变压器)1、A站母线2、直流融冰装置3、第一Zigzag绕组4、第二Zigzag绕组5、B站母线6、B站主变7、第二隔直装置8、待融冰线路9和第一隔直装置10；

在具体应用时，第一隔直装置和第二隔直装置安装在待融冰线路两端，用于隔离加载在待融冰线路上的融冰直流电能；直流融冰装置的正极输出端连接第一Zigzag绕组的中性点，直流融冰装置的负极直接接地；第一Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的一端；第二Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地。

本发明的融冰原理如下：当位于A、B两个变电站之间的待融冰线路9出现覆冰需要融冰时，将直流融冰装置3正极通过第一Zigzag绕组4在A变电站接入线路9，直流融冰装置3负极接地，第一Zigzag绕组将直流电流分成三等分，分别接入对应的三相线路，在线路9靠B变电站侧通过第二Zigzag绕组5接地，形成直流融冰装置正极-第一Zigzag绕组4-待融冰线路9-第二Zigzag绕组5-大地-直流融冰装置负极的融冰回路，待融冰线路9上原交流电流与直流电流叠加，线路9两侧的隔直装置防止直流电流流入交流系统，通过调节融冰装置可调整直流电流大小，达到线路所需的融冰电流，最终实现线路不停电融冰的目的。

如对湖南邵阳地区的110kV小沙江变电站与35kV虎行山变电站间的35kV小虎线实施融冰，小虎线线长7.9km，线径为LGJ-150，负荷电流约50A，单相线路直流电阻为1.53Ω，融冰电流范围为480A-800A，融冰装置可采用由湖南省湘电试研技术有限公司研制的XDRB-2000型直流融冰装置，装置容量18MW，额定输出电流2000A，额定输出电压9000V。Zigzag绕组可采用由湖南麓山电子科技有限公司生产的LSJDB-1000型接地变压器，隔直电容可采用由桂林电力电容器有限公司生产的GZKMJ35-1000型电容器。35kV小虎线两侧通过电容器与系统隔离，直流融冰装置在输入正极通过接地变压器接入35kV小虎线，负极接地，35kV小虎线另一侧通过另一接地变压器接地，调节直流融冰装置输出电压至1000V，合上融冰电源，计算每相融冰电流为654A，与负荷电流叠加后约704A，在融冰电流范围之内，可顺利对35kV小虎线实施带电融冰。

如图2所示为本发明的Zigzag绕组的结构示意图：第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组的结构相同；第一Zigzag绕组包括A相铁芯49、B相铁芯48、C相铁芯47、A相上绕组41、B相上绕组43、C相上绕组45、A相下绕组46、B相下绕组42和C相下绕组44；A相上绕组绕制在A相铁芯的一端(图中为上端)，A相下绕组绕制在C相铁芯的另一端(图中为下端)；B相上绕组绕制在B相铁芯的一端(图中为上端)，B相下绕组绕制在A相铁芯的另一端(图中为下端)；C相上绕组绕制在C相铁芯的一端(图中为上端)，C相下绕组绕制在B相铁芯的另一端(图中为下端)；A相上绕组的一端(图中为绕组的上接线端)为第一Zigzag绕组的A相输出端，A相上绕组的另一端(图中为绕组的下接线端)连接A相下绕组的另一端；B相上绕组的一端(图中为绕组的上接线端)为第一Zigzag绕组的B相输出端，B相上绕组的另一端(图中为绕组的下接线端)连接B相下绕组的另一端；C相上绕组的一端(图中为绕组的上接线端)为第一Zigzag绕组的C相输出端，C相上绕组的另一端(图中为绕组的下接线端)连接C相下绕组的另一端；A相下绕组的一端、B相下绕组的一端和C相下绕组的一端直接短接在一起，并作为第一Zigzag绕组的中性点；A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均为相同的铁芯；A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组的匝数相同。

第二Zigzag绕组的结构与第一Zigzag绕组的结构相同。

本发明的Zigzag绕组的原理如下：直流融冰装置输出接Zigzag绕组中性点N，将直流融冰电流I注入绕组，因各绕组参数一致，B相下绕组、C相下绕组、A相下绕组注入直流电流分别为I/3，因绕组两两串联，A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组注入直流电流也分别为I/3，由于接线方式为上下绕组交错接线，位于C相铁芯上下两段的C相上绕组和A相下绕组直流电流大小相同、方向相反，磁势互相抵消，铁芯中不会流过直流磁通，从而避免直流造成的偏磁和磁饱和现象。B相铁芯和A相铁芯同样原理无直流磁通，对外仅体现为交流特性。交流三相A、B、C对称分布，中性点N电压为0，接入线路后A相绕组、B相绕组和C相绕组承担系统压降。因此采用中性点N作为Zigzag绕组输入，接入直流融冰装置，解决了带电融冰中装置接入点电压高的问题；直流融冰电流分成三路分别接入A、B、C三相，无论直流电流多大，均不会对三相铁芯造成影响，解决了带电融冰中高电压下大电流接入的问题。

如图3所示为本发明方法的方法流程示意图：本发明提供的这种所述新型带电融冰装置的融冰方法，包括如下步骤：

S1.在待融冰线路的两端加装隔直装置；

S2.将直流融冰装置的输出正极和第一Zigzag绕组的中性点连接，将第一Zigzag绕组的输出端通过第一隔离开关连接待融冰线路的一端，直流融冰装置的输出负极接地；

S3.将第二Zigzag绕组的输出端通过第二隔离开关连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地；

S4.启动直流融冰装置，调节电流在待融冰线路的融冰电流范围之内，对待融冰线路实施带电融冰；

S5.融冰完成后，关闭直流融冰转置，断开第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组的输出端与待融冰线路的连接，取下隔直装置，融冰完成。

Claims (7)

1.一种新型带电融冰装置，其特征在于包括隔直装置、直流融冰装置、第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组；隔直装置安装在待融冰线路两端，用于隔离加载在待融冰线路上的融冰直流电能；直流融冰装置的正极输出端连接第一Zigzag绕组的中性点，直流融冰装置的负极直接接地；第一Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的一端；第二Zigzag绕组的输出端连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地。

2.根据权利要求1所述的新型带电融冰装置，其特征在于还包括第一隔离开关；第一隔离开关安装在第一Zigzag绕组的输出端和待融冰线路之间，用于对第一Zigzag绕组进行保护。

3.根据权利要求1所述的新型带电融冰装置，其特征在于还包括第二隔离开关；第二隔离开关安装在第二Zigzag绕组的输出端和待融冰线路之间，用于对第二Zigzag绕组进行保护。

4.根据权利要求1所述的新型带电融冰装置，其特征在于所述的隔直装置为电容器。

5.根据权利要求1～4之一所述的新型带电融冰装置，其特征在于所述的第一Zigzag绕组包括A相铁芯、B相铁芯、C相铁芯、A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组；A相上绕组绕制在A相铁芯的一端，A相下绕组绕制在C相铁芯的另一端；B相上绕组绕制在B相铁芯的一端，B相下绕组绕制在A相铁芯的另一端；C相上绕组绕制在C相铁芯的一端，C相下绕组绕制在B相铁芯的另一端；A相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的A相输出端，A相上绕组的另一端连接A相下绕组的另一端；B相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的B相输出端，B相上绕组的另一端连接B相下绕组的另一端；C相上绕组的一端为第一Zigzag绕组的C相输出端，C相上绕组的另一端连接C相下绕组的另一端；A相下绕组的一端、B相下绕组的一端和C相下绕组的一端直接短接在一起，并作为第一Zigzag绕组的中性点；A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均为相同的铁芯；A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组的匝数相同。

6.根据权利要求1～4之一所述的新型带电融冰装置，其特征在于第二Zigzag绕组包括A相铁芯、B相铁芯、C相铁芯、A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组；A相上绕组绕制在A相铁芯的一端，A相下绕组绕制在C相铁芯的另一端；B相上绕组绕制在B相铁芯的一端，B相下绕组绕制在A相铁芯的另一端；C相上绕组绕制在C相铁芯的一端，C相下绕组绕制在B相铁芯的另一端；A相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的A相输出端，A相上绕组的另一端连接A相下绕组的另一端；B相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的B相输出端，B相上绕组的另一端连接B相下绕组的另一端；C相上绕组的一端为第二Zigzag绕组的C相输出端，C相上绕组的另一端连接C相下绕组的另一端；A相下绕组的一端、B相下绕组的一端和C相下绕组的一端直接短接在一起，并作为第二Zigzag绕组的中性点；A相铁芯、B相铁芯和C相铁芯均为相同的铁芯；A相上绕组、B相上绕组、C相上绕组、A相下绕组、B相下绕组和C相下绕组的匝数相同。

7.一种权利要求1～6之一所述的新型带电融冰装置的融冰方法，包括如下步骤：

S1.在待融冰线路的两端加装隔直装置；

S2.将直流融冰装置的输出正极和第一Zigzag绕组的中性点连接，将第一Zigzag绕组的输出端通过第一隔离开关连接待融冰线路的一端，直流融冰装置的输出负极接地；

S3.将第二Zigzag绕组的输出端通过第二隔离开关连接待融冰线路的另一端，第二Zigzag绕组的中性点直接接地；

S4.启动直流融冰装置，调节电流在待融冰线路的融冰电流范围之内，对待融冰线路实施带电融冰；

S5.融冰完成后，关闭直流融冰转置，断开第一Zigzag绕组和第二Zigzag绕组的输出端与待融冰线路的连接，取下隔直装置，融冰完成。