CN111525485A - 一种配电网在线融冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配电网在线融冰装置，包括接地变压器、可调电抗器和避雷线；接地变压器与可调电抗器串联，接地变压器的进线端连接目标线路的一端；可调电抗器的出线端连接避雷线，避雷线用于连接目标线路的另一端；可调电抗器、接地变压器、目标线路和避雷线构成回路，并生成零序电流叠加于目标线路的原电流上进行融冰；接地变压器用于提供中性点。本配电网在线融冰装置可实现融冰期间线路不停电的功能，有效减少覆冰导致线路停电和融冰导致线路停电的损失。

Description

一种配电网在线融冰装置

技术领域

本发明涉及配电网融冰技术领域，尤其涉及一种配电网在线融冰装置。

背景技术

线路覆冰是一种严重的自然灾害，可引发线路过荷载、导线舞动、绝缘子串闪络等事故，严重危害电力系统的安全运行。

目前配电网的主要融冰方式包括机械式除冰和电热式融冰。现有电热式融冰方式均为停电融冰，即当线路覆冰后，需要断开线路，使线路暂时停止通电，然后给线路外接电源装置，再给线路上电实现热融冰。

因此，现有技术的电热式融冰需要停电，会造成一定的经济损失，故提供一种不停电在线融冰方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网在线融冰装置，来解决现有的电热式融冰方式需要输电线路停电后才能融冰的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种配电网在线融冰装置；包括接地变压器、可调电抗器和避雷线；

所述接地变压器与所述可调电抗器串联，所述接地变压器的进线端连接目标线路的一端；所述接地变压器用于提供中性点，所述可调电抗器接于所述中性点；

所述可调电抗器的出线端连接所述避雷线，所述避雷线用于连接所述目标线路的另一端；

所述可调电抗器、所述接地变压器、所述目标线路和所述避雷线形成闭合回路，并生成零序电流叠加于所述目标线路的原电流上进行融冰。

可选地，所述接地变压器采用Z型接线方式接入所述目标线路。所述接地变压器为三相接地变压器，所述三相接地变压器的三个进线端能够分别与所述配电网线路的三相连接。

可选地，所述目标线路为任一单相电路。

可选地，所述可调电抗器包括一双绕组气隙变压器和一逆变器；

所述双绕组气隙变压器包括一次绕组、二次绕组和检测装置；所述检测装置用于检测一次绕组中电路信号，并生成控制信号；

所述逆变器接收所述控制信号，并根据所述控制信号连续调节所述二次绕组的电抗值。

可选地，包括切换刀闸；所述切换刀闸的一端与所述目标线路连接，另一端与所述接地变压器连接。

可选地，还包括中性点非有效接地系统；所述所述中性点非有效接地系统与所述通过切换刀闸与所述接地变压器并联；切换刀闸，用于切换目标线路与所述中性点非有效接地系统或者所述接地变压器的连接；

所述切换刀闸的输入端与所述目标线路连接，所述切换刀闸的第一输出端与所述中性点非有效接地系统，所述切换刀闸的第二输出端与所述接地变压器连接，所述切换刀闸的接地端接地。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的配电网在线融冰装置将接地变压器与可调电抗器串联，当配电网发生单相接地故障时，在接地变压器作用下，线电压保持不变，仅三相对地电压发生变化，可以不中断向用户供电，并允许带单相接地故障继续运行一段时间。在单相接地故障时，可调电抗器调节连续调节自身电抗值，进而实现融冰电流大小的连续可调。因此，本配电网在线融冰装置可实现融冰期间线路不停电的功能，有效减少覆冰导致线路停电和融冰导致线路停电的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的配电网在线融冰装置原理图；

图2为图1中可调电抗器的双绕组气隙变压器结构示意图；

图3为双绕组气隙变压器的T型等效电路；

图4为本发明实施例提供配电网在线融冰装置的接地变压器结构示意图；

图5为本发明实施例提供的配电网在线融冰装置仿真短路前后线路参数。

图示说明：变压器1、可调电抗器2、避雷线3、切换刀闸4、中性点非有效接地系统5。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参阅图1-5，本发明实施例提供了一种配电网在线融冰装置，包括配电网线路中的目标线路、接地变压器1、可调电抗器2、避雷线3和切换刀闸4；

融冰时，将目标线路的尾端连接避雷线3，可调电抗器2、接地变压器1、目标线路(目标线路需要进行融冰的线路)和避雷线3形成闭合回路，使目标线路单相短路。将切换刀闸4合闸，使接地电压器1与目标线路相连接，启动接地变压器1进行补偿零序回路，与避雷线相连接的单相线路的线路电流增加至融冰电流，而其他两相电流基本保持不变。

如图1，当线路需要融冰时，将覆冰的线路(如C相线路)与避雷线3接通，接地变压器工作，此时可调电抗器2、接地变压器1、目标线路(即上文提到的C相线路)和避雷线3构成回路，并生成零序电流叠加C相线路的原电流上进行融冰，且A相线路及B相线路电流保持基本不变。C相线路流过的电流更大，线路发热量更大，使覆冰融化。

应该知道的是，接地变压器1用于提供中性点，避免影响目标线路以外的其他两相线路的电流发生较大变化；可调电抗器2用于连续调节融冰回路(C相线路，可调电抗器2、接地变压器1、避雷线3形成的闭合回路)的电抗值，进而调节融冰回路电流的大小，此外可调电抗器2还可用于消弧。具体地，融冰回流的电流应大于或等于临界融冰电流值，避免配电网带单相接地故障持续运行运行时间超过允许值。

应该知道的是，电力系统相关运行规程规定，带单相接地故障最长可持续运行2h。目前热力融冰方案一般按融冰时间1h制定，根据导线截面、气候条件和冰厚确定交流临界融冰电流，即当线路电流大于临界融冰电流条件下，融冰时间小于1h。因此，单相接地故障电流融冰能够满足配电线路在线融冰的要求。

接地变压器1与目标线路之间采用Z型(曲折型)接线方式，每相中三次谐波电动势互相抵消，相电动势接近正弦波，同时Z型接地变压器同一铁芯柱上两半部分绕组中的零序电流方向是相反的，因此其零序阻抗很小，对融冰电流几乎不影响。

所述可调电抗器2为包括一双绕组气隙变压器和一逆变器；

所述双绕组气隙变压器包括一次绕组、二次绕组和检测装置；所述检测装置用于检测一次绕组中电路信号，并生成控制信号；其中电路信号包括电流信号、电压信号、电抗信号等等。

所述逆变器接收所述控制信号，并根据所述控制信号连续调节所述二次绕组的电抗值。具体地，逆变器接收电流信号后控制二次绕组的电流值发生变化以改变电抗值；或者逆变器接收电压信号后控制二次绕组的电压值发生变化以改变电抗值。

应该知道的是，逆变器可采用电压源逆变器，也可采用电流源逆变器。

应该知道的是，检测装置根据需要可对电路信号进行等比例放大或缩小，以及具备对电路信号进行移相的功能。具体地，可通过等幅移相器实现移相。

配电网在线融冰装置包括切换刀闸4；所述切换刀闸4设置于所述目标线路与所述接地变压器1之间，用于控制接地变压器1是否接入目标线路。

应该知道的是，本实施例中，电力系统本身作为电源，再通过可调电抗器2实现阻抗值的连续无级调节，从而实现对融冰电流的连续调节。

本实施例中，使用接地变压器1和可调电抗器2组合成零序电抗一体装置。可调电抗器2和接地变压器1可以适用于高压线路，可以允许通过更大的融冰电流，适用范围更广。

接地变压器2与接电变压器1的中性点连接。可调电抗器用于调节融冰电流值。不停运线路的情况下，通过调节接于覆冰线路中性点处可调电抗器的电感值，对该线路末端进行人工单相接地短路或使用避雷线作为零线，增加线路中流过的电流，使其大于或等于线路的临界融冰电流值，从而达到融冰保线目的。具体地，目标线路覆冰后，需避雷线的D点接入目标线路的末端。

基于可调电抗器2和接地变压器1的在线融冰方案进行初步的仿真验证：根据常见导线临界融冰电流与常用参数表格，对10kV配电网架空线路进行仿真分析。使用的为LGJ-95型号导线，取导线长度为5km，其每相等效对地电容为0.025mF，其阻抗值为1.35+j2.48，将线路分为五个部分后，每部分阻抗值为0.27+j0.495，每部分的等效对地电容为0.005mF。请参阅图5，在初始工作电流分别为额定值的60％(180A)、70％(210A)、80％(240A)时，将A相线路末端的D点通过避雷线与可调电抗器2串联后，负载线电压，负载电流，零线电流值，特制可调电抗器电流值等见图5。

由仿真结果与图5可知，A相线路末端的D点通过避雷线与可调电抗器2串联前后，三相负载侧的线电压值几乎不变，维持在10kV左右，三相负载侧的电流发生小幅度的减小，在上述三种情况中负载侧的线电流变化值不超过10A。因此，负载端的电压与电流变化不大，对负载的影响非常小，从而能够实现在不停电的情况下在线融冰。

具体地，中性点非有效接地系统5通过所述切换刀闸4与配电网线路连接；切换刀闸4接通中性点非有效接地系统5时，接地变压器1与目标线路断开连接。切换刀闸4接通接电变压器1时，中性点非有效接地系统5与配电网线路断开。目标线路与接地变压器1断开后，中性点非有效接地系统5继续保持线路稳定并继续调节线路的阻抗值。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种配电网在线融冰装置；其特征在于，包括接地变压器(1)、可调电抗器(2)和避雷线(3)；

所述接地变压器(1)与所述可调电抗器(2)串联，所述接地变压器的进线端连接目标线路的一端；所述接地变压器(1)用于提供中性点，所述可调电抗器接于所述中性点；

所述可调电抗器(2)的出线端连接所述避雷线(3)，所述避雷线(3)用于连接所述目标线路的另一端；

所述可调电抗器(2)、所述接地变压器(1)、所述目标线路和所述避雷线(3)形成闭合回路，并生成零序电流叠加于所述目标线路的原电流上进行融冰。

2.根据权利要求1所述的配电网在线融冰装置，其特征在于，所述接地变压器(1)采用Z型接线方式接入所述目标线路。所述接地变压器(1)为三相接地变压器，所述三相接地变压器的三个进线端能够分别与所述配电网线路的三相连接。

3.根据权利要求2所述的配电网在线融冰装置，其特征在于，所述目标线路为任一单相电路。

4.根据权利要求1所述的配电网在线融冰装置，其特征在于，所述可调电抗器(2)包括一双绕组气隙变压器和一逆变器；

所述双绕组气隙变压器包括一次绕组、二次绕组和检测装置；所述检测装置用于检测一次绕组中电路信号，并生成控制信号；

所述逆变器接收所述控制信号，并根据所述控制信号连续调节所述二次绕组的电抗值。

5.根据权利要求1所述的配电网在线融冰装置，其特征在于，包括切换刀闸(4)；所述切换刀闸(4)的一端与所述目标线路连接，另一端与所述接地变压器连接。

6.根据权利要求5所述的配电网在线融冰装置，其特征在于，还包括中性点非有效接地系统(5)；所述所述中性点非有效接地系统(5)与所述通过切换刀闸与所述接地变压器(1)并联；切换刀闸，用于切换目标线路与所述中性点非有效接地系统(5)或者所述接地变压器(1)的连接；

所述切换刀闸的输入端与所述目标线路连接，所述切换刀闸的第一输出端与所述中性点非有效接地系统(5)，所述切换刀闸的第二输出端与所述接地变压器(1)连接，所述切换刀闸的接地端接地。

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