CN204143947U - 一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构 - Google Patents

Abstract

一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，涉及分裂导线的防冰除冰技术。它为了解决现有的分裂导线防冰除冰技术影响线路正常供电的问题。本实用新型在分裂导体间设置绝缘间隔棒，在每根分裂导体上设置融冰支路开关，正常运行时各融冰支路开关在合位。对其中一根分裂导体进行融冰操作时，保持该分裂导体上的融冰支路开关闭合，并断开其他分裂导体上的融冰支路开关，融冰支路输送全部电流，使分裂导线能够在线路正常供电的条件下进行防冰除冰。本实用新型适用于分裂导线经济电流防冰除冰。

Description

一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构

技术领域

本实用新型涉及分裂导线的防冰除冰技术。

背景技术

我国已广泛采用分裂导线来传输电能。由于导线输送电流的集肤效应，应用分裂导线输送电力，其输送能力和经济效益明显优于单根导线输电。2008年以来，我国频繁发生大气覆冰气象造成的电网覆冰事故。为防止电力线路出现覆冰断线、倒杆塔和覆冰闪络等事故，输配电线路防除冰技术研究已全面展开，并取得了长足进展。目前电网覆冰防治的研究工作主要集中在单根导线的覆冰物理性状和覆冰积累生长，以及临界融冰电流计算等方面，对分裂导线的覆冰防治工作已逐步开展研究。分裂导线因其传输电能的容量大，多应用于电网的主干线路，因此研究分裂导线的防冰除冰方法和技术手段十分重要。目前，应用于电网防冰和除冰最有效的技术手段是焦耳热融冰法。直流融冰和交流融冰都属于焦耳热融冰范畴。利用焦耳热效应提高导线发热量的方式有两种：1)加大流经导线的电流；2)增大导线直流电阻。但目前采用的防冰除冰技术都会影响线路正常供电。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的分裂导线防冰除冰技术会影响线路正常供电的问题，提供一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构。

本实用新型所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，在每根分裂导线上设置融冰支路开关，在分裂导线间设置有多组绝缘间隔棒，所述多组绝缘间隔棒沿导线长度方向排列。

所述的绝缘间隔棒为合成绝缘子制成的绝缘间隔棒。

对于四分裂导线，每组绝缘间隔棒包括5个绝缘间隔棒，所述5个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中三个绝缘间隔棒构成正方形的三条边，分别用于支撑三对相邻的导线，所述的四分裂导线的四根导线为所述正方形的四个顶点，

其余两个绝缘间隔棒作为所述正方形的两个对角线，分别用于支撑两对相对的导线。

对于六分裂导线，每组绝缘间隔棒包括9个绝缘间隔棒，所述9个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中6个绝缘间隔棒作为正六边形的六条边，分别用于支撑6对相邻的导线，所述的六分裂导线的六根导线为所述正六边形的六个顶点，

所述六根导线依次为一号导线至六号导线，

其余3个绝缘间隔棒中，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和五号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和四号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑二号导线和四号导线。

本实用新型所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，在线路正常供电的条件下，通过分裂导线间隔棒绝缘和增设开关，使分裂导线正常供电的经济电流流经单根导线，实现对分裂导线防冰除冰。这种结构不影响线路正常供电，相当于既增大了流经分裂导线融冰回路的电流，又增大了导体的直流电阻，使分裂导线融冰回路发热量增大，实现焦耳热融冰。将传统的分裂导线之间的金属间隔棒替换为绝缘间隔棒，金属间隔棒的作用是确保各导线之间同一位置等电位，而本实用新型中的绝缘间隔棒的功能是支撑和绝缘，与金属间隔棒完全不同，支撑功能能够保证多根导线相对位置的稳定，绝缘功能能够确保除冰时，被除冰的导线中的电流较大，而其他导线中的电流为0或较小，确保能够有效除冰。

附图说明

图1为实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的电气原理图；

图2为实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的现场接线示意图；

图3为实施方式三中的四分裂导线的横截面的结构示意图；

图4为实施方式四中的六分裂导线的横截面的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，在每根分裂导线上设置融冰支路开关，在分裂导线间设置有多组绝缘间隔棒，所述多组绝缘间隔棒沿导线长度方向排列。

本实施方式所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的电气原理如图1所示。以双分裂导线为例，U为电源电压；Z_F为负载阻抗；I_F×2为流经双分裂导线的总负荷电流；I_F×1为流经双分裂导线单根导体的支路电流；K1和K2分别是两条单根导体的融冰支路开关；R1和R2，XL1和XL2分别为分裂导线单根导体的直流电阻和交流感抗。

分裂导线正常运行时，融冰开关K1、K2是合位，两个导体并联运行共同输送负荷电流I_F×2。当进行导线融冰操作时，拉开关K2，负荷电流I_F×2全部流经K1回路，电流比原来增大一倍，此时线路阻抗也比原来并联时增大一倍，K1回路导体发热量增大，实现对导体的融冰。对双分裂导线单根导体K1回路融冰结束后，合上融冰开关K2，拉开开关K1，再对单根导体K2回路进行融冰。

我国电网现运行的分裂导线结构多为4分裂和双分裂结构，现以双分裂导线为例说明应用正常供电的经济电流对分裂导线实施防冰融冰的技术可行性。双分裂导线两根分裂导线由间隔棒将其分开一定距离，传统的间隔棒为金属制造，在分裂导线中起到固定和电流导通的作用。要实现对导线的防冰除冰功能，间隔棒和导线部分金具应改为绝缘材料，使分裂导线之间绝缘，将分裂导线分成两个导电回路，实现分别输送负荷电流的工作方式。

双分裂导线正常运行时，分裂导线总电流为I_F×2，流经单根导体的电流为I_F×1，I_F×2＝2·I_F×1；分裂导线总阻抗为Z，Z＝R+Xj；2根导体的阻抗分别为Z₁和Z₂，其中Z₁＝Z₂，Z₁＝R₁+X_L1j。对于并联电路有

$\frac{1}{Z}=\frac{1}{Z_1}+\frac{1}{Z_2}---\left(1\right)$

即Z＝Z₁/2。

正常运行时，双分裂导线总的发热功率为单根导体通过的电流为I_F×2/2，单根导体发热功率为

防冰除冰时，用分裂导线的其中一根导体输送全部负荷电流I_F×2,单根导体的直流电阻为R₁，R₁＝2R。此时，单根导体发热功率为防冰除冰时单根导体的发热量为正常运行时该导体发热量的4倍。考虑防冰除冰操作时，导线参数发生变化和系统供电负载影响，单根导体发热量会略小。

本实施方式所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，在增大流经分裂导线单根导体电流的同时，对分裂导线来讲又相当于增大了直流电阻，进而增大了导体焦耳热效应，融冰效果显著。

按照图1，结合220KV及以上电压等线路的特点，研究设计了可实际应用的防冰除冰接线。如图2所示。

本实施方式采用电流选通输电(BCCSD)的方式，使分裂导线正常运行的经济电流，在大气覆冰气象条件下，可通过开关控制使之流经待融冰的单根(组)导线，在不影响线路正常供电的情况下，实现大电流焦耳热融冰的功能，技术上可行。

具体实施方式二：本实施方式是对实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的进一步限定，本实施方式中，所述的绝缘间隔棒为合成绝缘子制成的绝缘间隔棒。

合成绝缘子制成的绝缘间隔棒重量轻，绝缘性能好，非常适用于分裂导线的支撑和绝缘。这种绝缘间隔棒的两端可以固定在导线上，使用非常方便。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的进一步限定，本实施方式中，对于四分裂导线，每组绝缘间隔棒包括5个绝缘间隔棒，所述5个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中三个绝缘间隔棒构成正方形的三条边，分别用于支撑三对相邻的导线，所述的四分裂导线的四根导线为所述正方形的四个顶点，

其余两个绝缘间隔棒作为所述正方形的两个对角线，分别用于支撑两对相对的导线。

绝缘间隔棒除绝缘功能外，还需要有支撑的功能。如图3所示，绝缘间隔棒的两端固定在导线上。在分裂导线的截面图中，四根导线构成正方形的四个顶点，5个绝缘间隔棒构成多个三角形，结构稳定，使各导线之间不会发生相对位移，具有非常好的支撑效果。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的进一步限定，本实施方式中，对于六分裂导线，每组绝缘间隔棒包括9个绝缘间隔棒，所述9个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中6个绝缘间隔棒作为正六边形的六条边，分别用于支撑6对相邻的导线，所述的六分裂导线的六根导线为所述正六边形的六个顶点，

所述六根导线依次为一号导线至六号导线，

其余3个绝缘间隔棒中，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和五号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和四号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑二号导线和四号导线。

如图4所示，在分裂导线的截面图中，六根导线构成正六边形的六个顶点，6个绝缘间隔棒构成正六边形的六条边，其余三个绝缘间隔棒构成“N”字形，结构稳定，使各导线之间不会发生相对位移，具有非常好的支撑效果。

具体实施方式五：本实施方式是对实施方式一所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构的进一步限定，本实施方式中，所述的融冰支路开关为220KV户外GW7型隔离开关。

融冰支路开关的断口电压计算：

从防冰除冰电气原理图可知，融冰支路开关K的断口承担电压是融冰导体的电压降U_r×1。双分裂导线一般都应用在220KV及以上电压等级的大容量输电线路上，其输送的负荷电流一般都比较大，基本都能达到经济电流运行设计值，线路电流密度都按经济电流密度选择，一般取每平方毫米0.8A～1.65A/mm2，正常运行状态都按经济电流运行。

单根LGJ-400导线经济电流I_F×1＝400×0.8＝320 A，取经济电流密度0.8A/mm2；2×LGJ-400双分裂导线，其经济运行总电流I_F×2＝2×I_F×1＝640A。

防冰除冰时单根导体电压降U_r×1为

$U_{r\×1}=I_{F\×2}\·\sqrt{R_1^2+X_{L1}^2}---\left(2\right)$

式中，U_r×1为单根导体融冰时导体电压降，单位V；I_F×2为双分裂导线正常供电经济电流，融冰时为流经单根导体的电流，单位A；R₁为单根导体直流电阻，单位Ω/km；X_L1为单根导体正序电抗，单位Ω/km。

LGJ-400导线单位长度电阻率R₁＝0.07232Ω/km；单位长度电抗X_L1＝0.39Ω/km。由公式(2)得U_r×1＝253.85 V/km。融冰线路长度L为150km，则U_r×1为38.077KV，即为融冰开关断口承担电压38.077KV。

融冰支路开关K的选择：

1)融冰操作开关装设在220KV线路入口和出口，承担220KV对地电压，应选择220KV电压等级的设备。

2)融冰操作开关操作时，不切合负荷电流，只是将负荷电流由一条导线转移到另一条导线中，选择220KV隔离开关即可满足运行及操作需要。220KV户外GW7型隔离开关可满足线路正常运行和防冰融冰操作需要。

Claims (5)

1.一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，其特征在于：在每根分裂导线上设置融冰支路开关，在分裂导线间设置有多组绝缘间隔棒，所述多组绝缘间隔棒沿导线长度方向排列。

2.根据权利要求1所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，其特征在于：所述的绝缘间隔棒为合成绝缘子制成的绝缘间隔棒。

3.根据权利要求2所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，其特征在于：对于四分裂导线，每组绝缘间隔棒包括5个绝缘间隔棒，所述5个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中三个绝缘间隔棒构成正方形的三条边，分别用于支撑三对相邻的导线，所述的四分裂导线的四根导线为所述正方形的四个顶点，

其余两个绝缘间隔棒作为所述正方形的两个对角线，分别用于支撑两对相对的导线。

4.根据权利要求2所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，其特征在于：对于六分裂导线，每组绝缘间隔棒包括9个绝缘间隔棒，所述9个绝缘间隔棒位于同一平面内，该平面与分裂导线长度方向垂直，

其中6个绝缘间隔棒作为正六边形的六条边，分别用于支撑6对相邻的导线，所述的六分裂导线的六根导线为所述正六边形的六个顶点，

所述六根导线依次为一号导线至六号导线，

其余3个绝缘间隔棒中，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和五号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑一号导线和四号导线，一个绝缘间隔棒用于支撑二号导线和四号导线。

5.根据权利要求1所述的一种能够利用经济电流防冰除冰的分裂导线结构，其特征在于：所述的融冰支路开关为220KV户外GW₇型隔离开关。