專利名稱：輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，綜合考慮環(huán)境溫度、覆冰厚度、光照強(qiáng)度、架空地線的載流量和不同接線方式來(lái)確定了架空地線直流融冰裝置的主參數(shù)。
背景技術(shù)：
輸電線路架空地線是高壓輸電線路的重要組成部分，它可以減少雷害事故，屏蔽電磁波，提高了輸電線路運(yùn)行的安全性。一直以來(lái)，低溫雨雪天氣是架空地線覆冰的嚴(yán)重威脅之一，嚴(yán)重的覆冰會(huì)引起架空地線的斷股、覆冰舞動(dòng)、脫冰跳躍，從而使架空地線失去保護(hù)作用，并引起輸電線路短路、電氣距離減小等。20世紀(jì)以來(lái)，冰雪災(zāi)害給各國(guó)的國(guó)民生產(chǎn)和人民生活造成了重大的影響，為了防止覆冰的危害，保證線路正常運(yùn)行，對(duì)架空地線融冰是一種有效地方法。目前直流融冰是一種新型的融冰方法。在一定的環(huán)境條件和接線方式下，架空地線的直流融冰裝置只取決于需融冰的架空地線和輸電線路的直流電阻和導(dǎo)線長(zhǎng)度。由于各條架空地線型號(hào)不一樣，融冰裝置的額定參數(shù)是可調(diào)的。目前，還沒(méi)有一個(gè)比較系統(tǒng)的確定輸電線路架空地線融冰裝置主參數(shù)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，其目的在于保證所設(shè)計(jì)的融冰裝置能夠快速，安全有效地除去架空地線上的覆冰，并且保證融冰裝置容量足夠小，節(jié)省電能和融冰裝置投資。本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下步驟(I)、收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線的主要參數(shù)和輸電線路的主要參數(shù)；(2)、通過(guò)比較15種架空地線直流融冰方式，擇優(yōu)選取了 “1+1”的融冰方式，即一
根架空地線與一根輸電導(dǎo)線串聯(lián)一進(jìn)一出融冰。(3)、根據(jù)覆冰厚度、環(huán)境溫度、風(fēng)速、融冰時(shí)間確定各條架空地線的最小融冰電流，根據(jù)輸電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)的日照強(qiáng)度、架空地線融冰時(shí)允許達(dá)到的最高溫度(一般取 70°C)、環(huán)境溫度確定各條架空地線的最大允許電流。各條輸電線路架空地線融冰裝置的融冰電流分兩種情況來(lái)確定。第一種無(wú)并聯(lián)區(qū)段，由公式maxAiminBi確定；第二種有并聯(lián)區(qū)段，由max (maxAi, Ei)minBi當(dāng)R1I1 ≤ R2I2,且 R2IZRfR1 ( minBi, R11/R^R1 ( minBi 時(shí)，Ei = I!+R11/R2 ;當(dāng) R1I1 ≤ R2I2，且 R2VRJR1 ≤ minBi, ^1/ + ≤ minBi 時(shí)，Ei = IjR2VR1 ；
來(lái)確定；
式中Ai——最小融冰電流，
Bi—最大允許電流，
Ei-一架空地線并聯(lián)區(qū)段的總最小融冰電流，
R1一架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)電阻值，
Ii一架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)最小融冰電流，
R2一架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)電阻值，
I2一架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)最小融冰電流，
iI···η ；
⑷、以融冰電流、變電站電壓等級(jí)、選取的融冰方式和架空地線的連接方式來(lái)確定各條架空地線的直流電壓和容量，其中直流電壓的計(jì)算公式為
Udc :=I(W)L
直流容量計(jì)算公為
Pdc :=I2(VR1)L
式中I——架空地線最小融冰電流，
Rd-一架空地線在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，
Rl-一輸電線路在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，
L—-輸電線路長(zhǎng)度，
(5)、考慮架空地線直流融冰裝置I. I倍的融冰電流的安全系數(shù)，來(lái)確定直流融冰
裝置的額定輸出電壓和額定容量，并結(jié)合融冰電流來(lái)確定融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角；直流融冰裝置的輸出電壓計(jì)算公式為Udco = I. II (Rd+Rl) L直流融冰裝置的額定輸出容量計(jì)算公式為Pdco = (I.II)2(Rd+Rl)L直流融冰裝置用于某條線路下的運(yùn)行觸發(fā)角計(jì)算公式為a = acos( l^+0.06 1^-) —
2Idn π式中I——某條線路的最小融冰電流，Idn——融冰裝置的額定電流，(6)、確定輸電線路架空地線直流融冰裝置電流和容量過(guò)載能力為I. 2倍額定I小時(shí)，I. 2倍額定I小時(shí)即裝置能夠以I. 2倍額定容量和額定電流運(yùn)行I小時(shí)。上述步驟(I)收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線和輸電線路的主要參數(shù)包括導(dǎo)線型號(hào)、直流電阻、線路長(zhǎng)度。上述步驟(5)確定了直流融冰裝置額定容量、額定輸出電壓和融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角，并可以進(jìn)一步確定融冰裝置的其他參數(shù)。本發(fā)明對(duì)輸電線路架空地線融冰裝置的各參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)優(yōu)化，在保證既能滿足各條架空地線快速融冰，又能滿足不超過(guò)各條架空地線的最大允許電流的前提下，盡可能的降低了直流融冰裝置的容量，節(jié)省了投資，提高了運(yùn)行的安全性。本發(fā)明可以運(yùn)用于電力系統(tǒng)中各變電站的架空地線的直流融冰裝置的設(shè)計(jì)，具有良好的運(yùn)行前景。


圖I為輸電線路架空地線融冰裝置參數(shù)確定方法接線方式的原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明的技術(shù)方案是首先收集輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條輸電線路和架空地線的參數(shù)，其次選取了 “1+1”的直流融冰方式，并在綜合考慮多中因數(shù)下，利用架空地線最小融冰電流和架空地線最大允許電流計(jì)算公式計(jì)算出了各條架空地線的最小融冰電流和最大允許電流。并結(jié)合接線方式確定了架空地線直流融冰裝置的融冰電流。最后結(jié)合架空地線參數(shù)和線路長(zhǎng)度確定了架空地線直落融冰裝置的額定容量、額定輸出電壓和運(yùn)行觸發(fā)角以及其他參數(shù)。具體過(guò)程如下(I)、收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線的主要參數(shù)和輸電線路的主要參數(shù)；(2)、通過(guò)比較15種架空地線直流融冰方式，擇優(yōu)選取了 “1+1”的融冰方式，即一
根架空地線與一根輸電導(dǎo)線串聯(lián)一進(jìn)一出融冰；(3)、根據(jù)覆冰厚度、環(huán)境溫度、風(fēng)速、融冰時(shí)間確定各條架空地線的最小融冰電流，根據(jù)輸電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)的日照強(qiáng)度、架空地線融冰時(shí)允許達(dá)到的最高溫度(一般取 700C )、環(huán)境溫度確定各條架空地線的最大允許電流。各條輸電線路架空地線融冰裝置的融冰電流分兩種情況來(lái)確定。第一種無(wú)并聯(lián)區(qū)段，由公式maxAiminBi確定；第二種有并聯(lián)區(qū)段，由max (maxAi, Ei)minBi當(dāng)R1I1 彡 R2I2,且 R2IZRfR1 ( minBi, ^1/ + ( minBi 時(shí)，Ei = I!+R11/R2 ;當(dāng) R1I1 彡 R2I2，且 R2VRJR1 彡 minBi, ^1/ + 彡 minBi 時(shí)，Ei = IjR2VR1 ；來(lái)確定；
式中Ai——最小融冰電流，
Bi—最大允許電流，
Ei-一架空地線并聯(lián)區(qū)段的總最小融冰電流，
R1一架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)電阻值，
Ii一架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)最小融冰電流，
R2一架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)電阻值，
I2一架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)最小融冰電流，
iI···η ；(4)、以融冰電流、變電站電壓等級(jí)、選取的融冰方式和架空地線的連接方式來(lái)確定各條架空地線的直流電壓和容量，其中直流電壓的計(jì)算公式為Udc = I (Rd+R1) L
直流容量計(jì)算公為Pdc = I2 (RfR1) L式中I——架空地線最小融冰電流，Rd—架空地線在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，Rl—輸電線路在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，L——輸電線路長(zhǎng)度，(5)、考慮架空地線直流融冰裝置I. I倍的融冰電流的安全系數(shù)，來(lái)確定直流融冰裝置的額定輸出電壓和額定容量，并結(jié)合融冰電流來(lái)確定融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角；直流融冰裝置的輸出電壓計(jì)算公式為Udco = I. II (Rd+Rl) L直流融冰裝置的額定輸出容量計(jì)算公式為Pdco = (I.II)2(Rd+Rl)L直流融冰裝置用于某條線路下的運(yùn)行觸發(fā)角計(jì)算公式為a = acos( ud^ + 0.06 I Udc°-)1—
2Idn π式中I——某條線路的最小融冰電流，Idn——融冰裝置的額定電流，(6)、選取步驟(5)所確定的架空地線直流融冰裝置的輸出電壓和容量的最大值來(lái)作為架空地線直流融冰裝置的額定輸出電壓和額定容量。上述步驟(I)收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線和輸電線路的主要參數(shù)包括導(dǎo)線型號(hào)、直流電阻率、線路長(zhǎng)度。上述步驟(6)確定了直流融冰裝置額定容量、額定輸出電壓和融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角，并可以進(jìn)一步確定融冰裝置的其他參數(shù)。上述融冰方式的原理圖如圖I所示，工作原理為將需要融冰的架空地線絕緣化處理，分別將一根架空地線和一根輸電導(dǎo)線一進(jìn)一出串聯(lián)，接入融冰裝置，分別對(duì)兩根架空地線進(jìn)行融冰。2008年云南電網(wǎng)昭通地區(qū)遭受了大面積的雪災(zāi)，對(duì)輸電線路造成了嚴(yán)重的損害。 2011年昭通地區(qū)覆冰線路都安裝了本發(fā)明所設(shè)計(jì)的輸電線路架空地線直流融冰裝置?，F(xiàn)選取IlOkv花山變來(lái)說(shuō)明架空地線直流融冰裝置參數(shù)的具體確定過(guò)程。設(shè)計(jì)過(guò)程如下(I)該變電站共有7條出線，先選取了其中三條來(lái)說(shuō)明，導(dǎo)線型號(hào)、直流電阻、線路長(zhǎng)度如表I、表2第3 5列所不；(2)根據(jù)輸電線路架空地線參數(shù)確定方法的步驟(3)，以溫度_5°C、風(fēng)速5m/s、導(dǎo)線覆冰厚度IOmm確定該變電站的架空地線直流融冰裝置的最小融冰電流為95A ；(3)根據(jù)最小融冰電流和如圖一所示的融冰方式由步驟⑷計(jì)算各條線路架空地線直流融冰所需的直流電壓和容量如表I第7 8列所示；(4)以I. I倍的最小融冰電流計(jì)算各條線路架空地線直流融冰所需的直流電壓和容量如表2所示(5)根據(jù)輸電線路架空地線參數(shù)確定方法的步驟(3)、(5)、(6)計(jì)算出的直流電壓最大值為16. 049kv，容量最大值為I. 1495MW,因此該架空地線的融冰裝置的額定電壓為16. 049kv，額定容量為 I. 1495MW。(6)由步驟(5)的結(jié)果計(jì)算架空地線直流融冰裝置的其他參數(shù)。表I花山變架空地線直流融冰裝置參數(shù)計(jì)算(一根地線與一根導(dǎo)線串聯(lián))
權(quán)利要求
1.輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、收集輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線的主要參數(shù)和輸電線路的主要參數(shù)；(2)、選取一根架空地線與一根輸電導(dǎo)線串聯(lián)一進(jìn)一出的融冰方式；(3)、根據(jù)覆冰厚度、環(huán)境溫度、風(fēng)速、融冰時(shí)間確定各條架空地線的最小融冰電流，根據(jù)輸電線路經(jīng)過(guò)地區(qū)的日照強(qiáng)度、架空地線融冰時(shí)允許達(dá)到的最高溫度為70°C、環(huán)境溫度確定各條架空地線的最大允許電流；各條輸電線路架空地線融冰裝置的融冰電流分兩種情況來(lái)確定；第一種無(wú)并聯(lián)區(qū)段，由公式maxAiminBi確定；第二種有并聯(lián)區(qū)段，由 max (maxAi, Ei)minBi當(dāng) R1I1 彡 R2I2，且 I1 ( minBi, R1I1A2 ( minBi 時(shí)，Ei = I^R1I1A2 ;當(dāng) R1I1 ( R2I2，且 I2 ( minBi, R2I2A1 ( minBi 時(shí)，Ei = I^R2I2ZR1 ；來(lái)確定；式中Ai——最小融冰電流，Bi-最大允許電流，Ei——架空地線并聯(lián)區(qū)段的總最小融冰電流，R1—架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)電阻值，11——架空地線并聯(lián)區(qū)段左側(cè)最小融冰電流，R2—架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)電阻值，12——架空地線并聯(lián)區(qū)段右側(cè)最小融冰電流，i-1···η ；(4)、以融冰電流、變電站電壓等級(jí)、選取的融冰方式和架空地線的連接方式來(lái)確定各條架空地線的直流電壓和容量，其中直流電壓的計(jì)算公式為Udc = I (VR1) L 直流容量計(jì)算公為Pdc = I2 ( + ) L式中I——架空地線最小融冰電流，Rd—架空地線在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，Rl—輸電線路在一定環(huán)境溫度下的直流電阻，L-輸電線路長(zhǎng)度；(5)、考慮架空地線直流融冰裝置I.I倍的融冰電流的安全系數(shù)，來(lái)確定直流融冰裝置的額定輸出電壓和額定容量，并結(jié)合融冰電流來(lái)確定融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角；直流融冰裝置的輸出電壓計(jì)算公式為Udco = I. lI(Rd+Rl)L直流融冰裝置的額定輸出容量計(jì)算公式為Pdco = (I. lI)2(Rd+Rl)L直流融冰裝置用于某條線路下的運(yùn)行觸發(fā)角計(jì)算公式為
2.如權(quán)利要求I所述的輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，其特征在于上述步驟(I)收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線的主要參數(shù)和輸電線路的主要參數(shù)為型號(hào)、長(zhǎng)度、直流電阻。
3.如權(quán)利要求I所述輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，其特征在于根據(jù)上述步驟(5)的計(jì)算結(jié)果確定了輸電線路架空地線融冰裝置的額定輸出電壓、額定輸出容量和運(yùn)行觸發(fā)角。
全文摘要
輸電線路架空地線直流融冰裝置參數(shù)的確定方法，本發(fā)明包括以下步驟(1)收集了輸電線路架空地線直流融冰裝置運(yùn)用范圍內(nèi)的各條架空地線的主要參數(shù)和輸電線路的主要參數(shù)；(2)選取一根架空地線與一根輸電導(dǎo)線串聯(lián)一進(jìn)一出融冰的融冰方式；(3)確定各條架空地線的最小融冰電流；(4)確定各條架空地線的直流電壓和容量；(5)確定直流融冰裝置的額定輸出電壓和額定容量，并結(jié)合融冰電流來(lái)確定融冰裝置運(yùn)行觸發(fā)角；(6)確定輸電線路架空地線直流融冰裝置電流和容量過(guò)載能力為1.2倍額定1小時(shí)。本發(fā)明能滿足各條架空地線快速融冰，又盡可能的降低了直流融冰裝置的容量，節(jié)省了投資，提高了運(yùn)行的安全性。
文檔編號(hào)H02G7/16GK102611062SQ201210064780
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者周海, 姜虹云, 孫鵬, 楊堂華, 楊建華, 楊金東, 程穎, 鄒立峰, 鄭易谷 申請(qǐng)人:云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán))有限公司電力研究院, 云南電網(wǎng)公司, 云南電網(wǎng)公司昭通供電局