基于电磁-热耦合场的架空输电线路载流量分析与计算

架空输电线路的允许载流量是保证其安全运行的重要参数之一。根据架空输电线路产热和散热的特点,建立了架空导线的磁场-温度场耦合二维有限元分析模型,确定电磁-热耦合场分析的边界条件,求解得到了架空输电导线内部电磁场分布。将得到的焦耳热损耗作为热源耦合至热场模型进行计算,并采用数值迭代法求解得到架空输电导线的允许载流量。此外,基于该仿真模型通过仿真分析得出了不同外部环境因素对架空输电线路载流量的影响规律。该研究成果可以为架空输电线路的热分析和载流量计算提供一定的参考。     

不同计算模型下输电导线载流量研究分析

深入开展不同计算模型下输电导线载流量研究分析,对提高输电导线载流量计算准确度和输电线路导线的选型具有重要意义。为此,基于有限元模型、IEEE 738计算模型和CIGRE WG 22.12计算模型开展了输电导线载流量特性研究。通过研究发现:不同海拔、不同风速下三种模型计算结果基本一致;在温升过程中有限元模型计算结果与试验数据较为接近,在热稳定情况下三种计算方法偏差不大;风速对输电导线载流量影响较大;随着海拔的升高相同条件下的导线热稳定时的温度也随之升高。     

输电线路实时增容技术的理论计算与应用研究

电力系统可采用实时增容技术来提高现有输电线路的输送载流量,实现对导线温度、环境温度、风速等因素的实时监测,从而在不改变现行技术规程规定的前提下动态调整输送载流量。为此,建立了输电线路暂态运行方程,给出了导线允许温度与弧垂变化的关系式,并分析了导线允许温度、环境温度、风速、日照强度等因素对线路输送载流量的影响。研究结果表明:环境温度较低(<10°C)时,提高导线允许温度对输送载流量的影响不大(11%);环境温度较高(>30°C)时,提高导线允许温度对输送载流量的影响较大(22.7%);而环境温度和风速对输送载流量的影响要远远大于导线允许温度的影响。运行结果表明:实时增容技术可有效提高现有输电线路的输送载流量(>50%),它比静态增容技术更有效。     

考虑实时气候对于输电线路载流量的影响

由于不同国家采用不同的计算标准以及不同的气候条件对输电线路载流量的计算,其结果往往不尽相同。国内与国外多基于GB50545—2010标准与IEEE Std 738TM—2012标准分别对输电导线的载流量进行计算,为此,对2个标准中的载流量计算模型进行对比分析。基于这2种计算模型,利用某500kV送出线的实时气候数据,对该线路在冬、夏2个时刻以及在特定气候条件下的载流量进行计算并对比分析,研究不同气候因素对输电线路载流量的影响程度。结果表明:采用实时的气候条件更能精确地计算出线路的载流量,在保证输电导线安全运行的情况下充分发挥其载流能力,其中,风速对输电线路的载流量影响程度最大,日照强度对输电线路的载流量影响程度最小。     

输电线路动态增容载流量计算模型综述

动态增容技术可提高输电线路输送能力,而导线载流量计算的准确度影响了动态增容的效果,载流量计算模型的优化是关键。根据架空导线的边界条件和气象条件,计算增容线路载流量常用的模型有:气候模型、导线温度模型及张力模型,对各模型的优缺点进行分析比较。在此基础上,介绍了一种改进的导线温度模型,对其计算原理、温度传感器特性进行了分析。对于不同的地理位置和气候条件选择准确的计算模型可提高计算导线输送容量的精确度,有效提高输电线路传输容量。     

监测导线温度实现输电线路增容新技术

许多短距离输电线路的输送容量受热稳定的限制,在允许范围内适当提高导线运行温度是线路增容的简单而有效的措施。介绍了输电线路导线温度与导线的载流量、环境温度、风速、日照强度、导线表面状态等方面的关系,通过监测导线温度提高线路输送容量的2种新方法,以及输电线路导线温度实时监测装置的研制和应用情况,对开展输电线路增容工作具有重要意义。     

基于风机功率和导线载流特性动态匹配的风电场出线增容

由于目前风电场出线容量整定计算时,标准风速远小于风机实际运行风速,造成了风场出线输送能力的浪费。文中提出了一种综合考虑风机出力特性和输电线路允许载流量变化特性的风电场出线增容方法。通过分析风机的风速功率曲线和输电线路最大载流量计算模型,将风机总功率和导线最大载流量在不同风速下进行动态匹配,以作为运行和设计中增容方案制定的基础。对于运行中的风电场,计算风机极限投运量;正在设计阶段中的风电场送出线路,降低所用导线的截面积。经实例分析,该方法有效增大了风电场的出线容量,提高了风电场运行经济性。     

基于有限元的低风压导线发热分析

架空输电线路作为电力系统的重要组成部分,能否安全运行直接影响到供电可靠性。低风压导线作为一种新型导线,降低了输电线路在大风工况下的风压,对架空输电线路安全运行具有重要意义。导线温度是限制线路输送容量的主要因素,为了对该导线进行更全面的评估,利用有限元仿真电磁-流固传热多物理场耦合模块,搭建导线与周围空气域的模型。考虑到绞线内部气隙及集肤效应和日照生热对导线径向温度分布的影响,采用将热源按层进行划分的方法,对低风压导线与常规导线在自然对流和强制对流两种情况下的温度特性进行对比分析。结果表明:导线的低风压构造使得在相同工况下的径向温差比常规导线要小很多,且基本不受对流条件的影响,而铝截面积的增加使得在相同载流量下发热减少,整体温度也低于常规导线。     

考虑地理气候因素影响的接触网综合载流量计算方法及其应用

在接触网输电导线选型和负荷调度过程中接触网允许载流量是需要考虑的关键因素,而允许载流量的大小与接触网所处的地理气候条件密切相关。该文首先提出考虑接触网沿线的风速、风向、环境温度、海拔高度以及太阳有效入射角度等地理气候因素的单根输电导线的允许载流量计算方法;在此基础上利用接触网输电导线电流分配关系和接触网综合载流量的概念提出接触网综合载流量的计算方法;进而提出了接触网的动态增容方法,该方法通过接触网所处位置的地理气候参数动态计算接触网的载流能力。算例表明:输电导线及接触网载流量在不同地理气候条件下相差较大;接触网设计过程中接触网综合载流量应根据接触网所处地区夏季气候参数进行计算;输电导线容量利用率可判断所选择输电导线的匹配程度;利用动态增容技术可以大幅提高接触网载流能力。该研究成果对牵引网输电导线选型、负荷调度具有一定借鉴意义。     

高压架空输电线路载流量和温度计算

导线的载流量和温度是运行和设计的重要参数。介绍了一种计算高压架空输电线路载流量和温度的方法。该方法基于热平衡方程,用集肤效应系数和铁损系数的乘积表示交直流电阻比。由于交直流电阻比是载流量和温度的非线性函数,待求方程变得复杂,但是可以使得计算结果更为准确。采用牛顿迭代法求解方程,分别给出了载流量和温度计算的详细步骤。通过具体算例分析了在不同的环境条件下交直流电阻比与载流量的关系。     

耐热铝合金导线在输变电中的应用探讨

电网中广泛应用的钢芯铝绞线在连续使用温度达100℃时开始软化,故在有关电力设计规程中规定:铝导线最高连续使用温度为70℃(不计日照影响)和80℃(考虑日照影响),导线长期允许载流量受其最高连续使用温度的制约。为了提高交流架空输电线路的输电能力,一方面苏联研究了高自然功率紧凑型交流架空输电线路;另方面采用耐热铝合金材料制造导线,提高导线连续使用温度,从而大幅度提高导线长期允许载流量。     

架空输电线路动态增容研究

提出在导线允许运行温度不变、保证运行安全性的前提下,采用线路导线温度、风速、日照、载流量等的检测及数据传输装置,利用输电线路实时增容监测分析系统提高输电能力。介绍了输电线路实时动态增容监测分析系统的基本原理、系统组成、主要功能及发展远景。     

基于BOTDR测温技术的架空线路动态增容方法

架空导线的载流量一般是在输电线路周围环境为恒定的假设下计算得到的,是比较保守的定额。为了充分利用现有架空输电线路的输电能力,提出一种基于BOTDR测温技术的在线动态增容新方法。利用 OPGW上的 BOTDR测温技术对架空线路周围环境温度进行分布式测量,通过牛顿迭代推导出导线温度,将导线实时温度瓶颈点代入新的热平衡公式,从而计算出实时载流量。计算证明,该方法能够有效地提高线路载流量,对线路载流量设计优化有理论指导作用。     

提高输电线路冬季载流量的仿真研究

由于吉林省地区冬季负荷明显高于夏季负荷,为了提高电网在冬季的输送能力,同时保证输电线路本体温度在国家标准允许范围内,仿真研究了应用于10～220 kV电网的5种规格的导线载流量与环境温度、导线本体温度三者之间的关系,得出当环境温度低于-10℃、导线温度低于 70℃时,5种导线可以提高载流量10％以上,对于挖掘吉林省10～220 kV电网冬季隐含的输电能力、延长线路的服役期有重要意义。     

应用气象数值预报技术提高输电线路动态载流量能力

针对在安全条件下输电线路的最大载流量计算问题,提出一种基于气象数值网格点预报产品的输电线路最大载流量预测值计算方法。该方法首先使用中尺度WRF(weather research and forecasting model)模式输出的气象数值预报网格点映射长距离输电线路计算基准点的1~36 h环境预报值,然后利用输电线路热平衡方程计算线路计算基准点最大载流量预测值,并推出整条线路最大载流量预测值,实现了长距离输电线路1~36 h最大载流量预测值的计算。计算结果表明,在完全满足输电线路安全条件下,使用该方法调度的输电线路载流容量将比日常调度载流容量有大幅度提高,即使是在全年最高峰的负载条件下,该方法也有30%左右的优化空间,有效解决了输电线路安全增容、电网优化调度策略等难题。该方法同时具有预测时间粒度小、预见期长、可适用跨区域大范围电网等特点。     

基于热路模型的架空导线暂态载流量研究

架空导线允许载流量是线路安全运行的重要参数,深入分析了稳态载流量及暂态载流量的计算原理。由于导线自身热容的缘故,外界条件(环境条件或者加载电流)发生跃变时,导线温度处于暂态过程。以热电比拟为基础,通过监测导线温度及环境温度建立了架空导线暂态热路模型,得出了导线暂态允许电流-允许时间-允许温升数学模型。根据暂态热路模型可以实现暂态允许电流的实时计算,为确保线路出现N-1故障或者短时过负荷时的正常运行提供方便,并提出了预先调度的概念。最后,对暂态载流量计算模型进行了试验验证,试验结果与理论计算基本一致,且理论计算允许时间偏于保守。     

基于多参量DOFS的输电线路最大允许载流量监测分析

为实现实时计算输电线路在每个时刻的最大载流量,以在不额外建设线路的前提下提升该地区的输电能力,提出一种基于多参量分布式光纤技术的输电线路最大允许载流量实时计算方法.多参量分布式光纤主机集成了布里渊散射模块和相位敏感瑞利散射2个模块.该设备可以在线监测复合架空地线沿线的风速和温度,能够结合热平衡方程实时计算线路的最大允许载流量.此方法特点是数据传输可靠性高,维护简单方便,计算误差在5％以内.     

提高华东电网500 kV输电线路输电容量的研究

为解决 2 0 0 3年华东电网迎峰渡夏用电高峰实际情况 ,在现有输电线路的客观情况下 ,介绍了提高输电线路允许载流量计算值及提高允许载流电的两种方法 ,并对载流量后可能产生的 3个问题作了分析 ,最后经对华东电网有关 5 0 0 k V线路实际分析后 ,得出了将导线允许温度由 70℃升高到 80℃是可行的     

基于激光点云数据的架空输电线路动态增容交叉跨越校核方法

架空输电线路交叉跨越校核是线路动态增容的重要环节.传统交叉跨越校核方法基于人工现场测量交跨点线路弧垂、环境温度等数据,计算得到增容后导线温度下的交叉跨越距离,过程较繁琐且易产生人为测量误差.提出一种基于输电通道激光点云数据的交叉跨越校核方法,仅需在点云数据采集时同步采集导线温度,在三维模型中完成动态增容交叉跨越校核,提高了交叉跨越距离测量精度,并在此基础上实现了最大允许载流量计算.     

基于3D有限元模型的架空输电线路融冰电流计算

给出了架空输电线路直流融冰所涉及的两个重要参数:最小融冰电流和最大允许融冰电流的概念及计算方法。基于有限元法,以500kV架空输电线路常用的LGJ300/40钢芯铝绞线为模型,建立了覆冰导线3D热-电耦合仿真模型,计算出不同气候条件下、不同覆冰厚度的最小融冰电流,以及导线正常运行所允许的最大融冰电流,讨论了各种气候情况下融冰电流调节裕度,总结了最小融冰电流随环境条件和覆冰厚度的变化规律,可为运行人员提供重要的决策依据。