光纤复合架空地线直流融冰绝缘化改造方法应用研究

在覆冰季节,输电线路重冰区段的光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)易发生因覆冰后应力过载导致的光纤断裂事故。覆冰已严重影响重冰区段的OPGW光缆安全运行。针对既有线路,可采用对OPGW(地线)绝缘化改造后,通过直流融冰消除覆冰。以国网凉山公司110 kV雷坝二线N56至N80重冰区段OPGW(地线)为研究对象,在已有OPGW绝缘化改造直流融冰研究成果基础上,对包含OPGW(地线)直流融冰回路、绝缘段感应电压计算、接地方式、地线绝缘子选型在内的关键技术问题进行了研究。目前,采用所研究成果实施的N56至N80重冰区段OPGW绝缘化改造工程已完成。在2018年冬季至2019年春季,已对该线路绝缘改造区段OPGW开展直流融冰4次,融冰效果良好,线路运行正常。对该线路OPGW(地线)绝缘改造涉及到的关键技术说明可供后续OPGW绝缘化改造参考。     

输电线路地线直流融冰绝缘间隙的研究及应用

文章从空气间隙理论取值、放电间隙的高海拔修正、对间隙放电试验的分析、覆冰条件下直流放电间隙等多方面探讨了云南昭通电网采用直流融冰工程时地线绝缘间隙的选择,认为本工程中当融冰电压为20kV和35kV时,最后间隙取值为120mm和150mm是合理的。     

特高压直流输电线路分段直流融冰方案

针对融冰线路一般不是全线覆冰的情况,提出了在重冰区线路下方建设分段直流融冰站的分段直流融冰方案。融冰距离取100km,通过对特高压直流线路大截面导线融冰电流范围和融冰时间的计算,确定融冰电流为12 000A,所需融冰功率153MW。为满足融冰功率的需求,提出了分段直流融冰站所需交流电源的电压等级为220kV。最后设计了2套24脉动整流电路并联的分段直流融冰装置,并对装置的设备参数进行了设计选型。通过Matlab仿真软件对特高压直流线路的分段直流融冰进行仿真,结果表明设计的装置其融冰电流可达10 980A,且输出电压为24脉动,总谐波畸变率(THD)仅0.83%,验证了该方案的可行性。     

特高压架空输电线路OPGW的设计选型研究

通过简要总结国外为数不多的特高压架空输电线路光纤复合架空地线(OPGW)应用经验和我国超高压OPGW的运行经验,指出特高压OPGW必须具有良好的防雷特性、防振特性和耐电晕特性等技术特点,在此基础上分析及提出特高压OPGW的系列设计选型建议:如采用更大单丝直径的全铝包钢绞合OPGW;深入研究地线(包括OPGW)的配置方式;设计使用新型的紧压型耐雷的OPGW;对OPGW选型和系列进行研究、分析,为特高压电网提供结构合理和性能优良的新型OPGW。     

超高压输电线路架空地线直流融冰试验分析

验证超高压输电线路架空地线直流融冰的可行性。以500 kV桂林变电站融冰装置为例,确定超高压输电线路架空地线融冰接线方式,在此基础上介绍线路普通地线及OPGW地线融冰的仿真建模方式和特点。通过实际应用验证了超高压输电线路普通地线及OPGW地线直流融冰的可行性。在超高压输电线路架空地线融冰试验过程中,发现地线放电间隙过小导致直流融冰装置闭锁,架空地线融冰接线方式转变困难,普通地线和OPGW地线因过电流被烧断等问题。针对以上问题提出了解决办法。     

特高压输电线路直流融冰变流系统设计

随着特高压的推广,特高压输电线路的抗冰融冰正成为研究的热点。特高压输电线路由于线径粗、线路长,所需融冰电流与装置容量大,其电流融冰是一个研究的难点。针对特高压输电线路的特点提出了分段直流融冰方法,其将特高压输电线路分成若干段,选取重覆冰区的线路段设置直流融冰点与融冰短路点,可以有效减小融冰装置容量。针对特高压输电线路融冰所需直流融冰装置容量大特点,为了减小融冰装置网侧电流的谐波畸变率,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式,可以有效减小直流融冰装置对网侧电源的干扰,并可减小输出直流电压纹波因数。最后对所设计的特高压输电线路直流融冰装置进行了仿真研究,采用24脉波整流变压器+多台整流器并联方式后,可以有效消除整流器引起的输入侧电流中5次和7次谐波电流,整流变压器输入侧电流低次谐波总畸变率仅为0.51%,输出直流电压脉波数为24,电压纹波因数仅为0.616。仿真结果证明了所设计特高压直流融冰装置的可行性与正确性。     

交流特高压输电线路复杂地线系统单相短路电流的计算

地线系统短路电流的准确计算对光纤复合架空地线（optical fiber composite overhead ground wire,OPGW）热容量的校验及地线的选型有重要意义。OPGW在地线系统的广泛应用,尤其是为降低地线系统损耗而出现的新地线接线方式,如分段绝缘、换位及开环等,使得地线系统的接线变得较为复杂。通...     

特高压直流输电线路融冰方案

针对输电线路覆冰严重影响特高压直流输电可靠性的问题,研究了特高压直流输电线路融冰的2种方案:预防性融冰方案和紧急融冰方案。预防性融冰方案是使特高压直流工程的2个极功率方向相反,可以在直流双极总功率很小的情况下实现较大的线路电流,防止线路覆冰形成;紧急融冰方案是将特高压直流换流器从串联接线方式转换为每站2个换流器并联运行,产生很大的融冰电流,可迅速融化已经形成的覆冰。文中提出了特高压直流工程紧急融冰方案的控制策略,即整流侧并联的2个换流器均处于定电流控制,逆变侧并联的2个换流器一个为定电流控制、另一个为定电压控制,逆变侧定电流换流器的电流参考值为线路电流测量值的一半,达到平均分配电流的目的,定电压状态的换流器控制整个极的直流电压。上述融冰方案的实施将大大降低覆冰对特高压直流输电系统可靠性的影响。     

500kV输电线路架空绝缘地线掉线原因及对策

通过对一起500kV输电线路地线掉线事故的分析,指出了目前输电线路设计、运行的不足和潜在的安全隐患,并提出若干防止地线掉线、改进防雷性能的对策。同时结合实际情况,对保护OPGW复合光缆的课题进行了初步探讨。     

长距离地线融冰及工程实践

架空输电直流融冰技术由于其良好的融冰效果,在交流500 k V及以上线路导线融冰中得到广泛应用,地线融冰技术成为目前需要解决的问题。在500 k V施秉—贤令山线路防冰抗冰改造工程实践中,通过对地线直流融冰技术进行深入研究,针对本工程复杂的地线情况,进行了地线直流融冰计算与分析,提出适合本工程的地线融冰方案并加以实施,取得了良好的效果,本文根据工程实践并结合地线直流融冰技术提出下一步展望。     

特高压OPGW结构的研究

OPGW的性能主要由其结构确定,在无从全面考察特高压OPGW设计、制造、试验、施工及运行经验的前提下,有必要对用于高电压、远距离、大容量输电及大区域负荷联网的特高压线路OPGW结构进行研究。文章在论述了特高压OPGW七个方面的特征后,推荐层绞光纤松套管与中心热挤压厚壁铝管组合的光单元 铝包钢内层圆绞线 铝包钢外层扇形绞线的OPGW结构,重点分析了故障电流及故障电流切除时间、故障电流导致各元件的温升与限制、OPGW的伸长、对光纤的保护、光纤的余长与控制、光纤的选择、雷击的影响、特性参数、绞合线与综合性能、工程配置原则,此外,还提出了选用楔型耐张线夹等方面的建议。     

特高压直流换流站系统优化设计

为使特高压直流换流站系统在经济上和技术上均达到一个更优的组合,全面总结了向家坝-上海±800kV特高压直流工程的咨询研究结论,系统阐述了该工程的技术方案,包括电气主接线、直流谐波抑制及直流滤波器设计,过电压及绝缘配合、主设备要求以及融冰运行方式等关键技术问题,并通过工程建设的开展以及特高压输电技术研究的深入对上述技术方案的进行了全方面的优化。换流站系统优化设计对高压直流技术的发展和设备的研发及特高压直流工程的建设具有重要的指导意义。     

特高压电网通信方案及OPGW工程技术的研究

特高压输电网对通信系统的运行指标有更高的要求,必须组织合理的通信方案和高可靠的通信路由才能实现。文章根据特高压电网的特性,研究了特高压电网对通信的需求,提出了通信网建设方案和路由选择要求,并论证了OPGW主要传输手段,提高OPGW的使用寿命是特高压电网的需求,进而研究了其主要工程技术,包括OPGW的结构选型、光纤的选用和防振方案等。     

架空地线的绝缘化改造及融冰方法

提出了一种架空地线的融冰方法。通过对架空地线进行绝缘化改造,使架空地线沿线对地绝缘,从而使其具备融冰条件,并基于此提出了架空地线融冰电流的计算方法。架空地线由于电阻大,融冰时主要为有功功率消耗,宜采用交流融冰方法,融冰过程中不需停负荷,在实际中具有较强的经济性和可操作性。     

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。     

500kV输电线路架空绝缘地线掉线原因分析及对策

对南方电网两起500 kV 输电线路架空绝缘地线(简称架空地线,下同)掉线事故进行分析,认为其主要原因是线路设计间隙不足以及绝缘子老化导致.针对设计、运行潜在的安全隐患,提出了防止架空地线掉线、改进防雷性能的对策.     

特高压直流输电线路低零值绝缘子带电检测装置

泄漏电流是随时间变化的物理量,造成绝缘子绝缘电阻测量法检测困难,由于在线检测的绝缘子数量多,工作量大。为解决以上问题,设计了一种带电测量±800 kV特高压直流输电线路绝缘子绝缘电阻的检测装置。正常工况下控制该装置在耐张绝缘子串和垂直绝缘子串上的攀爬翻转,同时在不受泄漏电流影响的情况下完成绝缘子绝缘电阻检测工作。实验数据表明:该装置测量绝缘子绝缘电阻的误差在5%以内,能很好地判断出正常运行线路绝缘子是否为低值或零值绝缘子,进而判断绝缘子的优劣状态,达到实验目的。本装置具有结构简单,灵活性高,可靠性强的特点,具有较好的实用性。     

直流融冰覆冰线路全控直流融冰电源及其控制切换策略

针对现有融冰电源的状况,提出了一种新型的基于绝缘栅双极型晶体管(IGBT)斩波调压电路的电压源型换流器(VSC)功率单元级联直流融冰电源拓扑。对VSC功率单元的工作模式和级联型融冰电源的工作特性进行了分析,结合该电源的拓扑特点,提出了功率单元的单位功率因数脉宽调制(PWM)控制+6重移相斩波调压控制的新型控制组合策略。根据融冰电源的应用方法,提出了基于"一进两回"融冰接入方法的新型三相循环自动融冰控制策略,给出了切换方法并进行了详细分析,同时对直流侧故障策略进行了分析。实验结果表明,该融冰电源具有电压稳定可调、恒流输出的特性,可以有效完成自动融冰功能,电能质量参数明显优于现有其他类融冰电源。     

交流输电线路架空地线感应电压控制策略研究

为研究限制架空地线感应电压的方法,利用电磁暂态仿真软件ATP-EMTP对单回和双回交流输电线路绝缘架空地线上的感应电压进行仿真分析,研究地线换位和地线分段配合地线接地点的选择对降低地线感应电压的效果。仿真结果表明,单回输电线路可采用地线换位和地线分段来降低地线感应电压,且两者降低感应电压的效果一致;同塔双回输电线路相序排列相同时,宜采用地线分段来降低地线感应电压。     

地线融冰故障分析及关键技术研究与应用

介绍了地线融冰的基本原理及方法,结合黎平变电站的融冰故障原因分析,论述了架空地线直流融冰的实现对提高输电线路的整体防冰能力的重要性。