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。     

OPGW临界融冰电流及其影响因素

光纤复合架空地线(OPGW)覆冰影响电网安全稳定运行,采用直流融冰是防止OPGW发生覆冰事故的有效措施之一。建立了OPGW的直流融冰模型,计算了OPGW直流融冰过程中的动态温度特性,分析了OPGW的临界融冰电流及其影响因素,并在人工气候实验室对计算结果进行了验证。结果表明:融冰过程中冰层外表面的热交换系数对融冰过程影响很大,其大小与环境温度、风速、覆冰厚度和冰层外表面温度有关;影响OPGW临界融冰电流的主要因素有环境温度、风速、覆冰厚度和OPGW型式;临界融冰电流随环境温度降低、风速增加及覆冰厚度的增加而增加,但冰厚的影响程度相对较小。因此,应根据不同环境条件选择OPGW的融冰电流。     

特高压直流线路带电融冰系统研制及工程应用

为避免覆冰引起线路跳闸事故,且在融冰时不影响线路运行,论文研发了特高压线路地线和光纤复合架空地线（OPGW）的带电融冰系统,包含融冰电源、融冰装置、过电压保护系统、OPGW与地线回路。开展了OPGW/地线融冰参数校核、融冰装置参数校核,换流变压器、平波电抗器、桥臂过电压保护器选型,融冰线路绝缘化改造和绝缘配合设计,研发了特高压线路OPGW带电融冰系统。现场实测表明,融冰回路双端开路时,OPGW/地线感应电压可达13.7 kV,融冰回路单端接地时,感应电压降低至0.6 kV。计算表明,带电融冰装置选定额定参数10 kV/10 MW,可满足现场融冰要求。OPGW/地线表面覆冰为非规则形态,冰凌长度、直径、厚度的增长为非线性变化过程。现场实测表明,融冰装置输出260 A直流电流75 min后,OPGW最高温度升至20.7℃,安全地完成了特高压线路带电融冰。论文研制的特高压线路OPGW的带电融冰系统,为特高压直流线路在雨雪冰冻天气间安全运行提供了保障。     

输电线路架空地线节能接地技术

架空地线与导线之间存在电磁感应,由此带来架空地线电能损耗问题。对架空地线节能接地技术进行系统研究,提出架空地线感应电压的控制原则,区分单回、多回线路提出架空地线节能接地方式以及地线分段节距计算公式。提出地线绝缘子及间隙选型要求,给出标准大气压以及不同海拔、温度、湿度条件下间隙距离参数,对冰区绝缘子还提出了覆冰绝缘配置和直流融冰技术要求。提出多种光纤复合地线（optical fiber composite overhead ground wire, OPGW）节能接续方案,并介绍了OPGW常用金具。提出的架空地线节能接地技术已在广东电网冰区、非冰区线路中实际应用。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测北大核心

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

基于应变分析的光纤复合架空地线覆冰荷载监测

根据光纤复合架空地线(optical fiber composite overhead ground wire,OPGW)的结构构成特征,提出了基于应变分析监测光纤复合架空地线覆冰荷载的方法。建立了光纤温度、应变与OPGW覆冰厚度的之间关系的理论模型。研究分析了OPGW的应力、温度与其内部光纤的温度、应变之间的关系;试制了基于布里渊光时域反射仪的覆冰监测系统,搭建了仿真实验平台,验证了本文覆冰监测理论模型的准确性和适用性。将该方法应用于实际线路,通过对比其他覆冰监测数据验证了基于应变分析的光纤OPGW覆冰荷载监测方法的可行性和实用性。     

OPGW光缆通信在输电线路在线监测信息传输上的应用初探

输电线路是建设统一坚强智能电网的基本保证和重要组成部分,对输电线路运行和环境状态的有效掌握一直是生产运行单位十分关心的问题。详细介绍了500 kV双龙变直流融冰系统中,利用光纤复合架空地线(OPGW)光缆传送输电线路覆冰信息的应用研究情况。     

一种结合新型OPGW的融冰技术及温度特性分析

对一种结合新型OPGW光缆的融冰方案及融冰监测实现原理进行分析,研究了OPGW融冰地线的结构及通流后的截面热量分布规律,根据这种特点提出一种利用直流电源、分布式光纤测温技术实现的应用于OPGW地线的融冰方案,分析了利用分布式测温技术实现的融冰过程的导线超温和脱冰状态的监测原理,并在试验线路上获取了OPGW光缆的覆冰与融冰温度变化数据。通过数据分析进一步验证了融冰过程监测的有效性。该融冰技术可以提高融冰效率,节省能耗,保护光缆的安全。     

温升对于OPGW光单元影响的技术分析

目前光纤复合架空地线(OPGW)是电力通信网的主要形式,而OPGW尚无有效的融冰手段,OPGW光缆一旦重覆冰后有可能会断裂,从而导致电力通信通道中断,危及电力控制系统的正常运行。文章通过分析OPGW直流融冰的温升过程对光纤、纤膏及整体光单元的影响,得出OPGW融冰过程中光单元合适的控制温度,为地线融冰提供借鉴。     

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。     

输电线路地线融冰的热平衡分析与计算

根据我国电网覆冰的现状,结合国内外融冰的实践经验,在分析地线融冰机理的基础上,结合传热学的原理,建立椭圆融冰的数学计算模型,从工程应用的角度出发,研究最小融冰电流的计算方法.通过计算LBGJ-100-20AC、LBGJ-120-20AC、LBGJ-150-40AC这3种铝包钢绞线的地线融冰电流,分析覆冰厚度、风速、环境温度以及融冰时间等因素对地线融冰的影响;计算不同地线材料与融冰电流的关系;最后,通过该文提出的计算模型计算目前输电线路工程常用地线材料的最小融冰电流.计算结果与目前工程应用较多的布尔斯道尔夫融冰电流计算公式对比,发现2种方法的计算结果吻合较好.分析计算结果表明:在架空输电线路直流融冰过程中,融冰电流是由覆冰厚度、环境温度、风速和地线材料等参数共同决定,其中,环境温度、覆冰厚度和地线材料对地线短路电流融冰均有显著影响,但风速的影响相对较小.该文提出的融冰电流计算模型,为输电线路地线融冰电流的选择及融冰装置的设计,提供了有效的参考.     

基于光纤复合架空地线温度应变的分布式覆冰监测实验研究

通过光纤温度应变测量实际挂网覆冰监测试验,对挂网情况和数据进行详细分析,提出了光纤复合架空地线温度应变测量的分布式覆冰监测方法,论证了基于布里渊传感技术的OPGW分布式覆冰监测的可行性及存在的不足,并提出了解决该技术不足的技术方案。     

光纤复合架空地线在高压送电线路中的应用

介绍光纤复合架空地线(OPGW)的设计过程,从OPGW的结构选型、热稳定、力学计算以及配套金具等几个方面进行了阐述     

500 kV输电线路绝缘地线雷电流分布

对于重覆冰区域的输电线路来说,地线覆冰会严重威胁到线路的安全运行。采用绝缘地线直流融冰的方式是解决架空地线覆冰问题的方法之一。当输电线路发生雷击事故时,直流融冰采用的绝缘地线与杆塔之间的雷电流分布情况决定了杆塔的塔顶电位,影响着杆塔的耐雷水平与线路防雷接地的保护。利用电磁暂态软件EMTP,对杆塔和绝缘地线中的雷电流分布进行了计算分析。计算结果表明,在500 kV输电线路中,雷电流主要通过杆塔流入大地,雷电流的幅值、杆塔档距、接地电阻的大小、地线结构、直径以及地线接地方式等对绝缘地线和杆塔分流情况有重要的影响。计算结果可为绝缘地线分流系数和杆塔分流系数的研究提供重要的参考价值,并有利于指导输电线路的优化设计。     

特高压交流试验示范工程大跨越OPGW选型建议

光纤复合架空地线(OPGW) 是集通信光纤与架空输电线路避雷线于一体的地线, 既要满足光纤通信的技术要求, 也要满足作为地线所必备的特性要求, 包括机械强度、电气性能。特高压交流试验示范线路的2 个大跨越用OPGW选型设计, 建议采用层绞不锈钢管式结构, 在允许的情况下, 外层铝包钢单丝直径应不小于4.0mm。应从绞合单丝材质、外层单丝直径、直流电阻、热稳定校验和余长设计等5 个方面, 提高OPGW的性能。     

地线绝缘化对500kV威甘甲线耐雷性能影响理论分析

在中重冰区地线覆冰将影响架空输电线路的安全运行,地线除冰尤为重要。直流融冰是解决架空输电线路导线覆冰的有效措施,地线绝缘化是地线能够进行直流融冰的前提条件。地线绝缘化后其电气性能必须满足正常运行、融冰运行及线路防雷等的条件。笔者以500 kV威甘甲线地线绝缘化为例,介绍其地线绝缘化的方式,及地线绝缘化后绝缘子及绝缘子间隙的电气性能;利用EMTP仿真软件对地线间隙击穿与雷电流幅值的相关性进行了分析;理论计算威甘甲线地线绝缘化前后其保护角及雷击跳闸率的变化,得出因融冰需要地线绝缘化后500 kV威甘甲线耐雷性能变化不大的结论。     

选择光纤复合架空地线和良导体地线应注意的问题

光纤复合架空地线(OPGW)的架设依附于电力线路,是具有普通架空地线和光纤通信能力双重功能的特种光缆。除应遵照架空输电线路设计规范进行设计外,还应满足OPGW的设计技术规定。通过对OPGW和良导体地线短路电流能力、抗雷击断股能力分析及对过载能力计算和比较,提出了在选择OPGW和良导体地线时应注意的几个问题。     

灵活地线融冰接线装置的研制

针对架空输电线路覆冰问题,提出采用短路电流融冰方式解决地线覆冰问题,并研制了一种灵活地线融冰接线装置实现导、地线间临时搭接、过流,该装置可对任意局部区段内的地线覆冰进行融化,施工人员可在塔上安装和拆卸,避免了线上操作的风险,具有质量轻、便于携带、操作简单、通用性好等特点。     

光纤复合架空地线在城市电网中的应用

结合工程应用实践，从电气性能和机械性能两方面阐述了在城网线路上架设光纤复合架空地线(OPGW)需考虑的一些问题。对OPGW的选型、热稳定校验等通用性问题进行了探讨，并对OPGW工程设计中导地线的配合、杆塔的结构强度校验及几种电力光缆在城网中的应用比较等提出了见解。     

融冰温升对光纤复合架空地线影响试验

通过模拟光纤复合架空地线融冰通流试验,深入研究了融冰温升对OPGW温升变化、纤芯衰耗、光纤熔接性能等的影响,并结合理论分析、试验数据,提出了保障光缆安全的融冰要求。