输电导线高频激励融冰的临界电流分析

根据输电导线覆冰后高频激励融冰的物理过程,基于传热学理论分析了高频激励融冰的热平衡过程,建立高频激励临界融冰条件的物理数学模型,分析了影响高频激励临界电流的主要因素,应用有限元软件Ansys对临界融冰电流的影响因素进行了仿真分析与验证.分析结果表明:高频激励临界融冰电流与环境温度、风速和覆冰厚度有关,环境温度越低或风速...     

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。     

圆柱型热源外冰壳的融化过程研究

针对覆冰导线采用短路电流融冰技术,对圆柱型热源外冰壳的融化过程进行了实验和分析研究。实验采用直径为6 mm和10 mm的石墨棒,通以直流电流,在室温条件下,研究其外覆冰壳的融化过程,获得了电流大小、石墨棒直径、环境风速对融冰时间、界面运动速度以及冰壳内温度变化的影响。将融冰时间的实验测量值与理论计算值比较可知,考虑冰壳融化过程中的重力因素及表面对流换热因素所得的计算结果与实验值吻合较好。该实验可为研究覆冰导线短路电流融冰过程提供参考依据。     

输变电设备除冰研究

该项目通过分析架空线路导线覆冰的形状特征和覆冰融化过程,建立了导线覆冰融化的物理数学模型。结合临界融冰电流理论,分析了风速、导线覆冰厚度、环境温度等因素对导线覆冰融化过程的影响,也分析了对流传热、辐射散热造成的热损失。提出了在一定时间内使导线覆冰脱落的有效融冰电流（有效融冰功率）的计算方法,并在此基础上,结合电力系统交流特点,提出了电容补偿无功电源融冰方法。     

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。     

输电导线高频临界融冰影响因素研究

基于传热学理论分析了输电导线高频临界融冰状态时热平衡,探索了高频融冰临界电流和融冰时间的计算方法,应用有限元软件ANSYS对相关影响因素进行了分析。研究结果表明：临界电流和融冰时间受风速影响较大,近似呈正线性相关,与环境温度近似呈负线性相关。融冰时间随覆冰厚度的增大而呈线性增加,但覆冰厚度对临界电流影响较小。本文研究成果为高频融冰技术在导线融冰及电网融冰科学调度方面的应用提供了理论依据。     

配电网导线覆冰与融冰特性试验研究

研究导线的覆冰与融冰特性是提高冰区线路抗冰能力的关键,目前研究以主网导线为主,配电网线路抗冰缺乏有效的理论指导。通过在人工模拟气候室开展LGJ-95、LGJ-120、LGJ-150导线不带电流覆冰、带电量覆冰试验和融冰试验,得到了导线覆冰与融冰特性。研究结果表明,导线截面会影响导线覆冰厚度;导线临界覆冰电流与环境温度、风速、导线型号有关;风速和温度对导线融冰时间影响较大,两者的影响权重基本一致,提出了适合三种型号导线融冰电流范围。研究结果可为配电网线路抗冰提供理论指导。     

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.     

覆冰导线临界融冰电流数值模拟分析

使用基于ANSYS-FLUENT软件的数值模拟方法计算临界融冰电流,并探究环境条件、冰层类型和冰体厚度对其影响;采用k-omega湍流模型中的切应力输运(shear stress transport,SST)模型对覆冰导线周围流场进行仿真分析,结果表明:环境温度越高,临界融冰电流越小;环境风速越高,临界融冰电流越大;冰层导热系数越大,临界融冰电流越大;在冰体厚度小于25 mm时,冰体越厚,临界融冰电流越大。仿真结果与实验结果误差小于10%,故数值模拟方法可以预测临界融冰电流值。     

交流输电导线覆冰增长及临界防冰电流的试验研究

输电线路导线覆冰荷载和导线覆冰后舞动产生的荷载均可能引起倒塔或导线断线事故,从而严重威胁电力系统的安全运行。为此在大型多功能人工气候室开展不同型号导线在不同气象条件下覆冰增长和临界防冰电流试验研究,得到不同条件下导线覆冰增长随时间变化的关系曲线,分析影响其覆冰增长和临界防冰电流的因素。研究结果表明运行电流可延缓导线的覆冰增长;同等覆冰条件下,直径小的导线覆冰增长较快;环境温度和风速对导线覆冰增长均有明显影响,且环境温度将决定导线表面的覆冰类型;导线运行电流达到一定值可使其不覆冰且临界防冰电流值与气象参数有关。研究结果可为进一步揭示导线覆冰机理提供参考。     

利用非线性动力学研究覆冰绝缘子表面泄漏脉冲电流

笔者通过研究常温下,覆冰绝缘子各融冰阶段不同交流电压等级下表面临闪泄漏脉冲电流时域波形的变化规律,利用非线性动力学理论分析了各阶段泄漏脉冲波形的非线性特性,通过比较波形的最大幅值变化和Lyapunov指数(LE),得出了融冰过程绝缘子表面泄漏脉冲的变化特性,结果表明,不同融冰阶段及其不同电压等级下的泄漏放电脉冲波形具有不同的非线性特性,因此可为覆冰绝缘子的故障监测提供新的诊断方法。     

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。     

交直流线路融冰技术研究

对交直流线路融冰技术进行了研究,论述了我国交直流输电线路冰害季节电网的受损情况,明确了临界融冰电流、融冰时间和最大融冰电流的计算方法。本着不增加投资或少增加投资和投资后经济效益最大化的原则,对交直流输电线路分别提出了基于静止无功补偿器的交流输电线路融冰方法和策略、常规直流输电线路和特高压直流输电线路的融冰方法和策略,并对上述方法和策略的具体实施步骤进行了详细地分析,指出今后还需对不同气象条件下的覆冰机理、融冰时防止融冰闪络的措施、绝缘子串及铁塔融冰措施等方面开展进一步研究。     

一种提高星接链式STATCOM直流融冰电流的控制方法

分析了采用中性点相连的两台星接链式静止同步无功补偿器(STATCOM)的直流融冰方案中融冰电流较小的问题,最终提出了调制波饱和的控制方法,即增大直流调制波幅值,使得总的调制波饱和,从而提高每相H桥直流电压利用率、产生更大的融冰电流;同时理论论证了使用调制波饱和的控制方法而产生的谐波分量只会在两台STATCOM间形成环流而不会流入污染系统。最后在Matlab/Simulink环境下搭建仿真,证实了该方法的可行性和有效性。     

移动式全桥MMC型融冰兼STATCOM装置研制

本文对一种基于全桥型MMC的融冰装置进行了研究,他具有模块化、可扩展性强、冗余性高、生成直流电压范围广等优点,十分适用于直流融冰场合.本文首先分析了应用于融冰装置的MMC工作原理,然后提出了融冰装置的控制策略.为简化实验条件,提出了一种新型的额定电流零功率试验方案.并且研制了一台工业用移动式MMC融冰装置,并在该装置上...     

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。     

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。     

500 kV变电站直流融冰装置参数设计标准差异对比研究

针对变电站直流融冰装置参数工程设计问题,比较和分析不同标准、规范关于融冰电流计算公式的差异,以某500 kV变电站实际工程直流融冰装置参数设计为例,按照不同计算公式给出了最小融冰电流、最大融冰电流、1 h融冰电流、直流融冰压降、直流融冰装置容量等参数计算结果;通过对比分析给出实际工程中融冰装置参数设计公式选用的建议。     

星接链式静止同步补偿器在直流融冰的应用

两台星接链式静止同步补偿器(STATCOM)通过中性点连接融冰线路可实现直流融冰,该方式谐波小,占地少。文中说明了该融冰方式的控制原理,通过功率分析的方法推导了直流电压波动公式和分析了二倍频环流的原因,并通过仿真分析得到了证明。为了进一步实现工程应用,还分析了STATCOM的优化选型设计,并与传统的静止无功补偿器(SVC)兼融冰装置进行了技术参数和特点的比较,提出了STATCOM用于直流融冰时适合的应用范围,并提出了移动式STATCOM融冰设计的理念和设计方法。     

换流变压器在直流融冰装置中的作用研究

直流融冰是目前最为成熟和可行的融冰手段之一。文章在现有直流融冰技术的基础上,通过对直流融冰的最小融冰电流、直流融冰功率以及谐波电压的研究,分析使用和不使用换流变压器对直流融冰装置和交流线路的影响,为直流融冰的应用提供了一个新的思路。结合四川电网某融冰工程项目,使用PSCAD/EMTDC软件仿真得出使用换流变压器的工程实际应用条件和限制范围,研究成果成功应用在四川电网直流融冰项目设计工作中,可供今后工程参考。