输电线路高频、高压激励融冰技术研究

针对2008年南方电网50年未遇的罕见冰雪灾害情况,介绍了国内外输电线路高频、高压融冰有关理论及当前研究状况.参照110 kV输电线路建立融冰仿真计算模型,对不同线路长度、频率、冰介质参数进行仿真计算,对融冰设备的设计、制造进行了初步分析,提出了需要进一步研究的问题和研究思路.     

基于高频激励法的输电线路融冰激励源研究

针对当前输电线路融冰技术的缺陷,国外有学者提出了一种在线高频激励融冰方法。此方法具有可实现在线融冰、融冰电流小和融冰效率高等优点,但成套融冰设备未得到深入研究。为推进此融冰方法在输电线路中的实际应用,提出一种针对500 kV交流输电线路的移动式高频融冰激励源设计方案,重点分析并计算了移相变压器与功率单元相关参数,并运用MATLAB对级联式高频激励源进行仿真。结果表明,此方案可行且具有谐波含量低、输出电压稳定等优势。     

考虑功率衰减的输电线路高频激励融冰法研究

输电线路高频融冰技术是新型融冰技术发展方向之一,在实际应用研究中融冰功率沿线衰减问题还未得到研究。基于均匀传输线理论,阐述了输电线路高频激励融冰法理论模型,并分析了覆冰输电线路等效电路结构,简要介绍了高频激励融冰法的融冰方式;根据Makkonen模型,在离线短路融冰方式和考虑融冰功率衰减下给出了融冰激励源最佳融冰频率和工作电压的确定方法。通过数值模拟得到了三峡—万县500 k V鄂西段输电线路考虑功率衰减和不衰减下融冰热功率的沿线分布情况及功率均匀密度,以及考虑衰减下融冰热功率和激励源输出电压的关系。分析表明,在考虑功率衰减下提高融冰激励源输出电压能有效使合成热达到融冰所需热功率,可以为该融冰方法应用到实际工程中提供理论参考。     

局部对流换热对输电线路高频激励融冰的影响

在覆冰导线高频激励融冰温度场的分析与计算中,局部对流换热对温度场及高频激励融冰模型有很大影响。对此,文中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Ansys有限元软件对高频激励融冰模型的电磁场和热分析与计算,揭示了局部对流换热对高频融冰模型温度场及其迎风侧和背风侧的影响,表明了局部对流换热使导线背风侧覆冰先融化脱落,迎风侧覆冰后融化脱落。覆冰导线外表面的温度随对流换热的系数增大而下降,下降速度随对流换热系数增大而减缓。该研究成果有利于进一步改进和优化高频激励融冰计算模型。     

输电线路激励融冰的阻波方法研究

高频高压激励融冰是一种实现输电线路在线不停电融冰的方法,然而在输电线路应用高频高压融冰的技术中,既产生激励融冰的高次谐波,又由于激励源内部的电力电子元件产生大量的低次谐波会降低电能质量。对此,针对一种18 kV/40 kHz高频高压激励融冰方法设计一套线路阻波方法,在输电线路两端串联接入高频阻波器,采用单频阻波器原理将40 kHz的高频信号限制在高频融冰通道内;对于激励源产生的低次谐波则利用并联有源电力滤波器,确保电能传输质量。仿真结果验证了该高频融冰线路阻波方法的可行性。     

输电线路外施中频电源融冰技术

基于传输线理论,建立了覆冰输电线路外施中频电源融冰技术的理论模型,给出了最佳融冰频率的确定方法。针对不同的覆冰介质损耗角,计算了最佳融冰频率、热功率沿线分布、功率均匀度及电源功率因数等技术指标。研究结果表明,该融冰技术具有融冰功率沿线分布均匀度高、中频融冰电源功率因数接近1的优点。     

基于电磁-热耦合场的输电线路高频激励融冰分析与计算

覆冰事故是影响架空输电线路安全运行的重要因素。根据架空输电线路高频激励融冰的原理分析,建立了输电线路电磁-温度场二维有限元分析模型,确定耦合场的边界条件,求解得到输电线路内部磁场分布情况。将得到的焦耳热和介质热作为热源直接转化到热场模型中计算分析,并采用有限元ANSYS软件仿真求解出覆冰输电线路温度随施加激励时间的分布情况。此外,基于此模型通过仿真分析得出不同的外界因素对高频激励融冰时间的影响规律。该研究成果为高频激励融冰技术应用于输电线路融冰提供一定的参考价值。     

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...     

一种输电线路大功率取能电源的设计

根据变压器工作原理,设计了一种直接安装在输电线路上,输出为12 V/20 W的取能电源。当输电线路流过电流,利用特制的取能线圈可以感应出电势,经过整流、滤波,输出功率供给负载。为了能有效抵抗感应电势的尖波浪涌,加装了前端抗冲击保护,为了充分利用取能线圈输出的能量,采用了电压反馈保护电路,配合储能保护处电路,很大程度提升了电源最大输出功率。在此基础上,搭建取能电源电路,并在物理平台下模拟输电线路长时间流过正常工作电流、短时间(0.5 s)流过故障大电流和遭受雷电冲击的情况,记录取能电源工作状态,数据结果表明电源在模拟平台下(线路电流70～2000 A)能长时间稳定运行,有效抵抗取能线圈铁芯磁通饱和影响,稳定输出12 V/20 W。该电源体积小、成本低廉、输出功率大、稳定性高,采用卡扣式结构便于安装,可很好满足高压线路在线实时监测设备对电源的要求。     

高频融冰激励电源及其控制策略的研究

高频激励融冰是一种新型输电线路融冰方法,利用覆冰在高频电场下是有损电介质和高频电流的集肤效应的共同作用对线路进行融冰,高频融冰激励电源是该融冰技术的关键装置。文中研究了一种5kHz高频融冰激励电源,通过逆变模块并联实现系统大容量的输出。常规SPWM较难实现高频率的输出,利用了载波相移技术产生逆变器开关的驱动信号,降低开关的工作频率,提高电源的输出频率。提出了一种电压电流双闭环加环流抑制的控制策略,电压外环保证电压稳定输出,电流内环采用电感电流反馈,改善了系统的动态响应,环流抑制环抑制各模块间的环流,提高了模块的功率分配均匀度。仿真验证了激励电源的设计和控制方法的可行性。     

输电线路架空地线直流融冰方法

实现架空地线融冰,由于地线型号多样、微气象、地理环境多样等客观因素造成的复杂性,需综合考虑最小融冰电流、最大允许载流量、合理的融冰方式、技术和经济可行的直流融冰装置等因素,本文通过理论和实例分析,证明了可实现架空地线直流融冰的工程实施,且实现架空地线融冰是一项系统性工程和精细化工程。     

输电线路融冰技术探讨

为了减少和避免输电线路因冰害造成的巨大安全事故和经济损失.对融冰技术的研究至关重要.对此,介绍了输电线路融冰的几种方法,比较了其各自的优缺点,提出了直流融冰中的一些关键性技术及其研究方案,为推进融冰技术的实用化进程提供一定的参考和借鉴.     

应用有限元法分析覆冰输电线路高频电源除冰方法

输电线路在冬季风雪的影响下,覆冰可能引发大范围的停电事故以及耗费数目庞大的修复或重建费用。目前世界上虽然有许多融冰方法,但效果均不佳。本文所介绍的高频高压激励融冰法是近年来涌现出的一种新的融冰方法。在高频激励下,覆冰会转变为一种有损电介质,从而引起自身发热,而且高频下导体中电流所具有的集肤效应将使焦耳热在导体与覆冰的交界面集中产生。通过调节频率,可以调节上述两种效应的综合发热效果并最终达到稳定发热与均匀脱冰的良好效果。最后,通过仿真计算得出,与传统的短路融冰法相比,高频高压激励融冰法具有更高的融冰效率。     

输电线路融冰闪络分析与防范

分析了输电线路悬垂绝缘子串融冰闪络的形成机理,总结了融冰闪络发生的季节(冬季和初春)、时间(一天中的11:00～14:00)、气象、绝缘子型式(瓷、玻璃绝缘子串的融冰闪络的概率远大于复合绝缘子的概率)等特点,提出了防止输电线路绝缘子发生融冰闪络的措施,如合理选择路径,使用大盘径绝缘子和采用V型或倒V型配置悬垂绝缘子。     

输电线路融冰过程监测系统的设计与实现

研发的基于GSM SMS和Zigbee网络的输电线路融冰过程监测系统,可同时监测线路微气象条件(温湿度、风速、风向、雨雪及气压等)、线路覆冰状况(覆冰导线的重力变化、绝缘子倾斜角、风偏角、导线舞动频率等)和运行导线状态(温度和电流)3方面信息,运行人员可根据这些监测数据进行线路融冰特性和温升特性的研究,从而实现了对融冰启动、融冰过程和融冰效果的自动监测。     

输电线路架空地线融冰法

我国某些省区的输电线路,由于通过高寒山区,一到冬季往往严重复冰。多年来,为了保证输电线路的安全运行,每当复冰超过设计冰厚时,一般对导线采取三相短路融冰法加以消除,而对于架空地线的融冰较难解决,故有时就不融,甚至采取拆除架空地线或另架线路的办法。江西省赣南山区线路,一到冬季如遇恶劣气候,线路复冰厚度可超过设计值3～4倍。为此,从1960年开始对输电线路采取了融冰措施。在最初的几年里,我们只对线路的导线融冰,结果是导线上的冰融完后,由于地线复冰弧垂加大了,有的甚至低于导线,风吹摆动便发生导地线闪络,或者导线脱冰后产生跳跃与地线相碰发生闪络。特别在110千伏单杆线路上,曾发生数次烧断或烧伤导地线事故。     

高压输电线路电热融冰技术

高压输电线路冰灾严重威胁电网的安全运行,覆冰线路的电热融冰是复杂的多物理场非线性过程,从理论上揭示覆冰导线的融冰机理,分析多种计算条件下LGJ-70/10和LGJ-400/65型导线雨凇覆冰的融冰时间,提出电热融冰技术领域中关系到融冰效率、线路安全以及节能所需考虑的最短融冰时间的重要参数,总结了覆冰厚度、覆冰温度、导线温度、环境温度以及对流载荷对最短融冰时间的影响,为高压输电线路的融冰技术应用和发展提供可靠的分析依据。     

高压输电线路电热融冰技术

为解决传统高压输电线路电热融冰速率慢的问题,研究电热融冰技术.在明确高压输电线路电热融冰原理的基础上,确定高压输电线路电热融冰损耗热量,计算高压输电线路电热融冰电流,补偿高压输电线路电热融冰功率因数,接入高压输电线路电热融冰电源,实现高压输电线路电热融冰.设计实例分析结果表明,设计的技术融冰速率明显高于对照组,能够解决传统高压输电线路电热融冰速率慢的问题.     

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。     

南方电网输电线路融冰措施综述

详细论证了交流短路融冰法、直流电流融冰法以及过电流融冰法的技术原理、特点、规划设计原则,以及适用范围.通过对不同电压等级短路电源电压、在不同长度时可提供的短路电流及需要的无功容量的论证得出,交流融冰法中的发电机零起升流法适合融冰电流较小的输电线路,而全电压冲击合闸法适用于无功备用充足的输电线路.直流融冰法具有接线方便,无功需求不大、适用任何线路的优点.由于通过调度转移潮流的程度有限,过电流融冰法只适用于小面积的输电线路融冰.