分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法
【專利摘要】分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，涉及分裂導(dǎo)線的防冰除冰技術(shù)。它為了解決現(xiàn)有的分裂導(dǎo)線防冰除冰技術(shù)影響線路正常供電的問題。本發(fā)明在相鄰的分裂導(dǎo)體間設(shè)置絕緣間隔棒，在每根分裂導(dǎo)體上設(shè)置融冰支路開關(guān)，正常運(yùn)行時各融冰支路開關(guān)在合位。對其中一根分裂導(dǎo)體進(jìn)行融冰操作時，保持該分裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)閉合，并斷開其他分裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)，融冰支路輸送全部電流，使分裂導(dǎo)線能夠在線路正常供電的條件下進(jìn)行防冰除冰，并通過建立融冰功率三角形得到覆冰導(dǎo)線脫冰后導(dǎo)線溫升和時間的關(guān)系、融冰功率和融冰電流，計(jì)算誤差小于10％，為工程應(yīng)用提供了依據(jù)。本發(fā)明適用于分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰。
【專利說明】分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及分裂導(dǎo)線的防冰除冰技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國已廣泛采用分裂導(dǎo)線來傳輸電能。由于導(dǎo)線輸送電流的集膚效應(yīng)，應(yīng)用分裂 導(dǎo)線輸送電力，其輸送能力和經(jīng)濟(jì)效益明顯優(yōu)于單根導(dǎo)線輸電。2008年以來，我國頻繁發(fā)生 大氣覆冰氣象造成的電網(wǎng)覆冰事故。為防止電力線路出現(xiàn)覆冰斷線、倒桿塔和覆冰閃絡(luò)等 事故，輸配電線路防除冰技術(shù)研究已全面展開，并取得了長足進(jìn)展。目前電網(wǎng)覆冰防治的研 究工作主要集中在單根導(dǎo)線的覆冰物理性狀和覆冰積累生長，以及臨界融冰電流計(jì)算等方 面，對分裂導(dǎo)線的覆冰防治工作已逐步開展研究。分裂導(dǎo)線因其傳輸電能的容量大，多應(yīng)用 于電網(wǎng)的主干線路，因此研究分裂導(dǎo)線的防冰除冰方法和技術(shù)手段十分重要。目前，應(yīng)用于 電網(wǎng)防冰和除冰最有效的技術(shù)手段是焦耳熱融冰法。直流融冰和交流融冰都屬于焦耳熱融 冰范疇。利用焦耳熱效應(yīng)提高導(dǎo)線發(fā)熱量的方式有兩種：1)加大流經(jīng)導(dǎo)線的電流；2)增大 導(dǎo)線直流電阻。但目前采用的防冰除冰技術(shù)都會影響線路正常供電，且無論采用何種焦耳 熱融冰技術(shù)，都需解決一下幾個關(guān)鍵問題：（1)在氣象條件和覆冰電力線路參數(shù)既定的條 件下，融冰電流如何選擇；（2)融冰過程會對覆冰導(dǎo)線和電網(wǎng)系統(tǒng)造成怎樣影響；（3)融冰 需要的電源容量是否足夠大。當(dāng)風(fēng)速、環(huán)境溫度等氣象條件和覆冰導(dǎo)線參數(shù)一定時，融冰電 源容量和覆冰導(dǎo)線升溫都是由施加的融冰電流決定的，所以上述問題的解決可歸結(jié)為如何 確定和選擇融冰電流。目前，國內(nèi)外融冰電流的選擇方式主要有二種：（1)融冰現(xiàn)場試驗(yàn)和 風(fēng)洞試驗(yàn)；（2)融冰過程物理數(shù)學(xué)模型。導(dǎo)線覆冰融化過程是一個物理相變的動態(tài)過程，因 此建立完整和準(zhǔn)確的物理數(shù)學(xué)模型準(zhǔn)確地描述環(huán)境參數(shù)、導(dǎo)線參數(shù)和融冰電流的關(guān)系十分 復(fù)雜，現(xiàn)有的模型都是建立在一定假設(shè)的條件下，推導(dǎo)出的公式適用范圍很小，計(jì)算結(jié)果誤 差較大，不能指導(dǎo)實(shí)際融冰操作使用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的分裂導(dǎo)線防冰除冰技術(shù)會影響線路正常供電的 問題，提供一種分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法。
[0004] 本發(fā)明所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法為：在相鄰的分裂導(dǎo)體間設(shè)置絕緣 間隔棒，在每根分裂導(dǎo)體上設(shè)置融冰支路開關(guān)，對其中一根分裂導(dǎo)體進(jìn)行融冰操作時，保持 該分裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)閉合，并斷開其他分裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)，融冰支路輸 送全部負(fù)荷電流。
[0005] 上述方法的融冰電流通過以下步驟獲得：
[0006] 步驟一、建立融冰功率三角形
[0007] 在平面直角坐標(biāo)系PxOPy內(nèi)建立等腰直角三角形，該等腰直角三角形即所述的融 冰功率三角形，該融冰功率三角形的三個頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為（〇,〇)、（p，0)和（p，p,+Ps)，其中 P為融冰輸入功率，已為覆冰吸收功率，即覆冰體升溫和融化所需的總功率，Ps為導(dǎo)線升溫 P +P 和環(huán)境損失功率，則sp^ =tg45 ;
[0008] 步驟二、設(shè)Pq為起始功率，且0<?。<?，在匕軸上取一點(diǎn)（PQ，0)，由點(diǎn)（PQ，0)、 (P，0)和（P，Pr)構(gòu)成的直角三角形中，斜邊與匕軸的夾角為α，則P=PQ+Pr/tga，其中， 〇V, -80+V0S-ΔΤ pr=7^T=-一^--，Vs為單位長度導(dǎo)線覆冰總體積，V3為單位長度導(dǎo)線覆冰融U.24tU.24t 化部分體積，ΛT為覆冰溫升，t為融冰時間。
[0009] 步驟三、根據(jù)步驟二中的P值計(jì)算融冰電流I:

【權(quán)利要求】
1. 分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：在相鄰的分裂導(dǎo)體間設(shè)置絕緣間隔 棒，在每根分裂導(dǎo)體上設(shè)置融冰支路開關(guān)，對其中一根分裂導(dǎo)體進(jìn)行融冰操作時，保持該分 裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)閉合，并斷開其他分裂導(dǎo)體上的融冰支路開關(guān)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：所述的融冰 支路開關(guān)為220KV戶外GW7型隔離開關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：該方法的融 冰電流通過以下步驟獲得： 步驟一、建立融冰功率三角形 在平面直角坐標(biāo)系PxOPy內(nèi)建立等腰直角三角形，該等腰直角三角形即所述的融冰功 率三角形，該融冰功率三角形的三個頂點(diǎn)坐標(biāo)分別為（〇,〇)、（P，〇)和（P，P^Ps)，其中P為 融冰輸入功率，為覆冰吸收功率，即覆冰體升溫和融化所需的總功率，Ps為導(dǎo)線升溫和環(huán)
步驟二、設(shè)Pq為起始功率，且0<PQ<P，在Px軸上取一點(diǎn)（PQ，0)，由點(diǎn)（P Q，0)、（P， 〇)和（P，P,)構(gòu)成的直角三角形中，斜邊與匕軸的夾角為a，則P = PQ+P,/tga，其中，
,Vs為單位長度導(dǎo)線覆冰總體積，V 3為單位長度導(dǎo)線覆冰融 化部分體積，A T為覆冰溫升，t為融冰時間。 步驟三、根據(jù)步驟二中的P值計(jì)算融冰電流I :
其中，Rt為溫度TC時導(dǎo)線電阻，單位Q。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：所述的單位 長度導(dǎo)線覆冰總體積Vs通過下式獲得： Vs = 0. 7854 (D+d) (D-d) 其中，D為覆冰體直徑，d為導(dǎo)線直徑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：所述的單位 長度導(dǎo)線覆冰融化部分體積V3通過下式獲得：
其中，R為覆冰體半徑，r為導(dǎo)線半徑，△為導(dǎo)線與未融化冰的間隙。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：氣溫為Ttl、風(fēng) 速為Va的環(huán)境下，任意融冰時間下的起始功率通過以下方法獲得：在氣溫為Ttl、風(fēng)速為V a的 環(huán)境下，采用經(jīng)濟(jì)電流對分裂導(dǎo)線的一根導(dǎo)體進(jìn)行除冰，并測量起始功率和融冰時間，該起 始功率與融冰時間的乘積為常數(shù)，通過該常數(shù)獲得氣溫為Ttl、風(fēng)速為Va的環(huán)境下，任意融冰 時間下的起始功率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：tga = 0?851。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：tga = 0.678。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的分裂導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)電流防冰除冰方法，其特征在于：tga = 0?478。
【文檔編號】H02G7/16GK104332928SQ201410669465
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月20日
【發(fā)明者】劉剛, 姜世金, 陳永輝, 趙學(xué)增, 周麗濱, 李軍, 劉勇軍, 孫福軍, 田偉, 劉建軍, 遲連道 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司佳木斯供電公司, 黑龍江工業(yè)學(xué)院, 哈爾濱工業(yè)大學(xué)