基于調速直流電的直流融冰方法

基于調速直流電的直流融冰方法

0配網線路融冰2008年初，湖南電網遭受了嚴重的冷凍災害。10~35kV城配網共損壞斷路器101臺,變壓器10臺,刀閘62組,電流互感器82臺,電壓互感器45臺,蓄電池13組,龍門架15個,避雷器11支,電纜4根。10kV線路累計倒斷桿63036基,斷線47898處15304km,損壞配變3380臺,低壓線路倒斷桿330450基,斷線367673處39575km。2009年初,邵陽隆回縣小沙江地區(qū)、益陽安化縣以及常德石門縣壺瓶山、太平地區(qū)發(fā)生覆冰,且結冰迅速,本次冰災造成倒桿、斷線、配變損壞,引發(fā)大面積停電事故。文獻[3-11]對高壓輸電線路的融冰方法進行了較深入的研究,但無一涉及到配網線路的融冰。當主網線路融冰后,配網線路的覆冰同樣直接影響正常供電。目前,抗擊配網線路的冰災,主要途徑是對導線進行人工除冰,人工除冰存在諸多局限性,無法迅速有效地實現(xiàn)除冰,這種嚴峻局面給我們提出了一個不可回避的問題:在災害發(fā)生時如何通過經濟實用的融冰方法實現(xiàn)配網線路的融冰工作是急待研究解決的問題。針對上述問題,迫切需要研究配網線路融冰技術及裝置,以適應目前配網線路融冰的需要,為克服配網冰凍災害提供一種切實有效的解決辦法。本文通過統(tǒng)計分析湖南部分地區(qū)配網線路的型號、長度,經過融冰電壓等計算,提出了基于調壓整流的直流融冰方法,并研制了移動式融冰裝置,解決了2km以內長度的任意線型配網線路的融冰問題。1定容轉換融冰方法配網線路的構成極其復雜,其導線截面積不等。在使用線型復雜的同時,整個網絡是由很多段長度不等的線路拼接而成。統(tǒng)計湖南電網部分地區(qū)的配網線路,出現(xiàn)的線型主要有LGJ-240、LGJ-185、LGJ-150、LGJ-120、LGJ-95、LGJ-70、LGJ-50和LGJ-35。其中以LGJ-70和LGJ-50為主,線路長度主要集中在2km以內,占該部分地區(qū)配網線路總數(shù)的65%,如圖1所示。以滿足2km線路長度的融冰進行計算:式中:Umin為最小融冰電壓;Umax為最大融冰電壓;Imin為線路的最小融冰電流;Imax為線路的最大融冰電流;l為線路的長度,取2km;r為線路的單位長度電阻。系數(shù)1.5表示融冰方式為線路兩并一串;系數(shù)2表示融冰方式為線路兩相串聯(lián)。依據公式(1)和公式(2),可以計算得出配電網絡線路2km融冰結果如表1所示。由表1可知,所有出現(xiàn)的線型以2km的線路長度進行計算融冰時所需的直流融冰電壓取值范圍為198~878V,融冰所需電壓低。為了滿足0~2km不同型號線路的融冰,本文提出基于調壓整流的直流融冰方法,其原理如圖2所示。其原理是利用380V電源作為輸入,通過三相調壓器調壓后,引入不可控6脈波整流器將交流轉換成合適大小的直流電流輸出到配網線路上,使導線發(fā)熱,從而達到融冰的目的。該方法為了擴展配網線路的融冰范圍,不可控6脈波整流器的輸入采用調壓器進行調壓以無級調節(jié)直流輸出電壓從而滿足不同長度配網線路的融冰需求。2基于波動和壓縮性的自動直冰裝置2.1接觸式配網線路直流融冰裝置研制配網線路覆冰受典型微地形微氣象特征的影響,一條線路可能只有少數(shù)幾個檔距覆冰,需要融冰的線路較短,且長度差異較大。針對這種情況,本文研制了基于調壓整流的移動式配網線路直流融冰裝置。需要融冰時,將裝置運至覆冰地點進行融冰。此方式機動靈活,可較好地滿足線路分段融冰的需求。為方便獲取電源,移動式配網線路直流融冰裝置采用發(fā)電機提供融冰電源,圖3所示為移動式配網線路直流融冰裝置原理圖。移動式配網線路直流融冰裝置由移動車輛、發(fā)電機、調壓器、不可控6脈波整流器及融冰電纜構成,可滿足長度2km以內配網線路的融冰工作。2.2可融冰線路長度根據表1的計算,配網線路線型差異明顯,優(yōu)先滿足使用最廣泛的LGJ-70和LGJ-50,選取350V輸出融冰電壓能夠滿足長度在2km以內的配網線路的融冰需求,相應的可融冰線路長度計算為:式中:Lmin為最短融冰距離;Lmax為最長融冰距離;Imin為線路的最小融冰電流;Imax為線路的最大融冰電流;UN為輸出融冰電壓,取350V;r為線路的單位長度電阻。系數(shù)1.5表示融冰方式為線路兩并一串;系數(shù)2表示融冰方式為線路兩相串聯(lián)。依據式(3)和式(4),可以計算出裝置在350V輸出電壓的情況下不同型號的導線可融冰線路長度,如表2所示。由表2可知,當輸出融冰電壓選取350V時,對LGJ-70和LGJ-50導線可融冰線路長度分別為1.101~2.350km和0.893~2.084km。采用三相調壓器降壓后,移動式直流融冰裝置可融冰線路長度見表3。由表3可知,采用調壓整流方式后,通過調節(jié)調壓器獲得合適的電壓值就能滿足任意線型長度0~2km的配網線路的融冰工作。根據以上計算,移動式配網線路直流融冰裝置選取額定輸出融冰電壓(即整流器額定輸出直流電壓)為350V,選取額定輸出直流電流為600A。3需要兩相串聯(lián)a相、c相串聯(lián)b相串聯(lián)a相融冰配網線路運行移動式配網線路直流融冰裝置實際融冰時,發(fā)電機、調壓器、整流器之間采用橡膠電纜進行電氣聯(lián)接。利用發(fā)電機提供380V融冰電源,整流器直流輸出端與待融冰線路采用絕緣電纜連接,絕緣電纜用T型線夾將掛接到需要融冰的配網線路首端,尾端使用短路線進行三相短接處理。根據配網線路的型號和長度可選擇將三相配網線路采取兩并一串(如A相與B相并聯(lián)再串聯(lián)C相)或者兩相串聯(lián)(如A相與B相串聯(lián))的融冰方式進行連接,如圖4所示,采用的是兩并一串(B相與C相并聯(lián)再串聯(lián)A相)的融冰方式,該融冰方式對A相進行融冰,A相融冰完成后,換相分別進行B相和C相融冰。采用兩相串聯(lián)的連接方式,如A相與C相串聯(lián),對A相和C相同時進行融冰,此時B相懸空,A、C相融冰結束后,換A相和B相串聯(lián)或B相和C相串聯(lián),對B相進行融冰。兩相串聯(lián)的接線方式只需進行一次換相,即可完成對三相配網線路的融冰工作。4流融冰方法研究配網覆冰倒桿斷線后,直接對人民的生產和生活造成嚴重的損失和不便。針對配網線路線型復雜