[實用新型]大容量直流融冰裝置

有效

• 申請號: 200820067688.5
• 申請日: 2008-06-11
• 公開（公告）號: CN201282317Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發明（設計）人: 李澍森;吳夕科;陳曉燕;石延輝;左文霞;程軍照;李敏;桂朋林
• 申請（專利權）人: 國網武漢高壓研究院
• 主分類號: H02G7/16
• 分類號: H02G7/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

屬于電力輸電線路的融冰設備。

背景技術

輸電線路在冬季覆冰是電力系統的重大自然災害之一。因覆冰引起的供電中斷，甚至電網解列等事故后果通常極為嚴重，修復工作難度大、周期長。為解決這一嚴重威脅電力系統安全運行的難題，世界各國都投入了極大的人力物力進行研究。目前輸電線路除冰主要有熱力除冰、機械除冰、被動除冰等方法。因高壓輸電線路大多架設在荒郊野外、崇山峻嶺之間，一旦產生覆冰，就目前的技術水平而言，采用機械法除冰難以達到及時除冰的目的。因此熱力融冰仍是目前可行的常用方法。

熱力融冰采用交、直流電流均可，但實施上有很大的差別。采用交、直流電流熱力融冰的現有技術及其不足如下：

1、“三相短路融冰法”

“三相短路融冰法”是將融冰線路的一端三相短路接地，在另一端施加合適的融冰電源，由較大的短路電流加熱導線，使之達到融冰的溫度。三相短路融冰法原理示于圖1，若融冰電壓為U_R、三相輸電線路并聯阻抗為Z_L，則融冰電流I_R：

IR=URZL]]>

融冰電流I_R必須大于輸電線路的臨界覆冰電流、而小于線路的安全電流，因此必須選擇適當的融冰電壓。即必須提供合適的融冰電源。在電網中只有兩種途徑提供融冰電源。

(1)發電機組，借助發電機及勵磁設備，采用零起升流辦法提供直流電流給線路融冰。該方法所存在的問題是需要針對相應的線路聯結融冰專用設備，臨時改變發電機勵磁系統接線，融冰前期準備工作量大，實時性和快速性較差，而且僅適用于中、短距離的線路融冰。

(2)系統電源，即在變電站選合適的電壓等級作為融冰電源。由于U_R的限制，要得到合適大小的I_R，只能設法改變Z_L，常用的方法是將若干條輸電線路串接起來，以達到所要求的Z_L；因此三相短路融冰法往往需要停運多條線路，盡管有些線路并不需要融冰，因此會使多條線路停運，造成不必要的停電損失。

三相短路融冰法主要還存在如下弊端：

(1)實施三相短路融冰，需將包括融冰線路在內的所有融冰回路中架空輸電線停下來，融冰電源通常由系統提供，故只能采取沖擊合閘方式，在系統電壓較低、無功備用不足時可能會破壞系統穩定。

(2)融冰前期準備工作量很大，需要調度、運行、繼保等多個部門配合，影響正常生產；

(3)三相短路融冰耗電量大，一次融冰所需電量通常都在數萬kWh以上。

(4)該方法僅對220kV及以下電壓等級線路可行，由于融冰電源難以解決，對500kV及以上線路基本無法實施，即用較低電壓等級作融冰電源，所能融冰線路太短；采用高電壓等級，需要系統提供巨大的無功功率。例如對4×LGJ300、4×LGJ400、4×LGJ500三種500kV常用導線，施加不同等級電壓，滿足最小融冰電流條件下，所能融冰線路的長度及所需無功功率計算結果列于表1；

表1??線路長度及所需無功容量

注：上述三種500kV線路最小融冰電流分別取2.8kA、3.2kA、4.0kA；

計算表明，用35kV、220kV系統作為融冰電源，可融冰線路最長分別不超過25km、169km；而用500kV系統作融冰電源，線路長度基本可滿足要求，但需要系統提供2000Mvar以上的無功功率，一般變電站無法提供如此巨大的無功儲備。

綜上所述，三相短路融冰法無法滿足500kV輸電線路融冰需要，對較低的電壓等級融冰也存在問題。研究、計算表明，采用直流融冰技術則可克服以上弊端。

2、“直流融冰法”

由于500kV線路采用分裂導線，線路的分布電容大，而直流電阻只有交流阻抗的10％左右，交流短路融冰時，融冰電源需提供大量無功用于線路充電，作用于電阻發熱的部分相對很小。因此要得到同樣大小的融冰功率，采用直流電流融冰所需電源容量將小得多。