基于調(diào)速直流電的直流融冰方法

0配網(wǎng)線路融冰2008年初，湖南電網(wǎng)遭受了嚴(yán)重的冷凍災(zāi)害。10~35kV城配網(wǎng)共損壞斷路器101臺(tái),變壓器10臺(tái),刀閘62組,電流互感器82臺(tái),電壓互感器45臺(tái),蓄電池13組,龍門(mén)架15個(gè),避雷器11支,電纜4根。10kV線路累計(jì)倒斷桿63036基,斷線47898處15304km,損壞配變3380臺(tái),低壓線路倒斷桿330450基,斷線367673處39575km。2009年初,邵陽(yáng)隆回縣小沙江地區(qū)、益陽(yáng)安化縣以及常德石門(mén)縣壺瓶山、太平地區(qū)發(fā)生覆冰,且結(jié)冰迅速,本次冰災(zāi)造成倒桿、斷線、配變損壞,引發(fā)大面積停電事故。文獻(xiàn)[3-11]對(duì)高壓輸電線路的融冰方法進(jìn)行了較深入的研究,但無(wú)一涉及到配網(wǎng)線路的融冰。當(dāng)主網(wǎng)線路融冰后,配網(wǎng)線路的覆冰同樣直接影響正常供電。目前,抗擊配網(wǎng)線路的冰災(zāi),主要途徑是對(duì)導(dǎo)線進(jìn)行人工除冰,人工除冰存在諸多局限性,無(wú)法迅速有效地實(shí)現(xiàn)除冰,這種嚴(yán)峻局面給我們提出了一個(gè)不可回避的問(wèn)題:在災(zāi)害發(fā)生時(shí)如何通過(guò)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的融冰方法實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)線路的融冰工作是急待研究解決的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,迫切需要研究配網(wǎng)線路融冰技術(shù)及裝置,以適應(yīng)目前配網(wǎng)線路融冰的需要,為克服配網(wǎng)冰凍災(zāi)害提供一種切實(shí)有效的解決辦法。本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析湖南部分地區(qū)配網(wǎng)線路的型號(hào)、長(zhǎng)度,經(jīng)過(guò)融冰電壓等計(jì)算,提出了基于調(diào)壓整流的直流融冰方法,并研制了移動(dòng)式融冰裝置,解決了2km以內(nèi)長(zhǎng)度的任意線型配網(wǎng)線路的融冰問(wèn)題。1定容轉(zhuǎn)換融冰方法配網(wǎng)線路的構(gòu)成極其復(fù)雜,其導(dǎo)線截面積不等。在使用線型復(fù)雜的同時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)是由很多段長(zhǎng)度不等的線路拼接而成。統(tǒng)計(jì)湖南電網(wǎng)部分地區(qū)的配網(wǎng)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(zhǎng)度主要集中在2km以內(nèi),占該部分地區(qū)配網(wǎng)線路總數(shù)的65%,如圖1所示。以滿足2km線路長(zhǎng)度的融冰進(jìn)行計(jì)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(zhǎng)度,取2km;r為線路的單位長(zhǎng)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(jù)公式(1)和公式(2),可以計(jì)算得出配電網(wǎng)絡(luò)線路2km融冰結(jié)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(zhǎng)度進(jìn)行計(jì)算融冰時(shí)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(hào)線路的融冰,本文提出基于調(diào)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(guò)三相調(diào)壓器調(diào)壓后,引入不可控6脈波整流器將交流轉(zhuǎn)換成合適大小的直流電流輸出到配網(wǎng)線路上,使導(dǎo)線發(fā)熱,從而達(dá)到融冰的目的。該方法為了擴(kuò)展配網(wǎng)線路的融冰范圍,不可控6脈波整流器的輸入采用調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)直流輸出電壓從而滿足不同長(zhǎng)度配網(wǎng)線路的融冰需求。2基于波動(dòng)和壓縮性的自動(dòng)直冰裝置2.1接觸式配網(wǎng)線路直流融冰裝置研制配網(wǎng)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(gè)檔距覆冰,需要融冰的線路較短,且長(zhǎng)度差異較大。針對(duì)這種情況,本文研制了基于調(diào)壓整流的移動(dòng)式配網(wǎng)線路直流融冰裝置。需要融冰時(shí),將裝置運(yùn)至覆冰地點(diǎn)進(jìn)行融冰。此方式機(jī)動(dòng)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(dòng)式配網(wǎng)線路直流融冰裝置采用發(fā)電機(jī)提供融冰電源,圖3所示為移動(dòng)式配網(wǎng)線路直流融冰裝置原理圖。移動(dòng)式配網(wǎng)線路直流融冰裝置由移動(dòng)車(chē)輛、發(fā)電機(jī)、調(diào)壓器、不可控6脈波整流器及融冰電纜構(gòu)成,可滿足長(zhǎng)度2km以內(nèi)配網(wǎng)線路的融冰工作。2.2可融冰線路長(zhǎng)度根據(jù)表1的計(jì)算,配網(wǎng)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(zhǎng)度在2km以內(nèi)的配網(wǎng)線路的融冰需求,相應(yīng)的可融冰線路長(zhǎng)度計(jì)算為:式中:Lmin為最短融冰距離;Lmax為最長(zhǎng)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(zhǎng)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(jù)式(3)和式(4),可以計(jì)算出裝置在350V輸出電壓的情況下不同型號(hào)的導(dǎo)線可融冰線路長(zhǎng)度,如表2所示。由表2可知,當(dāng)輸出融冰電壓選取350V時(shí),對(duì)LGJ-70和LGJ-50導(dǎo)線可融冰線路長(zhǎng)度分別為1.101~2.350km和0.893~2.084km。采用三相調(diào)壓器降壓后,移動(dòng)式直流融冰裝置可融冰線路長(zhǎng)度見(jiàn)表3。由表3可知,采用調(diào)壓整流方式后,通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器獲得合適的電壓值就能滿足任意線型長(zhǎng)度0~2km的配網(wǎng)線路的融冰工作。根據(jù)以上計(jì)算,移動(dòng)式配網(wǎng)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(wǎng)線路運(yùn)行移動(dòng)式配網(wǎng)線路直流融冰裝置實(shí)際融冰時(shí),發(fā)電機(jī)、調(diào)壓器、整流器之間采用橡膠電纜進(jìn)行電氣聯(lián)接。利用發(fā)電機(jī)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(wǎng)線路首端,尾端使用短路線進(jìn)行三相短接處理。根據(jù)配網(wǎng)線路的型號(hào)和長(zhǎng)度可選擇將三相配網(wǎng)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(jìn)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(duì)A相進(jìn)行融冰,A相融冰完成后,換相分別進(jìn)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(duì)A相和C相同時(shí)進(jìn)行融冰,此時(shí)B相懸空,A、C相融冰結(jié)束后,換A相和B相串聯(lián)或B相和C相串聯(lián),對(duì)B相進(jìn)行融冰。兩相串聯(lián)的接線方式只需進(jìn)行一次換相,即可完成對(duì)三相配網(wǎng)線路的融冰工作。4流融冰方法研究配網(wǎng)覆冰倒桿斷線后,直接對(duì)人民的生產(chǎn)和生活造成嚴(yán)重的損失和不便。針對(duì)配網(wǎng)線路線型復(fù)雜