农配网直流融冰装置及其应用.pdf

第 3 3卷第 6期 湖南电力 H U N A N E L E C T R I C P 0 WE R 2 0 1 3年 1 2月 d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 0 1 9 8 2 0 1 3 0 6 0 0 7 农配网直流融冰装置及其应用 谭艳军 。黄华峰 r，李波 方针 一 。张红先 ， ( 1 国网湖南省电力公 司电力科学研 究院，湖南 长沙 4 1 0 0 0 7 ： 2 国家电 网公 司输 变 电设 备 防冰减 灾技 术重点 实验 室 ，湖 南 长 沙 4 1 0 0 0 7 ) 摘要 ：结合农配网线路的特点，研 究适合于农配网线路的融冰方法与装置。根据农配 网不同线路所制定的融冰方法，研制适合 于农配网长线路 、短线路和超短线路的直流融 冰装置 ，提 高农配网线路抵御雨雪冰冻灾害的能力，并对融冰装置进行 了现场试运。 关键词 ：衣配网；融冰方法；直流融冰装置 ；雨雪冰冻；灾害 中图分类号 ：T M 7 5 2 5 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 8 0 1 9 8 ( 2 0 1 3 ) 0 6 0 0 2 0 0 4 DC i c e m e l t i n g de v i c e a nd i t s a pp l i c a t i o n f o r r ur a l d i s t r i bu t i o n n e t wo r k T A N Y a n j a n 一，H U A N G Hu a f e n g ，L I B o ，F A N G Z h e n 一，Z H A N G H o n g x i a n ( 1 S t a t e G r i d H u n a n E l e c t ri c P o w e r C o r p o r a t i o n R e s e a r c h I n s t i t u t e ， C h a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ， C h i n a ； 2 P o w e r T r a n s mi s s i o n a n d D i s t r i b u t i o n E q u i p me n t s An t i i c i n g a n d Re d u c i n g d i s a s t e r T e c h n o l o g y K e y L a b o r a t o r y o f S t a t e G r i d ， C h ang s h a 4 1 0 0 0 7 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： I c e - me l t i n g me t h o d a n d i c e me l t i n g d e v i c e s u i t a b l e f o r l U r d d i s t r i t mt i o n n e t wo r k l i n e s a r e r e s e a r c h e d i n t h i s p a p e r a c e o t x t i n g t o t h e c h a r a c t e ri s t i c s o f r u r a l d i s t r i b u t i o n n e t w o r k l i n e s T h r e e t y p e s o f DC i c e me l t i n g d e v i c e s s u i t a b l e f o r l o n g c i r c u i t ， s h o r t c i r c u i t a n d v e r y s h o r t c i r c u i t o f r u r a l d i s t r i b u t i o n n e two r k a r e d e v e l o p e d a c c o r d i n g t o t h e i c e me lt i n g me t h o d of d i f f e r e n t rur a l d i s t r i b u t i o n n e t wo r k l i n e s Th e r e s e mc h of i c e me l t i n g me t h o d a n d t h e d e v e l o p me n t o f i c e me l t i n g d e v i c e i mp r o v e t h e a b i l i t y a g a i n s t t h e f r e e z i n g r a i n a n d s n o w d i s a s t e r f o r r u r a l d i s t r i b u t i o n n e two r k l i n e s ，At t h e e n d，o n s it e c o mmi s s i o n i n g t h e i c e me l t i n g d e v i c e s a r e s u c c e s s f u l l y c a r r i e d o u t Ke y wo r d s：ru r a l d i s t r i b u t i o n n e t w o r k；i c e - me l t i n g me t h o d；D C i c e me l t i n g d e v i c e ；f r e e z i n g r a i n a n d s n o w ；d i s a s t e r 农配网输电线路通常处于自然环境复杂的农村 ， 例如高寒山区等。由于农村地域广阔，与城配网相 比农配网输 电线路长度更长，数量更多，抗冰设计 强度相对较弱，更易遭受到冰冻灾害对输电线路的 侵害。 2 0 0 8 年初 。湖南电网遭受了 5 0年未遇的冰灾。 在这次冰冻灾害中3 5 k V及以下电压等级的农配网 输电线路损失惨重 ，如 3 5 k V变电站 4 3 8座 中，累 计有 1 9 2座变电站发生了母线停运或全站停运 。1 3 0 条线路倒塔 1 0 6 4基 ，变形 1 0 0 5基 ，导线断线或受 损 1 3 6 9处，地线断线或受损 2 9 6处 ，绝缘子掉串8 9 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 3 1 8 2 0 处 ；1 0 3 5 k V配网共损坏断路器 1 0 1台，变压器 1 O 台，刀闸 6 2组电流互感器 8 2台，电压互感器 4 5 台，蓄电池 1 3组，龙门架 1 5个，避雷器 l 1 支，电 缆 4根。l 0 k V线路累计倒断杆 6 3 0 3 6基 ，断线 4 7 8 9 8 处 1 5 3 04 k m损坏配变3 3 8 0 台，低压线路倒断 杆 3 3 0 4 5 0基。断线 3 6 7 6 7 3处 3 9 5 7 5 k m。 2 0 0 9年 2月 2 6日至 3月 4日地处 高寒山区 的小沙江地 区连续遭遇 持续 低温雨 水天气 北风 0 3 m s ，气 温一 直维 持在0 一 4 ，覆 冰达 到 3 0 n l m以上 ，且结冰迅 速。本次冰灾共造成 3 5 k V 线路倒杆 5基，1 0 k V线路共倒杆 2 1 9基；断线共 第 3 3卷第 6期 湖南电力 2 0 1 3年 1 2月 该装置首次提 出 “ 调压器调压+ 二极管整流” 的农配网线路融冰方法，由柴油发电机组供电。体 积小，移动方便，可对 2 5 k m及以下 ( 两边融冰 可实现 5 k m及以下线路全覆盖 )线路 进行融冰。 由于短距离融冰装置便于移动，可以有效解决对 山 区或跨江农配 网输 电线路 的融 冰难题 ：同时 为 了可以对不同长度 、不同型号的输 电线路进行直流 融冰 ，采用 “ 调压器+ 二极管整流器 ”的设计方案 后 ，可以大大提高农配 网短线路融冰装置的应用范 围和运行可靠性 方案 2 ：采用 1台交流发 电机提供融冰 电源 经不可控 6脉波整流器整流获得直流再对该直流 电源进行斩波控制其直流输 出大小。获取合适 的融 冰电源 ( 如图 5 ) 。 T - 1 - l 上 ： 10 L DC( 6 ( j I I L 1 一 l “ 。 b T 2 砭 I 整流部分滤波部分 斩波部分 线路负载 图5 方案 2 农配网短线路直流融冰装置原理图 该方案采用二极管不控整流后，利用 I G B T实 现对直流输出电压的斩波 ，通过控制 I G B T调制脉 冲的占空 比可 以实现融 冰装 置输 出直流 电压 的 可 调 。 方案 3 ：采用 1台输出可调交流发电机提供融 冰电源 经不可控 6脉波整流器整流获得直流融 冰 电源 ( 如图 6 ) 。 整流器 图6 方案 3农配网短线路直流融冰装置原理图 该方案利用新型输出可调发电机 ，控制交流输 出电压经不可控 6脉波整流器整流后实现融冰装置 输出直流电压的可调l l J 。 1 3 农配网便携式超短线路直流融冰装置 农配网便携式超短线路直流融冰装置主要解决 4 0 0 m左右农配网超短线路融冰难题 。由于线路长 度很短 ，所需融冰容量微小 。该装置可以设计为便 携式一体机 ，可以由2个人力搬运到指定位置进行 1 0 k V支线融冰作业 。该装置直流电流输 出有 3个 端子 ( 2个正极端子和 1个负极端子 ，如 图 7 ，图 2 2 8所示 ) ，通过电缆直接与待融冰架空线路相连接 ， 其 中 2 个正极输出为并联关系，针对不同长度和线 径可进行 “ 两相并联和另一相 串联”或 “ 两相 串 联 ”的融冰操作 为方便现场接线 ，设计了专用的三相快速接线 线夹和三相快速短路线夹，采用该线夹后，接人融 冰电源和对侧短接时 ，可直接挂接。减少了停 电接 线时间，免去 了复杂 的现场 接线操 作，改接线简 便、快捷，提高了融冰工作效率，保证了接线过程 中人身和设备的安全 ，避免了可能出现的人员触电 风险。 该装置采用中频发电机 ( 提高发电频率 ) ，发 电机的体积将下降，这是因为 ：发 电机的频率提高 以后 ，根据 电磁学原理。单位时间内的线圈中的磁 通量 ( 磁感应强度 B与面积 S的乘积 )的变化率 将提高 ，磁通量 的变化率 越大 感应 电势也 越大 ( 即电压越高) ，发 电