專利名稱：一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置，屬于高壓 輸電系統(tǒng)領(lǐng)域。
技術(shù)背景隨著全球氣候變化，大范圍的氣象災(zāi)害在世界范圍內(nèi)頻繁發(fā)生。北歐和北 美地區(qū)多次遭遇大范圍冰雪災(zāi)害事故。近年來，我國(guó)也頻頻發(fā)生重大冰害事故。繼2005年全國(guó)大面積冰害事故后，2008年1月，我國(guó)南方大部分省市遭遇了多 年未遇的惡劣冰雪天氣，輸電線路的覆冰事故造成了大面積停電，并影響f通 信、交通、旅游等相關(guān)行業(yè)，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來了巨大損失。在抗擊冰害期魄， 我國(guó)各有關(guān)方面采用了一些融冰方法，但這些方法的應(yīng)用受到氣象條件、運(yùn)碑亍 條件、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和技術(shù)因素等很多因素限制，實(shí)施難度較大，可借鑒的成功#5 驗(yàn)和案例很少，技術(shù)上并不完善。國(guó)外相關(guān)科研機(jī)構(gòu)在電力線除冰領(lǐng)域取得了一定成果。目前，國(guó)內(nèi)外提出 的防冰除冰方法約有30余種，主要分為加熱融冰、機(jī)械除冰和自然脫冰等幾類， 應(yīng)用較多的是加熱融冰方法，主要有以下幾種方法短路融冰(參見苑吉河，蔣興良，易輝，等.輸電線路導(dǎo)線覆冰的國(guó)內(nèi)外 研究現(xiàn)狀.高電壓技術(shù),2003,30(1):6-10.)，理論上成立，受線路網(wǎng)架結(jié)構(gòu)限制， 有些線路不具備實(shí)施條件。融冰需停電進(jìn)行，運(yùn)行方式復(fù)雜，操作量大，影響 面大，需要容量大。短路電流受電壓，線路阻抗制約很難調(diào)整和控制。調(diào)負(fù)融冰(參見蔣興良，張麗華.輸電線路除冰防冰技術(shù)綜述.高電壓技 術(shù)，1997,23(l):73-77.，以及參見山霞，舒乃秋.關(guān)于架空輸電線除冰措施的研 究.高電壓技術(shù)，2006，32(4):25-27.)，在輻射型供電網(wǎng)架中無法實(shí)施，最大負(fù)荷 是一定的，負(fù)荷調(diào)整不了。在環(huán)型供電網(wǎng)架中有實(shí)施條件，需解環(huán)運(yùn)行方能進(jìn) 行負(fù)荷調(diào)整，但負(fù)荷不好調(diào)整和控制，對(duì)正常供電有影響，實(shí)施調(diào)度比較困難，操作量大。直流電流融冰(參見常浩，石巖，殷威揚(yáng)，等.交直流線路融冰技術(shù)研究.電網(wǎng)技術(shù)，2008， 32(5):1-6.)，直流融冰在500kV超高壓直流輸電系統(tǒng)已試驗(yàn)成 功，并得到推廣應(yīng)用(參見張輝,韓學(xué)山,王艷玲.架空輸電線路運(yùn)行載流量分析. 電網(wǎng)技術(shù),2008，32(14):31 -35.，以及參見馬玉龍，徐玲玲，石巖,等.三廣直流 工程融冰運(yùn)行方式仿真試驗(yàn).電網(wǎng)技術(shù)，2008， 32(19): 22-25.)。該技術(shù)在交流 系統(tǒng)中也得到應(yīng)用，但存在功率消耗大，融冰時(shí)不僅融冰線路要停電，而且還 要消耗15萬(wàn)千瓦至20萬(wàn)千瓦的融冰功率，相當(dāng)于一個(gè)中等城市的供電負(fù)荷， 增加其他線路負(fù)荷壓力，對(duì)電網(wǎng)影響較大。同時(shí)需要直流電源和電力電子器件， 成本很高。交流線路直流短路兼無功靜止補(bǔ)償融冰技術(shù)，已在220kV和500kV 交流線路中應(yīng)用，但技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性有待進(jìn)一步完善。上述熱融冰方法技術(shù)上存在一定局限性，有待進(jìn)一步完善，為了克服上述 問題，有人提出了電容補(bǔ)償電感調(diào)負(fù)融冰方法(參見劉剛，趙學(xué)增，陳永輝， 等.電容補(bǔ)償電感調(diào)負(fù)融冰方法.電網(wǎng)技術(shù)，2008， 32(S2):99-102.)，克服了短 路融冰的瓶頸問題，但同時(shí)也存在大容量可調(diào)電感沒有成型設(shè)備，采用電容補(bǔ) 償電感調(diào)負(fù)融冰方法設(shè)備投資大等問題。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決采用電容補(bǔ)償電感調(diào)負(fù)融冰方法存在大容量可調(diào) 電感沒有成型設(shè)備，設(shè)備投資大的問題，提供了一種在輸電線路末端注入無功 電流的融冰裝置。本實(shí)用新型包括第一隔離開關(guān)和第二隔離開關(guān)，輸電線路的兩端分別設(shè)置 第一隔離開關(guān)和第二隔離開關(guān)，它還包括近端融冰隔離開關(guān)、遠(yuǎn)端融冰隔離開 關(guān)和無功補(bǔ)償裝置，無功補(bǔ)償裝置與近端融冰隔離開關(guān)的一端相連，第一隔離 開關(guān)和輸電線路近端的連接點(diǎn)與融冰隔離開關(guān)的另一端相連，第二隔離開關(guān)和 輸電線路遠(yuǎn)端的連接點(diǎn)與遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)的一端相連，遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)的 另一端與遠(yuǎn)端變壓器副邊母線相連。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)(1) 融冰線路不受線路長(zhǎng)度限制，融冰時(shí)不用進(jìn)行短路電流計(jì)算和考慮阻抗 匹配確定線路短路位置及對(duì)線路進(jìn)行三相短路工作。(2) 融冰時(shí)對(duì)運(yùn)行電網(wǎng)沒有沖擊，不會(huì)產(chǎn)生覆冰脫落時(shí)導(dǎo)線舞動(dòng)發(fā)生相間短 路事故，不產(chǎn)生電網(wǎng)電壓下降問題，安全性、穩(wěn)定性好。(3) 融冰時(shí)線路不需短路，需要容量小，損失消耗電能少。(4) 本實(shí)用新型裝置為大多變電站原有設(shè)備，所需成本極低，經(jīng)濟(jì)效益好。(5) 適應(yīng)現(xiàn)行的以地(區(qū))市級(jí)電業(yè)局、省局、網(wǎng)局行政區(qū)域劃分的管理模式。適應(yīng)現(xiàn)行調(diào)度管理模式、運(yùn)行方式。不違反現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定，實(shí)施起來不受現(xiàn) 行規(guī)定、規(guī)程制約?？梢愿鞯?區(qū))市級(jí)電業(yè)局為單位，各自安排所管轄線路的融 冰工作。由省局、省調(diào)協(xié)調(diào)相鄰地(區(qū))市級(jí)局有關(guān)配合問題，責(zé)任劃分清楚，任 務(wù)明確，利于融冰工作的開展和實(shí)施，利于電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2 圖5是實(shí)施方式二的四個(gè)具體實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括第一隔 離開關(guān)1和第二隔離開關(guān)2，輸電線路的兩端分別設(shè)置第一隔離開關(guān)1和第二隔離開關(guān)2，它還包括近端融冰隔離開關(guān)3、遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)4和無功補(bǔ)償裝置 5，無功補(bǔ)償裝置5與近端融冰隔離開關(guān)3的一端相連，第一隔離開關(guān)1和輸電 線路近端的連接點(diǎn)與融冰隔離開關(guān)3的另一端相連，第二隔離開關(guān)2和輸電線 路遠(yuǎn)端的連接點(diǎn)與遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)4的一端相連，遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)4的另 一端與遠(yuǎn)端變瑪器副邊母線相連。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖2 圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與實(shí)施 方式一的不同之處在于，無功補(bǔ)償裝置5采用電容器、電容器組或靜止無功補(bǔ) 償器SVC，其它組成和連接關(guān)系與實(shí)施方式一相同。所述輸電線路指兩個(gè)變電站之間的輸電線路，本實(shí)施方式中所述無功補(bǔ)償裝置5采用并聯(lián)在近端變電站母線上的電容器、電容器組或靜止無功補(bǔ)償器SVC，即將近端變電站本來用于改善功率因數(shù)的無功補(bǔ)償裝置5連接到遠(yuǎn)端變電站中，用于輸電線路的融冰，這樣，不需再增加專用融冰設(shè)備，如可調(diào)電抗器，直流整流調(diào)壓裝置等。節(jié)省資金、人力、物力。無功補(bǔ)償裝置5也可以采用獨(dú)立的設(shè)備，并設(shè)置在近端變電站內(nèi)。 第一隔離開關(guān)1連接在近端變壓器副邊母線上，第二隔離開關(guān)2連接在遠(yuǎn)端變壓器原邊母線上。工作原理電流電壓隨著時(shí)間按正弦規(guī)律作周期變化的交流電力系統(tǒng)與直流系統(tǒng)相 比，交流系統(tǒng)中除有功電源和有功負(fù)荷外，還伴有感性元件和容性元件。當(dāng)交 流電力系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)，電流通過感性元件和容性元性時(shí)，其感性容量鄰容 性容量與有功電源和有功負(fù)荷一樣也處在某一平衡狀態(tài)。按有功電源和^ 力負(fù) 荷的存在形式，把感性容量視作無功負(fù)荷，把容性容量視作無功電源。交流電 力系統(tǒng)就可看成為有功電源負(fù)荷和無功電源負(fù)荷兩個(gè)并存且不可分割的電力系統(tǒng)。借助功率因數(shù)把有功系統(tǒng)和無功系統(tǒng)有機(jī)地聯(lián)系起來，作為一個(gè)整體a有 功系統(tǒng)運(yùn)行是傳輸和消耗能源，無功系統(tǒng)運(yùn)行是保持電力系統(tǒng)的電壓水平，維 持系統(tǒng)的穩(wěn)定和供電質(zhì)量。為提高電網(wǎng)傳輸能力，降低線路損失，電網(wǎng)中裝設(shè)并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置5 (電 容器、電容器組或svc)，補(bǔ)充無功電流。這樣設(shè)置能改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，既 而降低了輸電線路的損耗。調(diào)整無功補(bǔ)償裝置5的補(bǔ)償容量，可以改變輸電線 路中總負(fù)荷電流的大小。為了達(dá)到提高電網(wǎng)利用率，改善后的功率因數(shù)一般在 0.6至0.95之間，功率因數(shù)越大，輸電線路中負(fù)荷電流越大，當(dāng)補(bǔ)償無功電流達(dá) 到過補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，輸電線路中負(fù)荷電流會(huì)更大，很大程度的提升輸電線路的溫 度，可以利用其對(duì)輸電線路進(jìn)行融冰，過剩的無功電流經(jīng)輸電線路送入電網(wǎng)。電網(wǎng)在正常運(yùn)行中，為降低線損保證最佳經(jīng)濟(jì)效益，嚴(yán)格控制過補(bǔ)償，要 求無功補(bǔ)償就地平衡，不允許無功倒送。在電網(wǎng)抗冰災(zāi)時(shí)期，為確保線路不發(fā) 生覆冰倒桿、倒塔事故，應(yīng)采取積極措施。比較而言，并聯(lián)電容補(bǔ)償無功電流的輸電線路融冰方法對(duì)線路影響小，比短路融冰法安全。本實(shí)用新型技術(shù)方案能解決融冰過程中伴隨的許多難題，簡(jiǎn)化輸電線路融 冰操作。利用無功電流對(duì)線路融冰，其關(guān)鍵技術(shù)在于如何使無功電流注入融冰 線路再送入電網(wǎng)。本實(shí)用新型采用在融冰線路末端輸入無功電流的方法，以解 決這一關(guān)鍵問題，給出對(duì)線路融冰的條件。無功電流融冰原理接線的特征是將無功補(bǔ)償裝置5接在線路末端。目前我國(guó)220kV及以下各級(jí)電網(wǎng)變電站電容補(bǔ)償容量配置，是按供用電規(guī)則要求配置 裝設(shè)在變電站母線上。在35kV和110kV變電站中，其容量一般取主變壓器容 量的15% 20%;在66kV變電站中，其容量一般取主變壓器容量的20% 30%; 220kV變電站一般取主變壓器容量的0% 30%。下面結(jié)合圖2 圖5給出的四個(gè)具體的實(shí)施例說明本實(shí)用新型裝置裔t(yī)/JC的 過程圖2和圖3所示雙線雙變供電網(wǎng)架是220kV經(jīng)近端的三繞組變壓器^成兩 組電壓等級(jí)的二次側(cè)，均為66kV，融冰線路為兩條66kV的輸電線路，遠(yuǎn)端的 變壓器將66kV變成10kV，本實(shí)施例適用于輸電線路的導(dǎo)線截面積在 80 mm2 ~250 mm2之間的導(dǎo)線融冰，即大截面積的導(dǎo)線融冰。如導(dǎo)線截面積在80mm2以下，則可利用10kV母線上并聯(lián)的無功補(bǔ)償裝置， 10kV母線上自身并聯(lián)的無功補(bǔ)償裝置(如電容器組)的容量比66kV母線上并 聯(lián)的電容器組的容量等級(jí)低，因此，輸電線路的導(dǎo)線截面積小于80mn^時(shí)，利 用10kV母線上自身并聯(lián)的無功補(bǔ)償裝置即可完成輸電線路的融冰。雙線雙變供電網(wǎng)架設(shè)置兩條輸電線路，每條輸電線路的融冰方法一樣，以 其中一條為例進(jìn)行說明，需融冰輸電線路上設(shè)置的第一隔離開關(guān)1和第二隔離 開關(guān)2處于閉合狀態(tài)，無功補(bǔ)償裝置5如采用并聯(lián)在近端變電站母線上的電容 器、電容器組或靜止無功補(bǔ)償器SVC (如圖3所示)，無功補(bǔ)償裝置5此時(shí)的作 用是改善功率因數(shù)。近端融冰隔離開關(guān)3和遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)4處于斷開狀態(tài)^ 無功補(bǔ)償裝置5也可以采用獨(dú)立的電容器、電容器組或靜止無功補(bǔ)償器SVC， 并設(shè)置在近端變電站內(nèi)，如圖2所示。當(dāng)輸電線路需要融冰時(shí)，將需融冰的輸電線路停電，另一條輸電線路正常 供電，即采用的方案是對(duì)兩條輸電線路分別融冰，對(duì)一條輸電線路融冰時(shí)，把 需融冰的輸電線路從電網(wǎng)上斷開，另一條輸電線路正常工作，需融冰的輸電線 路融冰完成后，恢復(fù)其供電，再將另一條輸電線路從電網(wǎng)上斷開進(jìn)行融冰。本 實(shí)用新型方法融冰時(shí)不影響其它線路正常供電，特別是用于融冰線路電壓相同 的無功電流融冰時(shí)，線路不需要切除供電負(fù)荷可照常供電。對(duì)一條輸電線路進(jìn)行融冰的具體操作為斷開需融冰輸電線路上的第一隔 離開關(guān)1和第二隔離開關(guān)2，將需融冰輸電線路從電網(wǎng)上斷開。無功補(bǔ)償裝置5 如采用并聯(lián)在近端變電站母線上的電容器、電容器組或靜止無功補(bǔ)償器SVC，先將無功補(bǔ)償裝置5從近端母線上斷開，然后，將近端融冰隔離開關(guān)3和遠(yuǎn)端 融冰隔離開關(guān)4閉合，這樣，將線路末端的無功補(bǔ)償裝置5投入到需融沐輸電 線路的融冰線路中，電流方向如圖所示，從無功補(bǔ)償裝置5流經(jīng)近端融冰隔離 開關(guān)3、需融冰輸電線路、遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)4和斷路器，并注入10kV母線， 現(xiàn)在是無功過補(bǔ)償狀態(tài)，電流變大，需融冰輸電線路升溫，達(dá)到融冰的效果。 另一條輸電線路的融冰過程同上所述。圖4和圖5所示雙線雙變供電網(wǎng)架是220kV經(jīng)近端的三繞組變壓器變成兩 組電壓等級(jí)的二次側(cè)，均為35kV，融冰線路為兩條35kV的輸電線路，遠(yuǎn)端的 變壓器將35kV變成10kV，其它原理與圖2、圖3的相同。對(duì)220kV輸電線路進(jìn)行融冰時(shí)，在雙線雙變終端變電站，實(shí)施和接線方法 同圖2 圖5所示的相同。圖2 圖5是雙線雙變供電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型方 法也適用其它網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，對(duì)^OkV環(huán)形電網(wǎng)進(jìn)行融冰時(shí)，在單環(huán)網(wǎng)架下進(jìn)行線 路融冰時(shí)需解環(huán)進(jìn)行，融冰線路需停電。其它接線方式及工作原理與圖2所示 的66kV線路相同。在融冰操作前和操作過程中，注意考慮和計(jì)算電網(wǎng)潮流分布 情況。在雙環(huán)供電網(wǎng)架下進(jìn)行融冰，需將融冰線路停電，可只解開一個(gè)環(huán)，對(duì)另 一個(gè)環(huán)進(jìn)行融冰，同時(shí)應(yīng)考慮電網(wǎng)潮流分布情況。
權(quán)利要求1、一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置，它包括第一隔離開關(guān)(1)和第二隔離開關(guān)(2)，輸電線路的兩端分別設(shè)置第一隔離開關(guān)(1)和第二隔離開關(guān)(2)，其特征在于，它還包括近端融冰隔離開關(guān)(3)、遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)(4)和無功補(bǔ)償裝置(5)，無功補(bǔ)償裝置(5)與近端融冰隔離開關(guān)(3)的一端相連，第一隔離開關(guān)(1)和輸電線路近端的連接點(diǎn)與融冰隔離開關(guān)(3)的另一端相連，第二隔離開關(guān)(2)和輸電線路遠(yuǎn)端的連接點(diǎn)與遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)(4)的一端相連，遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)(4)的另一端與遠(yuǎn)端變壓器副邊母線相連。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置， 其特征在于，無功補(bǔ)償裝置(5)采用電容器、電容器組或靜止無功補(bǔ)償器SVC。
專利摘要一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置，屬于高壓輸電系統(tǒng)領(lǐng)域，本實(shí)用新型的目的是解決采用電容補(bǔ)償電感調(diào)負(fù)融冰方法存在大容量可調(diào)電感沒有成型設(shè)備，設(shè)備投資大的問題。本實(shí)用新型的輸電線路的兩端分別設(shè)置第一隔離開關(guān)和第二隔離開關(guān)，它還包括近端融冰隔離開關(guān)、遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)和無功補(bǔ)償裝置，無功補(bǔ)償裝置與近端融冰隔離開關(guān)的一端相連，第一隔離開關(guān)和輸電線路近端的連接點(diǎn)與融冰隔離開關(guān)的另一端相連，第二隔離開關(guān)和輸電線路遠(yuǎn)端的連接點(diǎn)與遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)的一端相連，遠(yuǎn)端融冰隔離開關(guān)的另一端與遠(yuǎn)端變壓器副邊母線相連。本實(shí)用新型用于高壓線路融冰。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201383657SQ20092009992
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者剛 劉, 劉子軍, 劉志平, 姜世金, 巖 梁, 棟 王, 王久玲, 趙學(xué)增, 陳永輝 申請(qǐng)人:雞西電業(yè)局;哈爾濱工業(yè)大學(xué);劉 剛