專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電網(wǎng)輸電線路直流融冰技術(shù)，尤其是一種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法。
背景技術(shù)：
冰災(zāi)的威脅一直是電力系統(tǒng)工業(yè)界竭力應(yīng)對的一大技術(shù)難題。近年來，隨著全球氣候條件變化，低溫雨雪冰凍天氣在我國南方、華中、華北地區(qū)頻繁出現(xiàn)，多次導(dǎo)致我國各省輸電線路大面積、長時間停運(yùn)，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生活造成巨大損失。為了防止這種情況的再次出現(xiàn)，2008年冰災(zāi)后，我國電力科技工作者自主進(jìn)行了直流融冰技術(shù)及裝置的研發(fā)，成功研發(fā)出了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大功率直流融冰裝置，主要包括帶專用整流變壓器、不帶專用整流變壓器和車載移動式等多種型式，進(jìn)而在全國進(jìn)行了推廣應(yīng)用。2009年 2011年冰期，僅南方電網(wǎng)內(nèi)已經(jīng)安裝的19套直流融冰裝置均發(fā)揮了重大作用，對IlOkV以 上線路進(jìn)行直流融冰共計(jì)234次，其中500kV交流線路40余次，充分發(fā)揮了直流融冰裝置的威力。但由于目前融冰僅針對架空線路，無法對架空地線(包括0PGW)進(jìn)行融冰，覆冰對電網(wǎng)造成的危害依然無法徹底消除，因覆冰造成的輸電線路架空地線(含0PGW)斷線、造成電網(wǎng)通信中斷的事故仍有發(fā)生。例如，對于部分超高壓線路，雖然通過對架空導(dǎo)線進(jìn)行融冰，解除了因覆冰導(dǎo)致的導(dǎo)線斷線、倒塔危險，但由于地線覆冰無法得到解決，在對導(dǎo)線融冰后，導(dǎo)線因冰荷減輕，弧垂減小而上升，而地線則因?yàn)槌掷m(xù)覆冰弧垂增加而下降，再加上地線上冰凌懸掛，極易造成導(dǎo)地線之間絕緣距離不夠，使得在對線路進(jìn)行停電融冰后重投時，出現(xiàn)頻繁跳閘，甚至無法投運(yùn)的尷尬局面，嚴(yán)重削弱了輸電線路融冰效果。對于架空地線而言，由于其架設(shè)特點(diǎn)及所使用導(dǎo)體特性與架空導(dǎo)線有很大不同，使得對架空地線直流融冰技術(shù)研究變得困難，其主要難點(diǎn)可概括為以下兩個方面
為保證防雷效果，架空線路多采用分段絕緣、單點(diǎn)接地方式架設(shè)，而光纖復(fù)合架空地線(OPGff)由于通信的特殊性及纖芯接續(xù)的需要，一般采用逐塔接地方式架設(shè)。這樣一來，由于地線與鐵塔之間不絕緣，直流電源接入地線后，無法如架空導(dǎo)線一般，使直流電流僅通過導(dǎo)體形成回路，達(dá)到融冰目的。而逐級進(jìn)行融冰對于長距離架空線路不具備實(shí)際操作可行性。因此，需要對地線進(jìn)行全絕緣改造，以得到與架空導(dǎo)線一致的導(dǎo)體特性。然而，由于地線電阻較大，如果采取在地線全絕緣改造后，將地線在末端短接，然后融冰，所需要的融冰裝置輸出電壓較高，從而不得不提高地線絕緣等級，而地線絕緣等級的提高，意味著地線的防雷效果的顯著下降和改造成本的增加，同時，融冰裝置輸出電壓的升高，也會帶來融冰裝置造價的升高，以上原因，最終，導(dǎo)致地線融冰方案無法實(shí)現(xiàn)。因此需要有合理的解決方式，來降低地線電阻，以減小融冰裝置輸出直流電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能有效降低待融冰地線等效電阻的方法。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是這樣的
一種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，包括
將需融冰地線進(jìn)行全絕緣改造的步驟，將全絕緣改造后的地線至多保留一個接地點(diǎn)；將地線分為η段，每條地線段中包含I條地線或I條以上相互平行且兩端對齊的地線；將屬于同一地線段所有地線的其中一端短接在一起作為該地線段的一端，將屬于同一地線組所有地線的另一端短接在一起作為該地線段另一端的步驟；
將所有地線段的一端接到導(dǎo)線一上，將所有地線段另一端接到導(dǎo)線二上的步驟；將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)一與導(dǎo)線一連接的步驟；
將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)二與導(dǎo)線二連接的步驟；
開啟直流融冰裝置進(jìn)行融冰的步驟。
優(yōu)選地,所述對地線全絕緣改造的方法包括
利用耐張絕緣子將地線與鐵塔絕緣的步驟；
在耐張絕緣子兩端設(shè)置導(dǎo)電體的步驟，所述兩端的導(dǎo)電體之間為放電間隙；
將鐵塔兩邊的地線一一對應(yīng)進(jìn)行短接的步驟。優(yōu)選地,所述對地線全絕緣改造的方法還包括將全絕緣改造后的地線的末端--接地的步驟。優(yōu)選地，所述耐張絕緣子的長度及放電間隙的長度應(yīng)滿足a.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在線路工頻感應(yīng)電壓作用下不被擊穿；b.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在融冰電壓的作用下不被擊穿；c.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在雷擊時可靠擊穿。優(yōu)選地，確定η取值的方法包括
設(shè)定一個η值初始值；
計(jì)算η取初始值時，連接在直流融冰裝置兩個輸出接入點(diǎn)之間的待融冰線路的等效電阻R的步驟；
計(jì)算融冰電壓U的步驟；融冰時，確定每條并聯(lián)支路上的電流I，直流融冰裝置輸出電流為并聯(lián)支路數(shù)量mX I ；m=地線段地線數(shù)量Xn ;融冰電壓U=mX IXR ；
判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值若未超過，η取該初始值；若融冰電壓超過設(shè)定的閾值，則增加η值并重新計(jì)算等效電阻R及融冰電壓U，并判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值，以此類推直到電壓U小于設(shè)定的閾值。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)地線的任意次并聯(lián)，從而使得地線直流融冰時等效電阻大大減小，直流融冰裝置輸出電壓減小，電流增加，融冰效果得到了有效改善；
2.使用本發(fā)明的技術(shù)方案，在地線全絕緣改造后，將地線一端接地，使得地線絕緣水平降低，保證了地線改造后的防雷效果，降低了全絕緣改造費(fèi)用；
3.對于長線路地線，可以將整體線路分成若干部分，再采取本發(fā)明逐一對每一部分線路分別融冰，而不需要增加地線直流融冰裝置輸出容量，降低了地線直流融冰裝置造價，同時使得地線直流融冰方式更加靈活。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖I是將地線段中的地線兩端短路的接線方式。圖2是將地線分為I段的并聯(lián)方式。圖3是將地線分為2段的并聯(lián)方式。圖4是將地線分為4段的并聯(lián)方式。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。 現(xiàn)有輸電電路的地線是分?jǐn)嘟^緣的，輸電線路上任意兩個鐵塔將地線分成獨(dú)立的一段，各段之間的地線是相互絕緣的，每段地線通過鐵塔接地。全絕緣改造是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，其作法是將線路上每個鐵塔上連接的兩段地線與鐵塔分離，并用耐張絕緣子將鐵塔與其兩邊的地線連接，這時鐵塔在線路中只起到了固定、架線的作用，不再起將地線接地的作用；再將鐵塔兩邊的地線短接，這樣線路上原來分段絕緣的地線連成了一整條長地線。實(shí)際上，線路上的地線不是單根的，一般是雙地線，這樣在連接每段地線的時候，鐵塔兩邊的地線是一一對應(yīng)短接的，最后形成兩條相互平行且兩端對齊的長地線。為了防止雷擊，在長地線的末端(不連接直流融冰裝置的另一端)接地，當(dāng)?shù)鼐€為多根時，將這多根地線分別接地。另外，在連接地線與鐵塔的耐張絕緣子兩端還設(shè)有導(dǎo)電金屬，兩個導(dǎo)電金屬之間的間隙為放電間隙，顧名思義，在發(fā)生雷擊時，放電間隙被擊穿，兩個導(dǎo)電金屬導(dǎo)電，將雷電經(jīng)地線、鐵塔引向大地。實(shí)際融冰時，都是在冬季進(jìn)行，且融冰時間只持續(xù)2個多小時，融冰時出現(xiàn)打雷天氣的可能性很小，因此將地線一端接地及設(shè)置放電間隙并不是必要的。為了防止雷擊、確保融冰順利進(jìn)行，所述耐張絕緣子的長度及放電間隙的長度應(yīng)滿足以下3個條件a.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在線路工頻感應(yīng)電壓作用下不被擊穿；b.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在融冰電壓的作用下不被擊穿；c.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在雷擊時可靠擊穿。一般情況下,耐張絕緣子長度為200 450mm,放電間隙為20 120mm。一種實(shí)現(xiàn)地線融冰接線方法，包括步驟
101.將需融冰地線進(jìn)行全絕緣改造，至多在地線一端保留一個接地點(diǎn)；
102.將地線人為的分為η段，一般斷開點(diǎn)選取在鐵塔處，將鐵塔兩邊短接在一起的地線絕緣開，每條地線段中包含I條地線或I條以上相互平行且兩端對齊的地線；η為等于O的自然數(shù)；
103.將屬于同一地線段所有地線的其中一端短接在一起作為該地線段的一端，將屬于同一地線組所有地線的另一端短接在一起作為該地線段另一端；
104.將所有地線段的一端接到導(dǎo)線一上，將所有地線段另一端接到導(dǎo)線二上；105.將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)一與導(dǎo)線一連接；106.將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)二與導(dǎo)線二連接的步驟；
107.開啟直流融冰裝置進(jìn)行融冰的步驟。所述導(dǎo)線為輸電線路中任選出的兩條，利用導(dǎo)線作為連接各個地線并聯(lián)支路的匯流線，實(shí)現(xiàn)地線的多次并聯(lián)，直流融冰裝置的輸出電流先通過一條導(dǎo)線，而后分流到各地線并聯(lián)支路中，最后電流在另一條導(dǎo)線中匯集，流回直流融冰裝置。電流在導(dǎo)線與地線中做功發(fā)熱，將線路上覆蓋的冰層融化，達(dá)到融冰的目的。確定η取值的方法包括步驟
1021.設(shè)定一個η值初始值；如η=2；
1022.計(jì)算η取2時，連接在直流融冰裝置兩個輸出接入點(diǎn)之間的待融冰線路的等效電阻R; 1023.確定融冰時每條并聯(lián)支路上的電流I，直流融冰裝置輸出電流為并聯(lián)支路數(shù)量mX I ；m=地線段地線數(shù)量Xn ；
1024.計(jì)算融冰電壓U=mXIXR ;
1025.判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值若未超過，η取2;若融冰電壓超過設(shè)定的閾值，則增加η值，如η取4，并重新計(jì)算等效電阻R及融冰電壓U，并判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值，以此類推直到電壓U小于設(shè)定的閾值，將使得融冰電壓U不超過設(shè)定閾值的分段數(shù)量作為η的取值。實(shí)施例I :圖2，示出的是將地線分為I段的并聯(lián)接線示意圖。當(dāng)η為I時，只需將該地線段中相互平行兩端基本對齊的若干地線在始端和末端短接，并在始端將導(dǎo)線I與地線始端短接點(diǎn)相連，在末端將導(dǎo)線2與地線末端短接點(diǎn)相連。圖中標(biāo)注導(dǎo)線“ + 處為直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)。在不考慮導(dǎo)線電阻(導(dǎo)線電阻相對于地線電阻可以忽略不計(jì))，且地線段中為兩根地線的情況下，假設(shè)每根地線電阻為r，等效電阻r/2。由于融冰時，每條地線支路上的電流為i，因此融冰裝置輸出電流為2i，融冰裝置輸出電壓為u=ir，顯然輸出電壓減小2倍。實(shí)施例2 :圖3列出了 η為2時的線路結(jié)構(gòu)。當(dāng)η為2時，接線實(shí)現(xiàn)過程為將地線在1/2處分成兩段(兩段間絕緣)，將每一地線段中相互平行兩端基本對齊的若干地線在始端和末端短接，并將每個地線段的始端與導(dǎo)線I相連，將在每個地線段的末端與導(dǎo)線2相連。圖中標(biāo)注導(dǎo)線“ + 處為融冰裝置輸出接入點(diǎn)。每段地線段中單根地線的電阻為r/2,r的定義與實(shí)施例I中的一樣，為一整條單根地線的等效電阻。在不考慮導(dǎo)線電阻，且地線段中為兩根地線的情況下，分段且并聯(lián)后地線等效電阻為r/8。可見，按照實(shí)施例2的方式將地線分段且并聯(lián)后等效電阻為實(shí)施例I的1/4。融冰時，每條地線支路上的融冰電流是額定的，因此在實(shí)施例2中各地線支路上的電流是仍然為i，直流融冰裝置輸出電流為4i，輸出電壓為u=ir/2，相比實(shí)施例I，實(shí)施例2的輸出電流增大2倍，輸出電壓縮小2倍。實(shí)施例3 :如圖4，當(dāng)η為4時，接線實(shí)現(xiàn)過程為將地線分成4段(各段間絕緣)，將每一地線段中相互平行兩端基本對齊的若干地線在始端和末端短接，并將每個地線段的始端與導(dǎo)線I相連，將在每個地線段的末端與導(dǎo)線2相連。圖中標(biāo)注導(dǎo)線“ + 處為融冰裝置輸出接入點(diǎn)。每段地線段中單根地線的電阻為r/4，r的定義與實(shí)施例I中的一樣，在不考慮導(dǎo)線電阻，且地線段中為兩根地線的情況下，將地線分為4段并且并聯(lián)的等效電阻r/32,為實(shí)施例I的1/16。直流融冰裝置輸出電流為8i，輸出電壓為u=ir/4，相比實(shí)施例1，實(shí)施例3的輸出電流增大4倍,輸出電壓縮小4倍。此接線方法可推廣至任意交流電壓等級線路地線直流融冰。當(dāng)?shù)鼐€為單根時，則融冰方法去掉將每個地先段中的地線兩端短接的步驟。對于直流融冰裝置輸出電壓為 ±5kV ±30kV時，地線分段一般彡8。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.ー種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，其特征在于，包括 將需融冰地線進(jìn)行全絕緣改造的步驟，將全絕緣改造后的地線至多保留ー個接地點(diǎn)；將地線分為n段，每條地線段中包含I條地線或I條以上相互平行且兩端對齊的地線；將屬于同一地線段所有地線的其中一端短接在一起作為該地線段的一端，將屬于同一地線組所有地線的另一端短接在一起作為該地線段另一端的步驟； 將所有地線段的一端接到導(dǎo)線ー上，將所有地線段另一端接到導(dǎo)線ニ上的步驟；將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)一與導(dǎo)線ー連接的步驟； 將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)ニ與導(dǎo)線ニ連接的步驟； 開啟直流融冰裝置進(jìn)行融冰的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，其特征在于，所述對地線全絕緣改造的方法包括 利用耐張絕緣子將地線與鐵塔絕緣的步驟； 在耐張絕緣子兩端設(shè)置導(dǎo)電體的步驟，所述兩端的導(dǎo)電體之間為放電間隙； 將鐵塔兩邊的地線一一對應(yīng)進(jìn)行短接的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，其特征在干，所述對地線全絕緣改造的方法還包括將全絕緣改造后的地線的末端一一接地的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，其特征在干，所述耐張絕緣子的長度及放電間隙的長度應(yīng)滿足a.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在線路エ頻感應(yīng)電壓作用下不被擊穿；b.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在融冰電壓的作用下不被擊穿；c.耐張絕緣子及放電間隙的長度應(yīng)在雷擊時可靠擊穿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法，其特征在于，確定n取值的方法包括 設(shè)定ー個n值初始值； 計(jì)算n取初始值時，連接在直流融冰裝置兩個輸出接入點(diǎn)之間的待融冰線路的等效電阻R的步驟； 計(jì)算融冰電壓U的步驟；融冰時，確定每條并聯(lián)支路上的電流I，直流融冰裝置輸出電流為并聯(lián)支路數(shù)量mX I ；m=地線段地線數(shù)量Xn ;融冰電壓U=mX IXR ； 判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值若未超過，n取該初始值；若融冰電壓超過設(shè)定的閾值，則增加n值并重新計(jì)算等效電阻R及融冰電壓U，并判斷融冰電壓U是否超過設(shè)定的閾值，以此類推直到電壓U小于設(shè)定的閾值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)換流站地線直流融冰的接線方法,涉及電網(wǎng)輸電線路直流融冰技術(shù),旨在是提供一種能有效降低待融冰地線等效電阻的方法。本發(fā)明技術(shù)要點(diǎn)包括將需融冰地線進(jìn)行全絕緣改造的步驟，將全絕緣改造后的地線至多保留一個接地點(diǎn)；將地線分為n段，每條地線段中包含1條地線或1條以上相互平行且兩端對齊的地線；將屬于同一地線段所有地線的其中一端短接在一起作為該地線段的一端，將屬于同一地線組所有地線的另一端短接在一起作為該地線段另一端的步驟；將所有地線段的一端接到導(dǎo)線一上，將所有地線段另一端接到導(dǎo)線二上的步驟；將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)一與導(dǎo)線一連接的步驟；將直流融冰裝置輸出接入點(diǎn)二與導(dǎo)線二連接的步驟等。
文檔編號H02G7/16GK102856869SQ20121031342
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者吳怡敏, 鄒家勇, 馮小明, 余波, 鄭勇, 劉正道, 張映幀, 李龍才, 周德才, 嚴(yán)可為, 尹大千, 蔡德江, 朱大鵬 申請人:中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計(jì)院