一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置的製作方法

2023-09-16 21:05:30

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製作方法
技術領域：
本實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，屬於高壓 輸電系統領域。
技術背景隨著全球氣候變化，大範圍的氣象災害在世界範圍內頻繁發生。北歐和北 美地區多次遭遇大範圍冰雪災害事故。近年來，我國也頻頻發生重大冰害事故。繼2005年全國大面積冰害事故後，2008年1月，我國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，並影響f通 信、交通、旅遊等相關行業，給國民經濟帶來了巨大損失。在抗擊冰害期魄， 我國各有關方面採用了一些融冰方法，但這些方法的應用受到氣象條件、運碑亍 條件、網架結構和技術因素等很多因素限制，實施難度較大，可借鑑的成功#5 驗和案例很少，技術上並不完善。國外相關科研機構在電力線除冰領域取得了一定成果。目前，國內外提出 的防冰除冰方法約有30餘種，主要分為加熱融冰、機械除冰和自然脫冰等幾類， 應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.輸電線路導線覆冰的國內外 研究現狀.高電壓技術,2003,30(1):6-10.)，理論上成立，受線路網架結構限制， 有些線路不具備實施條件。融冰需停電進行，運行方式複雜，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整和控制。調負融冰(參見蔣興良，張麗華.輸電線路除冰防冰技術綜述.高電壓技 術，1997,23(l):73-77.，以及參見山霞，舒乃秋.關於架空輸電線除冰措施的研 究.高電壓技術，2006，32(4):25-27.)，在輻射型供電網架中無法實施，最大負荷 是一定的，負荷調整不了。在環型供電網架中有實施條件，需解環運行方能進 行負荷調整，但負荷不好調整和控制，對正常供電有影響，實施調度比較困難，操作量大。直流電流融冰(參見常浩，石巖，殷威揚，等.交直流線路融冰技術研究.電網技術，2008， 32(5):1-6.)，直流融冰在500kV超高壓直流輸電系統已試驗成 功，並得到推廣應用(參見張輝,韓學山,王豔玲.架空輸電線路運行載流量分析. 電網技術,2008，32(14):31 -35.，以及參見馬玉龍，徐玲玲，石巖,等.三廣直流 工程融冰運行方式仿真試驗.電網技術，2008， 32(19): 22-25.)。該技術在交流 系統中也得到應用，但存在功率消耗大，融冰時不僅融冰線路要停電，而且還 要消耗15萬千瓦至20萬千瓦的融冰功率，相當於一個中等城市的供電負荷， 增加其他線路負荷壓力，對電網影響較大。同時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償融冰技術，已在220kV和500kV 交流線路中應用，但技術和經濟可行性有待進一步完善。上述熱融冰方法技術上存在一定局限性，有待進一步完善，為了克服上述 問題，有人提出了電容補償電感調負融冰方法(參見劉剛，趙學增，陳永輝， 等.電容補償電感調負融冰方法.電網技術，2008， 32(S2):99-102.)，克服了短 路融冰的瓶頸問題，但同時也存在大容量可調電感沒有成型設備，採用電容補 償電感調負融冰方法設備投資大等問題。實用新型內容本實用新型的目的是解決採用電容補償電感調負融冰方法存在大容量可調 電感沒有成型設備，設備投資大的問題，提供了一種在輸電線路末端注入無功 電流的融冰裝置。本實用新型包括第一隔離開關和第二隔離開關，輸電線路的兩端分別設置 第一隔離開關和第二隔離開關，它還包括近端融冰隔離開關、遠端融冰隔離開 關和無功補償裝置，無功補償裝置與近端融冰隔離開關的一端相連，第一隔離 開關和輸電線路近端的連接點與融冰隔離開關的另一端相連，第二隔離開關和 輸電線路遠端的連接點與遠端融冰隔離開關的一端相連，遠端融冰隔離開關的 另一端與遠端變壓器副邊母線相連。本實用新型的優點(1) 融冰線路不受線路長度限制，融冰時不用進行短路電流計算和考慮阻抗 匹配確定線路短路位置及對線路進行三相短路工作。(2) 融冰時對運行電網沒有衝擊，不會產生覆冰脫落時導線舞動發生相間短 路事故，不產生電網電壓下降問題，安全性、穩定性好。(3) 融冰時線路不需短路，需要容量小，損失消耗電能少。(4) 本實用新型裝置為大多變電站原有設備，所需成本極低，經濟效益好。(5) 適應現行的以地(區)市級電業局、省局、網局行政區域劃分的管理模式。適應現行調度管理模式、運行方式。不違反現行的有關規定，實施起來不受現 行規定、規程制約。可以各地(區)市級電業局為單位，各自安排所管轄線路的融 冰工作。由省局、省調協調相鄰地(區)市級局有關配合問題，責任劃分清楚，任 務明確，利於融冰工作的開展和實施，利於電網安全穩定運行。

圖1是本實用新型的結構示意圖，圖2 圖5是實施方式二的四個具體實施例。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結合圖1說明本實施方式，本實施方式包括第一隔 離開關1和第二隔離開關2，輸電線路的兩端分別設置第一隔離開關1和第二隔離開關2，它還包括近端融冰隔離開關3、遠端融冰隔離開關4和無功補償裝置 5，無功補償裝置5與近端融冰隔離開關3的一端相連，第一隔離開關1和輸電 線路近端的連接點與融冰隔離開關3的另一端相連，第二隔離開關2和輸電線 路遠端的連接點與遠端融冰隔離開關4的一端相連，遠端融冰隔離開關4的另 一端與遠端變瑪器副邊母線相連。
具體實施方式
二下面結合圖2 圖5說明本實施方式，本實施方式與實施 方式一的不同之處在於，無功補償裝置5採用電容器、電容器組或靜止無功補 償器SVC，其它組成和連接關係與實施方式一相同。所述輸電線路指兩個變電站之間的輸電線路，本實施方式中所述無功補償裝置5採用並聯在近端變電站母線上的電容器、電容器組或靜止無功補償器SVC，即將近端變電站本來用於改善功率因數的無功補償裝置5連接到遠端變電站中，用於輸電線路的融冰，這樣，不需再增加專用融冰設備，如可調電抗器，直流整流調壓裝置等。節省資金、人力、物力。無功補償裝置5也可以採用獨立的設備，並設置在近端變電站內。 第一隔離開關1連接在近端變壓器副邊母線上，第二隔離開關2連接在遠端變壓器原邊母線上。工作原理電流電壓隨著時間按正弦規律作周期變化的交流電力系統與直流系統相 比，交流系統中除有功電源和有功負荷外，還伴有感性元件和容性元件。當交 流電力系統處於運行狀態，電流通過感性元件和容性元性時，其感性容量鄰容 性容量與有功電源和有功負荷一樣也處在某一平衡狀態。按有功電源和^ 力負 荷的存在形式，把感性容量視作無功負荷，把容性容量視作無功電源。交流電 力系統就可看成為有功電源負荷和無功電源負荷兩個並存且不可分割的電力系統。藉助功率因數把有功系統和無功系統有機地聯繫起來，作為一個整體a有 功系統運行是傳輸和消耗能源，無功系統運行是保持電力系統的電壓水平，維 持系統的穩定和供電質量。為提高電網傳輸能力，降低線路損失，電網中裝設並聯無功補償裝置5 (電 容器、電容器組或svc)，補充無功電流。這樣設置能改善電網的功率因數，既 而降低了輸電線路的損耗。調整無功補償裝置5的補償容量，可以改變輸電線 路中總負荷電流的大小。為了達到提高電網利用率，改善後的功率因數一般在 0.6至0.95之間，功率因數越大，輸電線路中負荷電流越大，當補償無功電流達 到過補償狀態時，輸電線路中負荷電流會更大，很大程度的提升輸電線路的溫 度，可以利用其對輸電線路進行融冰，過剩的無功電流經輸電線路送入電網。電網在正常運行中，為降低線損保證最佳經濟效益，嚴格控制過補償，要 求無功補償就地平衡，不允許無功倒送。在電網抗冰災時期，為確保線路不發 生覆冰倒杆、倒塔事故，應採取積極措施。比較而言，並聯電容補償無功電流的輸電線路融冰方法對線路影響小，比短路融冰法安全。本實用新型技術方案能解決融冰過程中伴隨的許多難題，簡化輸電線路融 冰操作。利用無功電流對線路融冰，其關鍵技術在於如何使無功電流注入融冰 線路再送入電網。本實用新型採用在融冰線路末端輸入無功電流的方法，以解 決這一關鍵問題，給出對線路融冰的條件。無功電流融冰原理接線的特徵是將無功補償裝置5接在線路末端。目前我國220kV及以下各級電網變電站電容補償容量配置，是按供用電規則要求配置 裝設在變電站母線上。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%。下面結合圖2 圖5給出的四個具體的實施例說明本實用新型裝置裔t/JC的 過程圖2和圖3所示雙線雙變供電網架是220kV經近端的三繞組變壓器^成兩 組電壓等級的二次側，均為66kV，融冰線路為兩條66kV的輸電線路，遠端的 變壓器將66kV變成10kV，本實施例適用於輸電線路的導線截面積在 80 mm2 ~250 mm2之間的導線融冰，即大截面積的導線融冰。如導線截面積在80mm2以下，則可利用10kV母線上並聯的無功補償裝置， 10kV母線上自身並聯的無功補償裝置(如電容器組)的容量比66kV母線上並 聯的電容器組的容量等級低，因此，輸電線路的導線截面積小於80mn^時，利 用10kV母線上自身並聯的無功補償裝置即可完成輸電線路的融冰。雙線雙變供電網架設置兩條輸電線路，每條輸電線路的融冰方法一樣，以 其中一條為例進行說明，需融冰輸電線路上設置的第一隔離開關1和第二隔離 開關2處於閉合狀態，無功補償裝置5如採用並聯在近端變電站母線上的電容 器、電容器組或靜止無功補償器SVC (如圖3所示)，無功補償裝置5此時的作 用是改善功率因數。近端融冰隔離開關3和遠端融冰隔離開關4處於斷開狀態^ 無功補償裝置5也可以採用獨立的電容器、電容器組或靜止無功補償器SVC， 並設置在近端變電站內，如圖2所示。當輸電線路需要融冰時，將需融冰的輸電線路停電，另一條輸電線路正常 供電，即採用的方案是對兩條輸電線路分別融冰，對一條輸電線路融冰時，把 需融冰的輸電線路從電網上斷開，另一條輸電線路正常工作，需融冰的輸電線 路融冰完成後，恢復其供電，再將另一條輸電線路從電網上斷開進行融冰。本 實用新型方法融冰時不影響其它線路正常供電，特別是用於融冰線路電壓相同 的無功電流融冰時，線路不需要切除供電負荷可照常供電。對一條輸電線路進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1和第二隔離開關2，將需融冰輸電線路從電網上斷開。無功補償裝置5 如採用並聯在近端變電站母線上的電容器、電容器組或靜止無功補償器SVC，先將無功補償裝置5從近端母線上斷開，然後，將近端融冰隔離開關3和遠端 融冰隔離開關4閉合，這樣，將線路末端的無功補償裝置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，從無功補償裝置5流經近端融冰隔離 開關3、需融冰輸電線路、遠端融冰隔離開關4和斷路器，並注入10kV母線， 現在是無功過補償狀態，電流變大，需融冰輸電線路升溫，達到融冰的效果。 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架是220kV經近端的三繞組變壓器變成兩 組電壓等級的二次側，均為35kV，融冰線路為兩條35kV的輸電線路，遠端的 變壓器將35kV變成10kV，其它原理與圖2、圖3的相同。對220kV輸電線路進行融冰時，在雙線雙變終端變電站，實施和接線方法 同圖2 圖5所示的相同。圖2 圖5是雙線雙變供電網架結構，本實用新型方 法也適用其它網架結構，對^OkV環形電網進行融冰時，在單環網架下進行線 路融冰時需解環進行，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，注意考慮和計算電網潮流分布 情況。在雙環供電網架下進行融冰，需將融冰線路停電，可只解開一個環，對另 一個環進行融冰，同時應考慮電網潮流分布情況。
權利要求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(1)和第二隔離開關(2)，輸電線路的兩端分別設置第一隔離開關(1)和第二隔離開關(2)，其特徵在於，它還包括近端融冰隔離開關(3)、遠端融冰隔離開關(4)和無功補償裝置(5)，無功補償裝置(5)與近端融冰隔離開關(3)的一端相連，第一隔離開關(1)和輸電線路近端的連接點與融冰隔離開關(3)的另一端相連，第二隔離開關(2)和輸電線路遠端的連接點與遠端融冰隔離開關(4)的一端相連，遠端融冰隔離開關(4)的另一端與遠端變壓器副邊母線相連。
2、根據權利要求1所述的一種在輸電線路末端注入無功電流的融冰裝置， 其特徵在於，無功補償裝置(5)採用電容器、電容器組或靜止無功補償器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，屬於高壓輸電系統領域，本實用新型的目的是解決採用電容補償電感調負融冰方法存在大容量可調電感沒有成型設備，設備投資大的問題。本實用新型的輸電線路的兩端分別設置第一隔離開關和第二隔離開關，它還包括近端融冰隔離開關、遠端融冰隔離開關和無功補償裝置，無功補償裝置與近端融冰隔離開關的一端相連，第一隔離開關和輸電線路近端的連接點與融冰隔離開關的另一端相連，第二隔離開關和輸電線路遠端的連接點與遠端融冰隔離開關的一端相連，遠端融冰隔離開關的另一端與遠端變壓器副邊母線相連。本實用新型用於高壓線路融冰。
文檔編號H02J3/18GK201383657SQ20092009992
公開日2010年1月13日 申請日期2009年5月21日 優先權日2009年5月21日
發明者剛 劉, 劉子軍, 劉志平, 姜世金, 巖 梁, 棟 王, 王久玲, 趙學增, 陳永輝 申請人:雞西電業局;哈爾濱工業大學;劉 剛