全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統的製作方法
2023-10-25 12:11:57 5
專利名稱：全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統的製作方法
技術領域：
本實用新型專利涉及了全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，屬於輸電網輸電線路直流融冰應用的創新技術。
背景技術：
低溫雨雪冰凍天氣引起的輸電線路覆冰是眾多國家電力系統所面臨的嚴重威脅之一，嚴重的覆冰會引起電網斷線、倒塔，導致大面積停電事故，也使得快速恢復送電變得非常困難。長期以來，冰災的威脅一直是電力系統工業界竭力應對的一大技術難題。1998年北美風暴給美加電網帶來了嚴重的影響，造成了範圍廣闊的電力中斷。2005年，低溫雨雪冰凍天氣曾給中國華中、華北電網造成嚴重的災害。2008年I月至2月，低溫雨雪冰凍天氣再次襲擊中國南方、華中、華東地區，導致貴州、湖南、廣東、雲南、廣西和江西等省輸電線路大面積、長時間停運，給國民經濟和人民生活造成巨大損失。前蘇聯自1972年開始使用二極體整流裝置融冰，後來採用可控矽整流裝置。俄羅斯直流研究院成功研製了 2個電壓等級的可控矽整流融冰裝置14kV(由11 kV交流母線供電)和50kV(由38. 5 kV交流母線供電)。14kV裝置的額定功率為14MW，50kV裝置的額定功率為50麗。50麗裝置於1994年在變電站投運，並成功應用於一條315 km長的IlOkV輸電線路的除冰。1998年北美冰災後，魁北克水電局與AREVA T&D公司投入2500萬歐元，合作開發了直流融冰裝置，並在魁北克電網的L6vis變電站安裝了一套直流融冰裝置，容量250MW,直流輸出電壓土 17. 4 kV，設計目的是對4條735kV和2條315kV線路進行融冰。該裝置2008年完成現場試驗，但至今未進行過實際融冰。2008年冰災後，中國電力科技工作者自主進行了直流融冰技術及裝置的研發，成功研發出了具有完全自主智慧財產權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，進而在全國進行了推廣應用。2009年-2011年冰期，僅南方電網內已經安裝的19套直流融冰裝置均發揮了重大作用，對IlOkV以上線路進行直流融冰共計234次，其中500kV交流線路40餘次，充分發揮了直流融冰裝置的威力。從目前直流融冰裝置在電網中的應用來看，直流融冰裝置直流側的融冰母線與融冰線路的連接(或隔離)、融冰線路短接(或隔離)一般通過人工方式實現，在融冰時，操作工人在融冰裝置所在變電站內現場利用工具和臨時短接線將融冰管母線與線路連接，然後在待融冰線路對側變電站將線路按要求將三相線路利用臨時短接線短接，連接和拆除過程中必須將線路轉為檢修狀態才能進行，由於線路掛點往往離地面較高，特別是對於500kV線路，線路掛點高度一般在20m以上，在人工操作時，不但耗時，且作業強度和難度很大。根據目前2009-211年現場實際應用經驗，人工接線時間要大於線路實際融冰時間，造成線路停運時間超過線路融冰時間兩倍以上，完成一條500kV線路融冰需要的時間超過10個小時，融冰效率受到嚴重影響。現有直流融冰裝置直流側的融冰母線與融冰線路的連接以及融冰線路對側短接採用人工臨時現場連接方式，存在線路停運時間長，危險性高，可靠性差等缺點。因此，必須有更好的解決融冰線路與直流融冰裝置連接和隔離的問題，縮短連接和隔離時間。本實用新型所提出全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統及其方法能夠較好的解決這一問題，可將一條500kV線路總融冰時間控制在4小時內。
發明內容本實用新型的目的是針對現有直流融冰系統及方法的不足，提供全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，實施融冰過程中不需要將輸電線路和直流融冰裝置轉為檢修狀態，該系統在實施輸電線路融冰過程中不需要人工臨時接線。本實用新型需要用到的設施和設備主要包括直流融冰裝置、轉換刀閘、與融冰線路連接的融冰接入刀閘和融冰短接刀閘、連接導線及金具。本實用新型設計合理，操作簡單，使用方便。本實用新型的技術方案是本實用新型的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，包括直流融冰裝置DI，直流側轉換刀閘SI、S2、S3和S4，融冰母線DB，融冰接入刀閘SA,需要融冰輸電線路TL，融冰短接刀閘SC，以及直流融冰裝置DI與及其所在變電站P站 內母線連接的斷路器QF、隔離刀閘K，輸電線路TL與P站交流母線連接的斷路器QFA、隔離刀閘KA，輸電線路TL與另一變電站Q站相應交流母線連接的斷路器QFB、隔離刀閘KB，直流側轉換刀閘SI和S2的一端短接後與直流融冰裝置DI負極相連，直流側轉換刀閘S3和S4一端短接後與直流融冰裝置DI正極相連；直流側轉換刀閘SI另一端與融冰母線DB中的A相連接，直流側轉換刀閘S2和S3另一端短接後與融冰母線DB中的B相連接，直流側轉換刀閘S4另一端與融冰母線DB中的C相連接；融冰接入刀閘SA的低壓側與融冰母線DB連接，融冰接入刀閘SA的高壓側與輸電線路TL連接；融冰短接刀閘SC的低壓側短接，融冰短接刀閘SC的高壓側與輸電線路TL連接。上述輸電線路TL與直流融冰裝置DI的連接和隔離通過融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC實現。上述直流融冰裝置DI採用兩個六脈動橋串聯結構時兩橋中點為直流融冰系統的唯一接地點，採用單個六脈動橋或用兩個六脈動橋並聯結構時直流融冰系統無接地點。 上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘或單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘構成。上述融冰短接刀閘SC中三個垂直伸縮式刀閘的低壓端短接，融冰接入刀閘SA中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓端不短接。上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用的垂直伸縮式刀閘包括高壓支持絕緣瓷瓶、低壓支持絕緣瓷瓶、操作絕緣瓷瓶、垂直開啟式主刀閘、靜觸頭、動觸頭、均壓環、高壓接線端子板、低壓接線端子板、主刀閘電動操作機構；所述高壓支持絕緣瓷瓶的頂端與均壓環的底面固定導電連接；所述高壓支持絕緣瓷瓶的頂面固定安裝有高壓接線端子板，均壓環的底面還固定安裝有靜觸頭，且靜觸頭、高壓接線端子板及均壓環之間為導電連接；低壓支持絕緣瓷瓶與操作瓷瓶等高、相互平行且上端相連；所述低壓支持絕緣瓷瓶頂端固定連接有所述低壓接線端子板與垂直開啟式主刀閘，低壓接線端子板與所述的垂直開啟式主刀閘下端之間為可導電固定連接，垂直開啟式主刀閘頂端與所述動觸頭之間為可導電固定連接；主刀閘電動操作機構與垂直開啟式主刀閘之間通過操作瓷瓶傳動連接；所述垂直開啟式主刀閘伸展後的長度能使動觸頭與靜觸頭接觸，所述垂直開啟式主刀閘未伸展時動觸頭與靜觸頭之間的距離滿足動觸頭與靜觸頭之間的絕緣水平與融冰線路電壓等級所要求的電力開關設備斷口的絕緣水平相同。上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC的低壓支持絕緣瓷瓶和操作絕緣瓷瓶的絕緣水平相同，高壓支持絕緣瓷瓶的絕緣水平遠高於低壓支持絕緣瓷瓶和操作絕緣瓷瓶的絕緣水平。上述高壓支持絕緣瓷瓶的長度滿足高壓支持絕緣瓷瓶的絕緣水平與融冰線路TL電壓等級所要求的對地絕緣水平相同；所述低壓支持絕緣瓷瓶和操作絕緣瓷瓶的長度滿足 其絕緣水平與直流融冰裝置融冰母線DB電壓等級所要求的對地絕緣水平相同。上述融冰短接刀閘SC中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓接線端子板通過連接母排和連接。全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統實用新型與現有技術相比，具有如下特點I)本實用新型操作方便，無需人工現場接線，無需使用工具，節省人力物力，同時避免了人工接線時可能帶來的人身傷害。2)本實用新型大大縮短融冰時的線路停運時間，本實用新型中的方法可將一條500kV線路總融冰時間控制在4小時內。通過倒閘操作動作完成融冰裝置的接入和斷開，線路不存在轉檢修時間，大大提高融冰效率。3)本實用新型可靠性高。人工臨時接線，可能由於不合理操作導致接入可靠性得不到保證，使得融冰無法順利進行，採用本方案實現自動接入，可靠性大大提高。4)本實用新型的融冰方法使用的主要設備為一組與融冰線路連接融冰接入刀閘和一組融冰短接刀閘，採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘或單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘實現，佔地較小，在已建好的變電站實施改造工程時，一般無需進行新的徵地，具備較好的實施可行性。
附圖I為全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統示意圖；附圖2為單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘正視示意圖；附圖3為單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘側視示意圖；附圖4為單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘正視圖示意圖；附圖5為單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘側視圖示意圖；附圖6為融冰短接刀閘採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘低壓側短接示意圖；附圖7為融冰短接刀閘採用三個單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘低壓側短接示意圖；附圖8為本實用新型全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統的融冰方法示意圖。
具體實施方式
本實用新型的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，包括直流融冰裝置DI，直流側轉換刀閘S1、S2、S3和S4，融冰母線DB，融冰接入刀閘SA，需要融冰輸電線路TL，融冰短接刀閘SC，以及直流融冰裝置DI與及其所在變電站P站內母線連接的斷路器QFJS離刀閘K，輸電線路TL與P站交流母線連接的斷路器QFA、隔離刀閘KA，輸電線路TL與另一變電站Q站相應交流母線連接的斷路器QFB、隔離刀閘KB，直流側轉換刀閘SI和S2的一端短接後與直流融冰裝置DI負極相連，直流側轉換刀閘S3和S4 一端短接後與直流融冰裝置DI正極相連；直流側轉換刀閘SI另一端與融冰母線DB中的A相連接，直流側轉換刀閘S2和S3另一端短接後與融冰母線DB中的B相連接，直流側轉換刀閘S4另一端與融冰母線DB中的C相連接；融冰接入刀閘SA的低壓側與融冰母線DB連接，融冰接入刀閘SA的高壓側與輸電線路TL連接；融冰短接刀閘SC的低壓側短接，融冰短接刀閘SC的高壓側與輸電線路TL連接。上述輸電線路TL與直流融冰裝置DI的連接和隔離通過融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC實現。上述直流融冰裝置DI採用兩個六脈動橋串聯結構時兩橋中點為直流融冰系統的唯一接地點，採用單個六脈動橋或用兩個六脈動橋並聯結構時直流融冰系統無接地點。上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘或單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘構成。上述融冰短接刀閘SC中三個垂直伸縮式刀閘的低壓端短接，融冰接入刀閘SA中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓接線端不短接。上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用的垂直伸縮式刀閘包括高壓支持絕緣瓷瓶I、低壓支持絕緣瓷瓶2、操作絕緣瓷瓶3、垂直開啟式主刀閘4、靜觸頭5、動觸頭6、均壓環7、高壓接線端子板8、低壓接線端子板9、主刀閘電動操作機構10 ;所述高壓支持絕緣瓷瓶I的頂端與均壓環7的底面固定導電連接；所述高壓支持絕緣瓷瓶I的頂面固定安裝有高壓接線端子板8，均壓環7的底面還固定安裝有靜觸頭5，且靜觸頭5、高壓接線端子板8及均壓環7之間為導電連接；低壓支持絕緣瓷瓶2與操作瓷瓶3等高、相互平行且上端相連；所述低壓支持絕緣瓷瓶2頂端固定連接有所述低壓接線端子板9與垂直開啟式主刀閘4，低壓接線端子板9與所述的垂直開啟式主刀閘4下端之間為可導電固定連接，垂直開啟式主刀閘4頂端與所述動觸頭6之間為可導電固定連接；主刀閘電動操作機構10與垂直開啟式主刀閘4之間通過操作瓷瓶3傳動連接；所述垂直開啟式主刀閘4伸展後的長度能使動觸頭6與靜觸頭5接觸，所述垂直開啟式主刀閘4未伸展時動觸頭6與靜觸頭5之間的距離滿足動觸頭6與靜觸頭5之間的絕緣水平與融冰線路電壓等級所要求的電力開關設備斷口的絕緣水平相同。上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC的低壓支持絕緣瓷瓶2和操作絕緣瓷瓶3的絕緣水平相同，高壓支持絕緣瓷瓶I的絕緣水平遠高於低壓支持絕緣瓷瓶2和操作絕緣瓷瓶3的絕緣水平。上述高壓支持絕緣瓷瓶I的長度滿足高壓支持絕緣瓷瓶I的絕緣水平與融冰線路TL電壓等級所要求的對地絕緣水平相同；所述低壓支持絕緣瓷瓶2和操作絕緣瓷瓶3的長度滿足其絕緣水平與直流融冰裝置融冰母線DB電壓等級所要求的對地絕緣水平相同。上述融冰短接刀閘SC中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓接線端子板(9)通過連接母排11和12連接[0039]本實用新型全過程利用倒閘操作實施的融冰方法，包括如下步驟I)將需要融冰的輸電線路TL轉換為熱備用狀態，即P站斷開輸電線路TL與P站母線連接的斷路器QFA，斷開與B站相應母線連接的斷路器QFB ；2)將需要融冰的輸電線路TL轉換為冷備用狀態，即P站斷開輸電線路TL與P站母線連接的隔離刀閘KA，斷開與B站相應母線連接的隔離刀閘KB ；3) P站合上輸電線路TL與直流融冰裝置DI連接的融冰接入刀閘SA，Q站合上與輸電線路連接的融冰短接刀閘SC，即輸電線路TL退出冷備用狀態，進入融冰狀態；4)合上直流側轉換刀閘SI和S3，確認S2和S4斷開；5)合上直流融冰裝置DI交流側隔離刀閘K和斷路器QF ；6)啟動直流融冰裝置DI，將直流電流升至輸電線路TL的設計融冰電流，等候A和B相導線覆冰脫落，即採用「一去一回」直流融冰模式實現A和B相導線串聯融冰，完成A和B相線路融冰後閉鎖直流融冰裝置DI ；7)直流融冰裝置DI閉鎖後啟動融冰模式切換邏輯，斷開直流側轉換刀閘S3，閉合直流側轉換刀閘S2和S4,即使得SI、S2和S4閉合，S3斷開，進入「二去一回」直流融冰模式，即A和B相導線並聯後再與C相導線串聯；8)啟動直流融冰裝置DI，將直流電流升至輸電線路TL的設計融冰電流，等候C相導線覆冰脫落，完成C相導線融冰後閉鎖直流融冰裝置DI ；9)斷開直流融冰裝置DI交流側斷路器QF和隔離刀閘K ；10)斷開直流側轉換開關SI、S2和S4，確認SI、S2、S3和S4斷開；IDP站斷開輸電線路TL與直流融冰裝置DI連接的融冰接入刀閘SA，Q站斷開與輸電線路TL連接的融冰短接刀閘SC，即輸電線路TL退出融冰狀態，進入冷備用狀態；12)將輸電線路TL轉換為熱備用狀態，即P站合上輸電線路TL與P站母線連接的隔離刀閘KA，B站合上與相應母線連接的隔離刀閘KB ；13)將輸電線路TL轉換為運行狀態，即A站合上輸電線路TL與P站母線連接的斷路器QFA後，Q站合上與相應母線連接的斷路器QFB。本實用新型與現有技術相比，具有如下特點I)本實用新型操作方便，無需人工現場接線，無需使用工具，節省人力物力，同時避免了人工臨時接線時可能帶來的人身傷害。2)本實用新型大大縮短融冰時的線路停運時間，本實用新型中的方法可將一條500kV線路總融冰時間控制在4小時內。通過倒閘操作動作完成融冰裝置的接入和斷開，線路不存在轉檢修時間，大大提高融冰效率。3)本實用新型可靠性高。人工臨時接線，可能由於不合理操作導致接入可靠性得不到保證，使得融冰無法順利進行，採用本方案實現自動接入，可靠性大大提高。4)本實用新型的融冰方法使用的主要設備為一組與融冰線路連接融冰接入刀閘和一組融冰短接刀閘，採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘或單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘實現，佔地較小，在已建好的變電站實施改造工程時，一般無需進行新的徵地，具備較好的實施可行性。
權利要求1.全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於包括直流融冰裝置DI，直流側轉換刀閘SI、S2、S3和S4，融冰母線DB，融冰接入刀閘SA，需要融冰輸電線路TL，融冰短接刀閘SC，以及直流融冰裝置DI與及其所在變電站P站內母線連接的斷路器QF、隔離刀閘K，輸電線路TL與P站交流母線連接的斷路器QFA、隔離刀閘KA，輸電線路TL與另一變電站Q站相應交流母線連接的斷路器QFB、隔離刀閘KB，直流側轉換刀閘SI和S2的一端短接後與直流融冰裝置DI負極相連，直流側轉換刀閘S3和S4 一端短接後與直流融冰裝置DI正極相連；直流側轉換刀閘SI另一端與融冰母線DB中的A相連接，直流側轉換刀閘S2和S3另一端短接後與融冰母線DB中的B相連接，直流側轉換刀閘S4另一端與融冰母線DB中的C相連接；融冰接入刀閘SA的低壓側與融冰母線DB連接，融冰接入刀閘SA的高壓側與輸電線路TL連接；融冰短接刀閘SC的低壓側短接，融冰短接刀閘SC的高壓側與輸電線路TL連接。
2.根據權利要求I所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述輸電線路TL與直流融冰裝置DI的連接和隔離通過融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC實現。
3.根據權利要求I所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述直流融冰裝置DI採用兩個六脈動橋串聯結構時兩橋中點為直流融冰系統的唯一接地點，採用單個六脈動橋或用兩個六脈動橋並聯結構時直流融冰系統無接地點。
4.根據權利要求I所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用三個單柱單臂垂直伸縮式隔離刀閘或單柱雙臂垂直伸縮式隔離刀閘構成。
5.根據權利要求I所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述融冰短接刀閘SC中三個垂直伸縮式刀閘的低壓端短接，融冰接入刀閘SA中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓端不短接。
6.根據權利要求I至5所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC採用的垂直伸縮式刀閘包括高壓支持絕緣瓷瓶(I)、低壓支持絕緣瓷瓶(2)、操作絕緣瓷瓶(3)、垂直開啟式主刀閘(4)、靜觸頭(5)、動觸頭(6)、均壓環(7)、高壓接線端子板(8)、低壓接線端子板(9)、主刀閘電動操作機構(10)；所述高壓支持絕緣瓷瓶(I)的頂端與均壓環(7)的底面固定導電連接；所述高壓支持絕緣瓷瓶(I)的頂面固定安裝有高壓接線端子板(8)，均壓環(7)的底面還固定安裝有靜觸頭(5)，且靜觸頭(5)、高壓接線端子板(8)及均壓環(7)之間為導電連接；低壓支持絕緣瓷瓶(2)與操作瓷瓶(3)等高、相互平行且上端相連；所述低壓支持絕緣瓷瓶(2)頂端固定連接有所述低壓接線端子板(9)與垂直開啟式主刀閘(4)，低壓接線端子板(9)與所述的垂直開啟式主刀閘(4)下端之間為可導電固定連接，垂直開啟式主刀閘(4)頂端與所述動觸頭(6)之間為可導電固定連接；主刀閘電動操作機構(10)與垂直開啟式主刀閘(4)之間通過操作瓷瓶(3)傳動連接；所述垂直開啟式主刀閘(4)伸展後的長度能使動觸頭(6)與靜觸頭(5)接觸，所述垂直開啟式主刀閘(4)未伸展時動觸頭(6)與靜觸頭(5)之間的距離滿足動觸頭(6)與靜觸頭(5)之間的絕緣水平與融冰線路電壓等級所要求的電力開關設備斷口的絕緣水平相同。
7.根據權利要求6所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述融冰接入刀閘SA和融冰短接刀閘SC的低壓支持絕緣瓷瓶(2)和操作絕緣瓷瓶(3)的絕緣水平相同，高壓支持絕緣瓷瓶(I)的絕緣水平遠高於低壓支持絕緣瓷瓶(2 )和操作絕緣瓷瓶(3)的絕緣水平。
8.根據權利要求6所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於上述高壓支持絕緣瓷瓶(I)的長度滿足高壓支持絕緣瓷瓶(I)的絕緣水平與融冰線路TL電壓等級所要求的對地絕緣水平相同；所述低壓支持絕緣瓷瓶(2)和操作絕緣瓷瓶(3)的長度滿足其絕緣水平與直流融冰裝置融冰母線DB電壓等級所要求的對地絕緣水平相同。
9.根據權利要求6所述的全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，其特徵在於融冰短接刀閘SC中的三個垂直伸縮式刀閘的低壓接線端子板(9)通過連接母排(11)和(12)連接。
專利摘要本實用新型是一種全過程利用倒閘操作實施的輸電線路融冰系統，包括直流融冰裝置、轉換刀閘、與融冰線路連接的融冰接入刀閘和融冰短接刀閘、連接導線及金具。對輸電線路實現直流短路融冰時，在直流融冰裝置所在變電站站內通過融冰接入刀閘將融冰線路與融冰母線連接，在線路對側變電站內通過融冰短接刀閘將該回線路三相短接，使得輸電線路進入融冰狀態，現有技術在融冰時由人工在現場利用臨時短接線及相關工具完成該連接、短接和撤除過程，在操作中需要將線路轉為檢修狀態。本方案可在融冰時不需要將線路轉為檢修狀態，僅通過倒閘操作即可完成上述操作過程。克服了人工方式現場操作所帶來的線路停運時間長，可靠性低以及接線工人人身安全受到威脅等缺陷。
文檔編號H02G7/16GK202749782SQ20122024303
公開日2013年2月20日 申請日期2012年5月28日 優先權日2012年5月28日
發明者傅闖, 饒宏, 許樹楷, 吳怡敏, 黎小林 申請人:南方電網科學研究院有限責任公司