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        四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰方法應(yīng)用研究

        2017-09-26 08:11:02,
        四川電力技術(shù) 2017年4期
        關(guān)鍵詞:融冰串聯(lián)電容

        (國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院,四川 成都 610072)

        四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰方法應(yīng)用研究

        曹軍,鄧元實(shí)

        (國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院,四川 成都 610072)

        四川電網(wǎng)冬季配電網(wǎng)線路融冰需求較為迫切。通過綜述在四川電網(wǎng)運(yùn)用較為廣泛的配電網(wǎng)線路交流融冰方法的技術(shù)原理、特點(diǎn)、適用范圍,經(jīng)對(duì)比:現(xiàn)有交流融冰方法由于融冰電流無法調(diào)節(jié),因而存在較大適用局限性;變壓器串聯(lián)交流融冰方法作為其有效補(bǔ)充,提高了現(xiàn)有交流融冰方法的適用性;電容串補(bǔ)交流融冰方法可以調(diào)節(jié)交流融冰電流,具有較廣的工程應(yīng)用價(jià)值。

        配電網(wǎng)線路;交流融冰

        0 引 言

        在冬季,四川盆地周邊山區(qū)及高海拔、高寒地區(qū)的配網(wǎng)線路易受寒潮影響引起不同程度覆冰,線路結(jié)冰現(xiàn)象較為普遍。根據(jù)國(guó)網(wǎng)四川電科院設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)中心對(duì)2015年冬季至2016年春季四川電網(wǎng)配電網(wǎng)覆冰情況的統(tǒng)計(jì),共有涼山、宜賓、資陽、瀘州、阿壩、甘孜、廣安、雅安等供電公司共計(jì)20條配網(wǎng)線路因冰跳閘,停電總時(shí)長(zhǎng)超過了305 h,造成居民停電共計(jì)24 514戶,影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)和居民日常生活。

        下面結(jié)合四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰作業(yè)特點(diǎn),對(duì)目前運(yùn)用較多的幾種主要交流融冰技術(shù)進(jìn)行了論證,比較當(dāng)前適用的幾種融冰方法,并針對(duì)配電網(wǎng)線路特點(diǎn),給出適用的融冰方法。

        1 四川電網(wǎng)配電網(wǎng)融冰方法概述

        1.1現(xiàn)有交流融冰方法

        線路交流融冰是將三相輸電線路短路連接,利用流經(jīng)線路的大電流產(chǎn)生的熱量融化線路覆冰。線路原理如圖1所示。

        圖1 變壓器串聯(lián)交流融冰原理圖

        針對(duì)配電網(wǎng)線路,一般選擇線路出線變電站內(nèi)10 kV開關(guān)間隔作為融冰電源。設(shè)融冰電壓為U,線路阻抗為R+jX,線路長(zhǎng)度為L(zhǎng)。由于交流融冰電流值是固定值,因此在融冰前,需對(duì)待融冰線路進(jìn)行交流融冰可行性分析計(jì)算,即要求滿足[1]

        (1)

        確保融冰電流處于最小融冰電流與最大融冰電流值之間,待融冰的覆冰段需在線路可融冰范圍內(nèi),方可進(jìn)行交流融冰。

        表1為環(huán)境溫度-5 ℃、導(dǎo)線覆冰層溫度0 ℃、環(huán)境風(fēng)速5 m/s、線路覆冰厚度10 mm條件下,采用現(xiàn)有交流融冰方法適用導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長(zhǎng)度范圍。

        表1 交流融冰方法適用的導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長(zhǎng)度范圍[1]

        表2 變壓器串聯(lián)方法配電網(wǎng)線路交流融冰快速可行性分析參考[1]

        2.2變壓器串聯(lián)的交流融冰方法

        當(dāng)采用站內(nèi)10 kV開關(guān)間隔作為融冰電源,若采用上述2.1節(jié)所述方法,在線路合適位置短接后,如融冰電流超過了線路最大融冰電流,則可嘗試變壓器串聯(lián)的融冰方法。

        圖2 變壓器串聯(lián)交流融冰原理圖

        變壓器串聯(lián)方法的主要思想是降低融冰電源電壓,從而降低融冰電流。即準(zhǔn)備1臺(tái)35 kV備用變壓器(后文稱為融冰變壓器)并運(yùn)輸至站內(nèi),融冰變壓器的35 kV側(cè)接入10 kV電源,二次側(cè)則降壓輸出2.86 kV融冰電壓,此時(shí)融冰電流將減小。如圖2所示。

        設(shè)融冰電壓為U,線路阻抗為R+jX,線路長(zhǎng)度為L(zhǎng),融冰變壓器二次側(cè)短路阻抗為R短。由于交流融冰電流值是固定值,因此在融冰前,需對(duì)待融冰線路進(jìn)行交流融冰可行性分析計(jì)算,即要求滿足[1]

        (2)

        確保融冰電流處于最小融冰電流與最大融冰電流值之間,待融冰的覆冰段需在線路可融冰范圍內(nèi),方可進(jìn)行交流融冰。

        表2為環(huán)境溫度-5 ℃、導(dǎo)線覆冰層溫度0 ℃、環(huán)境風(fēng)速5 m/s、線路覆冰厚度10 mm條件下,采用變壓器串聯(lián)的交流融冰方法適用導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長(zhǎng)度范圍。

        1.3電容串聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕涣魅诒椒?/p>

        上述兩種配電網(wǎng)線路交流融冰方法的融冰電流均無法調(diào)節(jié),只要不滿足式(1)、式(2)的關(guān)系,則無法使用交流融冰,使得交流融冰方法存在較大的局限性。因此,只要融冰電流大小可調(diào),則交流融冰將適用于更多的配電網(wǎng)線路??梢岳秒娙荽?lián)補(bǔ)償?shù)姆椒▽?shí)現(xiàn)阻抗匹配控制電流,如圖3所示。交流融冰電源始終是10 kV。當(dāng)線路距離過長(zhǎng)時(shí),利用電容的容抗抵消輸電線路的感抗;當(dāng)線路距離較短時(shí),采用“過補(bǔ)償”使輸電線路呈容性。最終使輸電線路總的阻抗保持在一定范圍內(nèi),進(jìn)而使融冰電流在導(dǎo)線的融冰電流范圍內(nèi),達(dá)到將輸電線路覆冰融化的目的。

        圖3 電容串聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕涣魅诒?/p>

        根據(jù)仿真計(jì)算,補(bǔ)償電容值在100~300 μF之間可滿足四川電網(wǎng)配電網(wǎng)線路交流融冰補(bǔ)償需求。

        2 結(jié) 論

        四川電網(wǎng)穿越高海拔地區(qū)的配電網(wǎng)線路分布廣,冬季抗冰融冰工作需求較為迫切。通過闡述了3種常見的配電網(wǎng)交流融冰方法,明確了各種方法適用范圍,得出了以下結(jié)論:

        1)現(xiàn)有交流融冰方法由于融冰電流無法調(diào)節(jié),因而存在較大適用局限性。變壓器串聯(lián)交流融冰方法作為其有效補(bǔ)充,提高了現(xiàn)有交流融冰方法的適用性。

        2)電容串聯(lián)補(bǔ)償?shù)慕涣魅诒椒ㄍㄟ^電容補(bǔ)償使線路阻抗與融冰電壓相匹配,滿足待融冰線路融冰電流、融冰功率的要求。該方法可在配電網(wǎng)交流融冰工作中推廣使用,具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

        [1] 鄧元實(shí),宋靜文,張燃,等.變壓器串聯(lián)的配網(wǎng)線路交流融冰方法研究與應(yīng)用[J].四川電力技術(shù),2016,39(6):29-31.

        [2] 雷洪才,陸家政,李波,等.可調(diào)電容串聯(lián)補(bǔ)償式交流融冰裝置在湖南電網(wǎng)的應(yīng)用[J].湖南電力,2009,29(5):28-29.

        [3] 朱遠(yuǎn),周秀東,李波,等.配網(wǎng)交流融冰仿真分析及工程應(yīng)用研究[J].湖南電力,2015,35(6):32-34.

        AC ice-melting is in a great demand of distribution network in Sichuan power grid. The principle, characteristics and application scope of AC ice-melting method which is used commonly in Sichuan power grid are summarized. Through comparison, the existing AC ice-melting method has some limitations due to the fixed ice-melting current. As a beneficial supplement to AC ice-melting, the AC ice-melting using transformers in series improves the applicability of the existing method. The AC ice-melting using series capacitor compensation has a wider application prospect because of its adjustable ice-melting current.

        distribution network; AC ice-melting

        TM75

        :A

        :1003-6954(2017)04-0059-02

        2017-03-02)

        曹 軍(1958),高級(jí)技師,從事電網(wǎng)一次設(shè)備評(píng)價(jià)與管理。

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