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        輸電線路融冰過程的仿真分析

        2018-01-18 06:51:14岳永剛段長君韓高飛
        現(xiàn)代計算機 2017年35期
        關(guān)鍵詞:融冰結(jié)冰融化

        岳永剛,段長君,韓高飛

        (內(nèi)蒙古超高壓供電局,呼和浩特 010080)

        0 引言

        近幾年,由于異常氣候的影響,我國東南和西南地區(qū)出現(xiàn)了大面積冰雪災(zāi)害。受冰雪天氣影響,大量500kV線路的受損,如安徽、浙江、福建等省都出現(xiàn)了500kV線路倒塔事件,自2008年1月15日桐鳳5419線發(fā)現(xiàn)覆冰倒塔開始,浙江500kV交流輸電線路共停役23條,其中共有167基桿塔發(fā)生倒塔,28基受損。有4條500kV線路自2008年1月15~19日共發(fā)生冰閃跳閘23次,冰閃均發(fā)生在玻璃絕緣子串上[1-3]。

        融冰機理研究作為覆冰災(zāi)害體系的一個重要組成部分,對構(gòu)建防冰減災(zāi)體系、及早采取措施、防患于未然。電流融冰效果的估算難度很大,取決于線路參數(shù)、覆冰參數(shù)、外部環(huán)境等多種因素,涉及復(fù)雜的熱力學(xué)過程,對于500kV輸電線路融冰的經(jīng)驗則更少,所以應(yīng)根據(jù)實際需求進行有目的專題研究。

        1 輸電線路融冰的基本方案

        在大范圍惡劣天氣的作用下,即使采用了多種防冰措施往往也難以避免出現(xiàn)覆冰情況。對于運行線路當(dāng)覆冰情況發(fā)展到比較嚴(yán)重的情況時,需要采取除冰措施。目前已經(jīng)提出的除冰方法有很多,總體上可以分為熱力融冰、機械除冰和被動除冰三大類方法[4-5]。

        根據(jù)研究分析的結(jié)果,機械除冰法使用的范圍小,且具有一定危險性,被動除冰的方法效率較低,在實際運用中除冰效果不明顯。所以,目前國內(nèi)外線路除冰方面應(yīng)用比較廣泛的主要是熱力融冰方法。而熱力融冰的具體方案也有很多,如過電流密度、短路融冰、熱吸收裝置,鐵磁材料線等,其中最簡單、有效且易于實施的是依靠電流發(fā)熱的方法。

        電流發(fā)熱融冰方法中又包括交流融冰和直流融冰兩種方案,交流融冰又分為短路融冰和轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰的方案。依靠電流發(fā)熱融冰的技術(shù)各有優(yōu)劣,在國內(nèi)、外的電力系統(tǒng)中均有成功試使用的案例,首先需要對這些方案的應(yīng)用可行性及效果進行分析。

        1.1 交流融冰的技術(shù)方案

        (1)轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰

        通過調(diào)整系統(tǒng)方式,是覆冰區(qū)域的輸電線路的負(fù)荷電流加大,以確保線路不結(jié)冰或線路上的覆冰融化,稱為轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰。這種融冰方式的思路是在確保線路處于運行狀態(tài)下進行融冰,在我國的陜西和湖南兩省曾有實踐。陜西省將此技術(shù)應(yīng)用于跨越秦嶺的兩條110kV輸電線路上,該線路是電氣化鐵路的專供線,每年都會發(fā)生較為嚴(yán)重的覆冰,利用專門設(shè)計的開關(guān)回路,可以實現(xiàn)利用負(fù)荷電流融冰,并一直使用至今。湖南省也曾對35kV和110kV的線路進行過類似試驗。

        雖然轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰的技術(shù)方案有其優(yōu)勢,但是受到的限制也很多,如對于220kV及以上線路,需要融冰電流較大轉(zhuǎn)移負(fù)荷比較困難;實踐成功的轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰技術(shù)需要專門的開關(guān)回路和特殊的導(dǎo)線設(shè)計,目前的輸電線路不可能直接應(yīng)用;轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰會給電網(wǎng)穩(wěn)定造成較大威脅。

        可見,轉(zhuǎn)移負(fù)荷融冰僅陷于一些特殊的情況下進行,無法在電網(wǎng)中大范圍推廣進行。

        1.2 短路融冰

        短路融冰的基本技術(shù)方案是將輸電線路的導(dǎo)線短路,并利用專用裝置使導(dǎo)線上產(chǎn)生較大電流進行融冰的技術(shù)方案。該方案最早于1954年在湖南省的兩條跨江線路上應(yīng)用,取得了成功并沿用至今,基本的融冰方式有兩種,一種的發(fā)電機零起升壓,另一種是沖擊合閘方式,如圖1所示。

        在融冰操作需要根據(jù)現(xiàn)場氣象條件確定融冰電流,進而根據(jù)不同融冰方式確定與融冰操作配合的一次、二次方案。

        短路電流融冰技術(shù)雖然取得了一定的成功經(jīng)驗,但是這種技術(shù)自身也存在著一些不利因素,第一,短路融冰時需將包括融冰線路在內(nèi)的所有融冰回路中架空輸電線停下來;第二,融冰電源采取零起升壓和沖擊合閘兩種方式中,零起升壓對系統(tǒng)影響不是很大,但應(yīng)用的范圍有局限,而沖擊合閘在系統(tǒng)電壓較低、無功備用不足情形下,就有可能造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞事故;第三,三相短路融冰需要耗費巨大電量不僅在經(jīng)濟上造成損失,同時在冬季負(fù)荷高峰期間很難有冗余的電源用來融冰;第四,融冰時需要多個部門通力配合,線路沿線要有人員實時監(jiān)視,確保線路狀態(tài),融冰準(zhǔn)備時間較長,無法應(yīng)對大范圍的覆冰情況;第五,短路融冰需要巨大的電流通過導(dǎo)線,由于500kV導(dǎo)線截面大,融冰電源難于選取,因而無法應(yīng)用該技術(shù)。

        1.3 直流融冰的技術(shù)方案

        受險于交流輸電系統(tǒng)自身的容量,500kV及以上交流輸電線路的的導(dǎo)線無法實現(xiàn)交流融冰,所以可以考慮應(yīng)用直流融冰技術(shù)。

        直流融冰裝置可以分為移動式和固定式兩種類型,移動式直流融冰裝置一般應(yīng)用于較短線路,這類裝置一般由發(fā)電車或系統(tǒng)電源經(jīng)整流裝置后帶線路融冰,可實現(xiàn)零起升流,在融冰的過程中隨時監(jiān)視線路的脫冰情況。固定式直流融冰裝置,一般安裝在出線集中的樞紐變電站,一般容量較大,價格昂貴,不進行融冰操作時,可考慮設(shè)計為動態(tài)無功補償裝置(SVC),融冰時進行功能切換。

        目前國外已經(jīng)研究了基于HVDC技術(shù)的融冰整流裝置,加拿大魁北克水電局與AREVA公司合作開發(fā)了250MW直流融冰裝置,該裝置在通常條件下可以作為SVC使用,充分提高了使用率,可用于735kV特高壓線路的融冰操作,直流融冰工作時可以輸出電流7200A,狀態(tài)轉(zhuǎn)換時間1小時,直流電壓17.4kV,瞬時過負(fù)荷300MW(1.5小時),過負(fù)荷電壓20.8kV。

        我國在2008年冰災(zāi)后開始直流融冰技術(shù)的研究,目前湖南、浙江等省已經(jīng)研制成功了應(yīng)用于500kV交流線路的固定式和移動式直流融冰裝置,并已經(jīng)開始試運行。

        2 輸電線路融冰的物理模型

        研究輸電線路融冰物理模型的主要目的有兩個,一個是確定輸電線路的最小不結(jié)冰電流,也就是俗稱的“保線電流”;另一個是確定不同氣象條件,不同需求情況下,實現(xiàn)線路融冰的最小電流。這兩個方面是類似的熱力學(xué)平衡問題,卻有不同的熱平衡條件,通過對融冰時物理過程的研究,就能夠為輸電線路在覆冰季節(jié)的安全運行和融冰操作提供必要的支持[6-7]。

        2.1 導(dǎo)線融冰時的傳熱模型

        導(dǎo)線融冰的過程是一個較為復(fù)雜的傳熱過程,很難用準(zhǔn)確的理論模型進行描述,但是可以依賴有限元工具,對其過程進行數(shù)值仿真,如圖2所示為架空導(dǎo)線在進行融冰時的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。

        圖2中給出了融冰過程中的架空線斷面結(jié)構(gòu),可以想象最外層為冰層、導(dǎo)線附近為融化層,內(nèi)部為發(fā)熱的導(dǎo)線。進行導(dǎo)線融冰時,環(huán)境溫度較低,冰層本身的熱導(dǎo)率不大(一般為2.3W/m×℃),因此具有一定的保溫作用;當(dāng)導(dǎo)線溫度升高時,導(dǎo)線表面附近的冰會融化,形成冰水混合狀態(tài),根據(jù)融解的物理原理,冰融解時會大量吸熱而混合物的溫度保持為恒定值0℃;導(dǎo)線的為發(fā)熱源,其溫度與加熱功率散熱條件共同決定,由于導(dǎo)線外部包裹著冰所以導(dǎo)線電阻損耗產(chǎn)生的熱量均作用于融化過程,所以表面溫度附近的溫度較低。

        圖2 導(dǎo)線融冰時的斷面結(jié)構(gòu)示意圖

        2.2 導(dǎo)線融冰的過程模擬

        (1)均勻覆冰條件下的導(dǎo)線融冰模擬

        根據(jù)上述物理過程,可以對LGJ-400/50型單根架空線覆冰20mm以上的條件下的融冰過程進行模擬,設(shè)置環(huán)境溫度-5℃,外界風(fēng)速考慮為5m/s,如圖3所示為單根子導(dǎo)線施加500A時的情況。

        圖3 單根子導(dǎo)線施加500A融冰時的模擬

        從圖3的仿真圖中能夠注意導(dǎo),導(dǎo)線與冰的交界處(蘭色線)溫度接近0°C,導(dǎo)線內(nèi)部大約為0.4°C,融化層兩側(cè)的溫差大約0.1°C,所以這種情況應(yīng)當(dāng)是導(dǎo)線處于臨界可融冰的狀態(tài)。

        如果在相同條件下設(shè)置單根子導(dǎo)線的電流為100A,則模擬的情況如圖4所示。

        圖4 單根子導(dǎo)線施加100A融冰時的模擬

        從圖4的仿真圖中能夠注意到,導(dǎo)線與冰的交界處(蘭色線)溫度接近 0°C,導(dǎo)線內(nèi)部為也接近 0°C,融化層兩側(cè)的溫差幾乎為0,意味著幾乎沒有熱量從導(dǎo)線向冰層傳遞,也就意味著這種情況下無法實現(xiàn)融冰。

        如果在相同條件下設(shè)置單根子導(dǎo)線的電流為1000A,則模擬的情況如圖5所示。

        圖5 單根子導(dǎo)線施加1000A融冰時的模擬

        從圖5的仿真圖中能夠注意到,導(dǎo)線內(nèi)部的溫度能達(dá)到1.5°C,融化層兩側(cè)溫差約為1.0°C,由于融化層為流體、且較薄,所以會有較大的熱量向冰層傳遞,所以電流達(dá)到1000A時,覆冰導(dǎo)線的溫度會迅速上升,在模擬設(shè)置的條件下無法達(dá)到熱平衡,意味著這是一個快速融冰過程。

        將相同環(huán)境條件下,100A、500A和1000A模擬結(jié)果中,沿軸向的溫度數(shù)據(jù)繪制出來能夠清楚看出,不同電流條件下融化層的溫差情況,如圖6所示。

        (2)均勻覆冰條件下的導(dǎo)線融冰模擬

        實際當(dāng)中導(dǎo)線的覆冰是不均勻的,所以導(dǎo)線中的溫度分布和散熱方向也將是不均勻的,不均勻覆冰情況的融冰模擬如圖7所示。

        圖6 不同電流條件下覆冰導(dǎo)線內(nèi)部的溫度分布

        圖7 不均勻覆冰情況下導(dǎo)線截面的溫度分布

        當(dāng)導(dǎo)線中通過1000A的電流,且覆冰不均勻情況下,導(dǎo)線表面附近會出現(xiàn)不規(guī)則的融化層,隨著導(dǎo)線頂部的冰不斷融化,導(dǎo)線外的冰會在重力作用下逐漸下降,最終脫冰。脫冰的過程很難精確模擬,但是仿真數(shù)據(jù)表明,在覆冰不均勻時,冰層內(nèi)的溫度分布是不均勻的,如圖8所示。

        圖8 不均勻覆冰情況冰層內(nèi)的溫度分布

        從圖8能夠看出不均勻覆冰融冰時,冰層較薄的部分熱阻較小,熱量會向薄的部分傳播,導(dǎo)致該部分的溫度上升較快,所以導(dǎo)線通過大電流融冰時,冰厚較小的部分會先融化,造成脫冰。所以,實際操作中導(dǎo)線融冰所需要的時間是不易確定的。整條線路的電流進行融冰時,各區(qū)段不會同時脫冰,這都給融冰操作造成了困難。

        2.3 最小不結(jié)冰電流的計算

        雖然對架空導(dǎo)線進行融冰需要較大的電流,但是在輸電線路運行期間能夠?qū)Σ糠纸孛孑^小的導(dǎo)線采取集中負(fù)荷的辦法抑制覆冰的增長。當(dāng)線路負(fù)荷足夠使導(dǎo)線表面的溫度高于0°C時,即便有過冷水滴撞擊在導(dǎo)線表面上也會立即融化,不會形成積累。

        這個能夠確保導(dǎo)線表面溫度大于0°C的最小電流被稱為最小不結(jié)冰電流或預(yù)防結(jié)冰電流。前蘇聯(lián)工程師波×波×布爾格斯托夫曾利用熱力學(xué)平衡原理并結(jié)合實際情況,推導(dǎo)出了預(yù)防結(jié)冰的最小不結(jié)冰電流計算公式。

        其中εn為導(dǎo)線的輻射系數(shù),d為導(dǎo)線直徑,v為風(fēng)速,t1和t2分別為導(dǎo)線溫度和空氣溫度,I預(yù)為最小不結(jié)冰電流,R0為0°C時導(dǎo)線每米的電阻。觀察公式(1)可以看出公式中確定最小不結(jié)冰電流的主要是環(huán)境參數(shù),如風(fēng)速和環(huán)境溫度。根據(jù)式(1)可以計算典型500kV導(dǎo)線的最小不結(jié)冰電流,如圖9所示為環(huán)境溫度-5°C,導(dǎo)線溫度 0°C,時 LGJ-400/35 和 LGJ-630/45型導(dǎo)線的最小不結(jié)冰電流變化關(guān)系。

        圖9 最小不結(jié)冰電流與風(fēng)速的關(guān)系

        根據(jù)有關(guān)覆冰條件的討論可以知道[5-7],在環(huán)境溫度-3°C,風(fēng)速5m/s條件下,如果有降雨將很容易形成覆冰。這時要確保500kV線路不發(fā)生覆冰(使導(dǎo)線保持為1°C),按圖9的計算結(jié)果,單根子導(dǎo)線通過的電流在 600A(LGJ400)~800A(LGJ630)以上,此時的線路負(fù)荷大約應(yīng)當(dāng)2400MW左右。很顯然,當(dāng)出現(xiàn)大范圍覆冰時,使電網(wǎng)中所有500kV線路都達(dá)到這樣的負(fù)荷水平是比較困難,但是對于導(dǎo)線截面較小的220kV導(dǎo)線,有可能在短時間內(nèi)發(fā)揮一定的作用。

        但是當(dāng)導(dǎo)線已經(jīng)出現(xiàn)了覆冰時,再將導(dǎo)線電流升高到防冰電流的大小,就無法起到預(yù)防導(dǎo)線結(jié)冰的效果了,更不能使已經(jīng)覆在導(dǎo)線上的冰層融化。

        3 結(jié)語

        結(jié)合建立的輸電線路融冰的物理模型,對輸電線路融冰過程進行仿真計算分析。根據(jù)融冰物理過程,對LGJ-400/50型單根架空線覆冰20mm以上的條件下的融冰過程進行模擬,單根子導(dǎo)線施加100A、500A、1000A時,隨著電流的增加,融冰效果從“無法實現(xiàn)融冰”到導(dǎo)線內(nèi)部的溫度逐步升高,有較大的熱量向冰層傳遞,在電流達(dá)到1000A時,覆冰導(dǎo)線的溫度會迅速上升,在模擬設(shè)置的條件下達(dá)到一個快速融冰過程。

        [1]凌平,錢之銀,趙文彬.華東電網(wǎng)輸電線路覆冰災(zāi)害防治體系的研究[J].華東電力,2008,36(11):1-5.

        [2]劉純,陸佳政,陳紅冬.湖南500kV輸電線路覆冰倒塔原因分析[J].湖南電力,2005(05):5-7+15.

        [3]傅闖,饒宏,黎小林,晁劍,田杰,陳松林,趙立進,許樹楷,馬曉紅.直流融冰裝置的研制與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化,2009,33(11):53-56+107.

        [4]鄧萬婷,汪濤,何清.輸電線路除(融)冰技術(shù)可行性比較[J].湖北電力,2009,33(01):6-8.

        [5]陸佳政,李波,張紅先,方針,蔣正龍.新型交直流融冰裝置在湖南電網(wǎng)的應(yīng)用[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009,3(04):77-79.

        [6]顧小松,王漢青,劉和云.覆冰導(dǎo)線融冰計算模型[J].中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2010,41(05):2011-2016.

        [7]楊立軍,周菊華.基于3D有限元模型的架空輸電線路融冰電流計算[J].華中電力,2010,23(03):10-14.

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