直流方式的融冰技术教学资料.ppt

使用大电流融冰时，为确保不使导线过热损坏线路，需要对融冰电 流的大小和融冰时间进行计算。导线不覆冰时流过的最小电流称为防止导线覆冰的临界电流 Ic，其计算公式为： 式中：D 为导线直径； ρ为导线电阻率；ts为导线表面温度； h 为对流换热系数； σ(Sigma)为Stefan-Boltcomann 常数； ε(Epsilon)为导线黑度，新导线取值为0.23~0.43，旧导线取值为0.9； E 为导线对空气中过冷却水滴的捕获系数；V 、W 和t 分别为湿空气或过冷却水滴的移动均匀速度、含湿量和温度； Cw为水的比定压热容； WE在导线表面蒸发的液体份额； Lv为水的汽化潜热。 上式表明， IC 与气温、对流换热系数、风速、含湿量以及导线本身的特性(直径、电阻率、黑度)有关。通过合理选择这些参数就可确定IC。 500 kV线路多采用大截面及多分裂导线，需要的融冰电流很大，4×300 型号最小融冰电流约2 500 A，4×400 型号约为3 000 A。 从下表结果看出，35 kV 与110 kV做融冰电源，500 kV线路中的短路电流不能达到最小融冰电流；220 kV做融冰电源，短路电流可以达到融冰需要的电流，但线路长度必须在一定距离之内。例如4×400 的导线，长度不能超150km，并且系统提供无功容量超过1 GVA，可能存在系统无法满足要求的问题。对于500 kV 做融冰电源，短路电流可以达到融冰所需要的电流，但无功容量更大（2 GVA以上），还必须考虑系统能否保持稳定运行。因此，对于500 kV或更高电压等级输电线来说，由于难以找到满足要求的融冰电源，采用交流短路融冰方案是不可行的。 由上表数据可知对于交流线路的融冰由于其融冰电流和所需电源容量大小适中，可以较容易的设计出合适的可控硅融冰装置。而长距离直流输电线路需要根据直流输电系统的特点研究可行的方案。 可控硅整流融冰技术的关键是高电压、大功率直流功率源的研制开发及合理利用。许继集团公司根据上述研究计算成果并结合高压直流输电的工程经验设计开发了两种融冰装置： 适用交流35 kV供电容量为60 MW的大容量固定式直流融冰装置（ 用于500 kV 交流输电线路融冰）原理图如下； 适用交流10 kV供电容量为25 MW的站间移动式直流融冰装置（用于220 kV 电压等级以下的输电线路融冰）。 大容量固定式直流融冰系统的设备主要包括变压器、交流滤波器、换流阀、刀闸、导线及控制保护设备等，投资较大，而融冰装置工作时间很短，单一用于融冰，将导致设备资源的闲置浪费。一般设计建设时就要考虑其作为静止式动态无功补偿装置的可行性，在平时抑制暂态过电压、改善电能质量。 站间移动式直流融冰系统采用集装箱方式安装，结构紧凑，可方便在各个变电站移动，通过倒换接线的方式对目标线路进行融冰。但平时装置长时间不运行，设备利用率不高，在融冰时需要重新校核装置的运行状态。 而对于高压直流输电系统，利用直流大电流进行融冰具有先天优势。 由上表可知对于常规直流研究合适的运行方式，运用其过负荷能力，可以达到融冰保线目的。对于特高压直流线路，必须考虑双阀组并联提高运行电流来达到融冰保线目的。对于接地极引线，所需融冰电源容量较小，可利用移动式融冰装置进行融冰。 常规直流输电工程，典型主接线如下图所示，由于主接线的特点、换流器的交直流变换特性及高度可控性使直流输电线路的融冰方法选择更加灵活，而且更具可操作性，可用的融冰方法主要有3 种。即： 1、直接使用直流输电工程的正常运行方式融冰。 2、更改主接线。将构成双极的两组换流器改造成相并联的换流系统。 3、双极运行时，一极功率正送运行，另一极功率反送运行。 直流输电线路的融冰技术 南方电网的几条直流线路和接地极引线保线融冰电流及融冰所需电源容量计算表： 常规直流输电工程，可用的融冰方法主要有3 种。即： 1、直接使用直流输电工程的正常运行方式融冰。 2、更改主接线。将构成双极的两组换流器改造成相并联的换流系统。 3、双极运行时，一极功率正送运行，另一极功率反送运行。 直流输电线路的融冰策略 可采用双极平衡大电流运行或者单极金属回线大电流运行进行线路融冰。 优点：1、系统主接线不需要做任何改动； 2、控制保护的软件也不需要改动； 3、调度、运行人员对整个操作过程非常熟悉。 缺点：1、冬季结冰时送端常处于枯水时段，较小的输送功率有可能使线路电流起不到融冰效果。 直流输电正常运行方式融冰 将构成双极的两组换流器通过相应的刀闸、引线改造成相并联的换流系统。 特点：1、可以提高直流线路融冰