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高原风场架空线路冰雪灾害治理的研究

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成果主要完成人

文 兴、李继祥、张丕华、李俊恒、杨宜明、肖大龙、常彦祥、李延祥

项目概况

1、成果简介 随着电网和电厂建设快速发展,高原风电场架空输电线路冬季覆冰造成的危害越来越严重,常会引起过荷载、冰闪、舞动、脱冰跳跃等现象,导致线路跳闸、断线、倒塔和通信中断等事故,覆冰已成为威胁电网安全运行的重要因素。 通过近三年对云南高原风场架空输电线路预防冰雪灾害治理的研究,我们已经了解冰雪灾害形成的原因及相关预防措施。主要分为两部分,一是云南高原风场冬季架空输电是雪凇型输电线路,其灾害最大特点是杆塔档距间导线由于冰密度小处于松散状,在风力作用下整档脱冰造成导线脱冰跳跃,导线大弧度回弹,靠近绝缘子处导线受力最大极易发生断线倒塔,引发导线接地短路事故,我们用研发的脱冰防跳跃装置限制脱冰跳跃现象发生;二是极端情况下低纬度、高海拔、湿度较大地区架空线路形成密度超过0.5的混合凇时,导线结冰厚度达到直径20厘米后很容易造成线路断线和倒塔,我们提出了结合高原风场特有的直流融冰技术。雪凇型输电线路防跳跃和直流融冰相结合的治理措施将有效防范和预防高原风电场冰雪灾害。 2、主要创新点 A、通过大小扇绝缘子片改造增加电弧爬距,每3片绝缘子增加一片大盘绝缘子措施增加电弧的爬弧距离避免由于冰闪导致的重合闸的发生。 B、加装整档脱冰防跳跃装置,通过弹簧缓冲器内的压缩弹簧和拉伸弹簧的设计,缓冲输电线因覆冰脱落压力骤失产生的大幅跳跃,将其跳跃幅度限制在安全高度内,避免线路间短路接地故障的发生。 C、在导线上缠绕预绞丝,为预防冰整档同时掉落,我们在导线上每隔5-10米缠绕一根预绞丝,预绞丝能改变冰在导线上的附着形态,起到分断导线附着冰的作用。当导线脱冰时由于预绞丝的隔段冰分段脱落,避免了整档导线同时脱冰,但现场观察此方法只是在微风情况下有用。当导线遇到风速超过4米/S还是存在整档脱冰跳跃情况。 D、导线间加装相间间隔棒,导线整档脱冰跳跃时一般首先发生在单芯导线,为抑制导线弹跳幅度和避免导线间发生相间短路故障,我们在导线间加装了相间间隔棒,该方法对导线弹跳起到了抑制作用,在恩骑线上试验,只加装导线间间隔棒时发生了一相导线整档脱冰跳跃带动另一根导线发生脱冰跳跃,地线和导线面向跳跃时地线挂在导线间隔棒球头上发生短路接地故障,所以在冰雪灾害治理时该措施不能单独使用。 E、直流融冰装置的研发,利用三相可控硅整流原理,经一台特制的三相融冰变压器将柴油发电机(容量根据情况一般在1000-1500KW)输出电压变成800V、1000V、1250V、1500V、10KV(接SVG变低压侧)几个档位的交流电压供整流装置,整流装置的可控硅选用定制的反向耐压在6.3KV,额定电流在2000-3000A,整流回路中最主要的是脉冲变压器必须跟厂家定制选用耐压在3000V,柴油发电机在高原功率会降低,实际输出功率只有额定功率的80%。我们试验一条海拔高度3000米6公里长型号为LGJ240导线,整流后直流电流800A电压1000V一台1250KVA的柴油发电机在额定容量90%能长期稳定运行,当输出直流再增加柴油发电机的运行声响异常。