專利名稱：輸配電線路防覆冰除融冰方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種全新的防止輸配電線路表面覆冰，在已覆冰情況 下除冰、融冰的技術(shù)-—-—輸配電線路高頻脈沖電流加熱振蕩方法及其 采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)裝置。
如何防止輸配電線路表面覆冰，在己覆冰的情況下如何除冰、融 冰，是電力系統(tǒng)輸配電專業(yè)需要解決的全球性一個(gè)難題。
采用這一技術(shù)，只需在現(xiàn)有的輸配電線路兩端安裝相應(yīng)的系統(tǒng)裝 置和元件，就可以在輸配電線路帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下，既能夠防止運(yùn) 行中的輸配電線路表面覆冰，又能夠在己覆冰情況下實(shí)現(xiàn)除冰和融 冰，而不影響線路、負(fù)荷和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。電網(wǎng)中的每一條需要具 備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置相應(yīng)的系統(tǒng)裝置，并實(shí)現(xiàn)在 各種凝冰氣象條件下，輸配電線路不再覆冰，以確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定 和可靠的運(yùn)行。
背景技術(shù)：
由于一些地區(qū)特定的氣象條件而引起輸配電線路表面覆冰導(dǎo)致 出現(xiàn)輸配電線路舞動(dòng)、閃絡(luò)以至垮塌，如何防止輸配電線路表面覆冰， 在已覆冰的情況下如何除冰、融冰，是電力系統(tǒng)輸配電專業(yè)全球性的 一個(gè)難題。
因受大氣環(huán)流異常和拉尼娜事件共同影響，2008年1月至2月， 中國南方和西北多省遭遇了 50年來罕見的災(zāi)害性天氣，持續(xù)的低溫、 雨雪、冰凍極端天氣給貴州、湖南、廣東、江西、安徽等16個(gè)省(區(qū)、 市)的生產(chǎn)生活帶來了嚴(yán)重影響，電力輸電線結(jié)冰嚴(yán)重，出現(xiàn)輸配電 線路大面積壓斷，導(dǎo)致電氣化鐵路中斷、許多城市和地區(qū)長時(shí)間全部 停電，其經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)壓力十分巨大。如何加強(qiáng)和改善輸電線路的
抗覆冰能力，保證電力線路安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，關(guān)系到經(jīng)濟(jì)的健 康發(fā)展，人民的安居樂業(yè)、社會(huì)的和諧穩(wěn)定。
目前，己有一些防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的技術(shù)措施，包括傳 統(tǒng)帶負(fù)荷或不帶負(fù)荷方式，如熱力融冰技術(shù)、過電流融冰技術(shù)、短路 融冰技術(shù)、利用介質(zhì)損耗除冰技術(shù)、利用短路電磁力除冰技術(shù)等；短 路融冰技術(shù)又包括不帶負(fù)荷的三相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線兩相短 路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對(duì)地線單相短路融冰技術(shù)等。這些方法都存在以下 的缺陷而無法適應(yīng)大面積的應(yīng)用
1) .不帶負(fù)荷的方式需要線路停電，當(dāng)大范圍覆冰氣象條件發(fā) 生時(shí)，無法進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的工作。
2) .傳統(tǒng)帶負(fù)荷的方式需要線路、負(fù)荷、電源及電網(wǎng)條件配合 起來進(jìn)行防止覆冰和除冰、融冰工作，控制難度極大，電網(wǎng)安全很難 保證，電力系統(tǒng)一般不會(huì)采用，當(dāng)大范圍覆冰氣象條件發(fā)生時(shí)，更無 法進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的工作。
現(xiàn)有融冰技術(shù)及存在的問題
目前，己有一些防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的技術(shù)措施，主要分 為以下兩類
d) 不帶負(fù)荷方式
包括熱力融冰技術(shù)、過電流融冰技術(shù)、短路融冰技術(shù)、利用介質(zhì) 損耗除冰技術(shù)、利用短路電磁力除冰技術(shù)等，其中短路融冰技術(shù)又分 為三相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對(duì)導(dǎo)線兩相短路融冰技術(shù)、導(dǎo)線對(duì)地線單 相短路融冰技術(shù)等。
e) 傳統(tǒng)帶負(fù)荷方式-
主要通過調(diào)節(jié)線路的負(fù)荷電流使導(dǎo)線的溫度升高，達(dá)到防止線路 覆冰，和對(duì)已覆冰線路進(jìn)行融冰。
這些方法都存在諸多的缺陷，主要有
1) .不帶負(fù)荷的方式需要線路停電，由人工將融冰設(shè)備接入線 路，再開始進(jìn)行融冰工作。此方式工作量相當(dāng)大，無法在短時(shí)間內(nèi)做 好準(zhǔn)備投入工作，當(dāng)大范圍覆冰氣象條件發(fā)生時(shí)，更無法進(jìn)行一個(gè)區(qū) 域內(nèi)防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的工作。
2) .傳統(tǒng)帶負(fù)荷的方式是通過將線路的負(fù)荷電流提升到一定的 限值使得導(dǎo)線發(fā)熱，達(dá)到防止覆冰或融冰的目的。能夠讓導(dǎo)線發(fā)熱的 電流限值往往都是電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的臨界點(diǎn)，稍有控制不慎，就會(huì)發(fā)生 電網(wǎng)事故。這種方式需要線路、負(fù)荷、電源、繼電保護(hù)整定及電網(wǎng)條 件配合起來才能進(jìn)行防止覆冰和除冰、融冰工作，控制難度極大，電 網(wǎng)安全很難保證，電力系統(tǒng)一般不會(huì)采用，當(dāng)大范圍覆冰氣象條件發(fā) 生時(shí)，更無法進(jìn)行一個(gè)區(qū)域內(nèi)防止電網(wǎng)覆冰和除冰、融冰的工作。
由于這些缺陷的存在，使得電網(wǎng)公司無法大量采用并投入運(yùn)行，
應(yīng)此，每年都有輸電線路覆冰發(fā)生線路停電和垮塌現(xiàn)象，當(dāng)2008年 的大區(qū)域冰雪災(zāi)情發(fā)生時(shí)，便出現(xiàn)了大范圍的電網(wǎng)損毀、大區(qū)域長時(shí) 間的停電，給廣大人民的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活造成了十分極大的損失。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種全新的防止輸配電線路表面覆冰，在已覆冰情況下 除冰、融冰的技術(shù)--輸配電線路高頻脈沖電流加熱振蕩技術(shù)(以下
簡(jiǎn)稱HFC技術(shù))及其采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的防止輸配電線路表面覆冰，
除冰和融冰的系統(tǒng)裝置(以下簡(jiǎn)稱HFC系統(tǒng)裝置或設(shè)備)，可以有
效地解決上述問題。
HFC技術(shù)在輸配電線路帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下，既可以防止運(yùn)行 中的輸配電線路表面覆冰，又可以在已覆冰情況下實(shí)現(xiàn)除冰和融冰， 而不影響線路、負(fù)荷和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
HFC技術(shù)可以適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路，對(duì)于 不同電壓等級(jí)、不同線路結(jié)構(gòu)和容量、不同線路長度的輸配電線路， HFC系統(tǒng)裝置及配套設(shè)備和元件的各種技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)應(yīng)與之相適 應(yīng)。電網(wǎng)中的每一條需要具備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置 相應(yīng)的HFC系統(tǒng)裝置，并根據(jù)氣象條件決定是否投入運(yùn)行。投運(yùn)后 的HFC系統(tǒng)裝置應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí) 現(xiàn)不同階段的防覆冰、除冰和融冰的功能。
采用HFC技術(shù)及其系統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)輸配電線路的防覆冰、除冰和 融冰，具有以下特點(diǎn)
*適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路。
*帶負(fù)荷操作，不影響電網(wǎng)、電源和線路負(fù)荷正常的運(yùn)行，可
以隨時(shí)根據(jù)氣象條件和線路覆冰狀況投入運(yùn)行。 * HFC系統(tǒng)裝置可以采用全自動(dòng)或遠(yuǎn)方監(jiān)控的方式進(jìn)行控制，
按氣象和線路條件隨時(shí)投入運(yùn)行或退出運(yùn)行。 *只需在線路的兩端安裝HFC系統(tǒng)裝置和配套設(shè)備，不需要進(jìn)
行整條線路的改造；對(duì)于長距離、跨越不同氣象地域的線路，
可以采用分段安裝HFC系統(tǒng)設(shè)備的方式實(shí)施，投資小，見效
快，適用于新建或現(xiàn)有己運(yùn)行的線路。 *不需要提高現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，輸配電線路就可以抵御50年、
100年周期的覆冰災(zāi)害。 *可以大規(guī)模安裝，通過集中或自動(dòng)控制的方式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)
域、 一個(gè)電網(wǎng)同步運(yùn)行，防止電網(wǎng)中的任一條線路發(fā)生覆冰
現(xiàn)象，確保大范圍凝冰氣象條件下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
既可以防止線路覆冰，又可以在已覆冰的情況下進(jìn)行線路的
除冰和融冰。
*對(duì)于220kv以上的輸電線路，可以與其它監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)配 套構(gòu)成一套輸電線路的安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的自動(dòng) 化，進(jìn)一步提升線路的輸送容量，提高輸電線路的可靠性。 本發(fā)明專利及實(shí)現(xiàn)的原理
高頻脈沖電流加熱振蕩技術(shù)(HFC技術(shù))及其采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的 防止輸配電線路表面覆冰，除冰和融冰的HFC系統(tǒng)裝置，可以有效HFC技術(shù)在輸配電線路帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下，既可以防止運(yùn)行 中的輸配電線路表面覆冰，又可以在已覆冰情況下實(shí)現(xiàn)除冰和融冰， 不影響線路、負(fù)荷和電網(wǎng)的正常運(yùn)行。
HFC技術(shù)可以適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路，對(duì)于 不同電壓等級(jí)、不同線路結(jié)構(gòu)和容量、不同線路長度的輸配電線路， HFC系統(tǒng)裝置及配套設(shè)備和元件的各種技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)應(yīng)與之相適 應(yīng)。電網(wǎng)中的每一條需要具備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置 相應(yīng)的HFC系統(tǒng)裝置，并根據(jù)氣象條件決定是否投入運(yùn)行。投運(yùn)后 的HFC系統(tǒng)裝置應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí) 現(xiàn)不同階段的防覆冰、除冰和融冰的功能。 一、HFC的原理和方法
HFC實(shí)現(xiàn)防止覆冰、除冰和融冰的基本原理和方法
1、防止覆冰的原理和方法
在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于未覆冰線路，通過在輸配電線路上
加載0.5kHz~450kHz, 0—3000安培的連續(xù)高頻電流(正弦波或脈沖 波形)，使導(dǎo)線的表面溫度升高至不能覆冰的溫度點(diǎn)，以防治導(dǎo)線覆 冰。
2、覆冰融化的原理和方法 在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于已覆冰線路，通過在輸配電線路上 加載0.5kHz~450kHz, 0—3000安培的連續(xù)高頻電流(正弦波或脈沖 波形)，使導(dǎo)線的表面溫度升高至能夠融化導(dǎo)線表面覆冰的溫度點(diǎn)，
將導(dǎo)線覆冰融化。
3、 覆冰導(dǎo)線除冰的原理和方法
在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于已覆冰線路，通過在輸配電線路上
加載0.5kHz~450kHz, 0—3000安培的斷續(xù)變化的高頻電流(正弦波 或脈沖波形)，使導(dǎo)線的表面覆冰在其作用下碎裂、脫落，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線 的除冰。
4、 覆冰導(dǎo)線除冰、融冰的原理和方法
在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于己覆冰線路，通過在輸配電線路上 交替加載0.5kHz~450kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流 (正弦波或脈沖波形)，使導(dǎo)線的表面覆冰在其作用下碎裂、脫落， 同時(shí)使導(dǎo)線的表面溫度升高至能夠融化導(dǎo)線表面覆冰的溫度點(diǎn)，這種 復(fù)合方式可以加速將導(dǎo)線覆冰清除和融化掉，實(shí)現(xiàn)快速的導(dǎo)線除冰， 融冰。
5、 HFC系統(tǒng)裝置帶負(fù)荷工作的原理和方法 在輸配電線路上加裝HFC高頻阻流器和HFC高頻泄流器，使加
載的0.5kHz~450kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)限制在線路上流動(dòng)，通過HFC高頻阻流器，既阻 斷了高頻電流對(duì)電網(wǎng)、電源和負(fù)荷的影響，又使50Hz或60Hz正常 的負(fù)荷電流不受影響。
6、 HFC系統(tǒng)設(shè)備主要特性參數(shù) f) HFC高頻阻流器特性
*直流電流為低阻抗。
* 45Hz至65Hz交流電流為低阻抗。
* 0.5kHz~450kHz, 0~3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)為高阻抗。
*具體的電流、電壓、阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。
g) HFC高頻泄流器特性 *直流電流為高阻抗。
* 45Hz至65Hz交流電流為高阻抗。
* 0.5kHZ"^50kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)為低阻抗。
*具體的電流、電壓、阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。
h) HFC高頻電流發(fā)生器特性
*能產(chǎn)生可調(diào)節(jié)控制的0.5kHz—-450kHz, 0—3000安培連續(xù)和斷 續(xù)變化的高頻電流(正弦波或脈沖波形)，具體的電流、電壓、 阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。 7、高頻電流的趨膚效應(yīng)
由于高頻電流的趨膚效應(yīng)，流經(jīng)導(dǎo)線電流的頻率越高，電流越趨 向于導(dǎo)線的表面上流動(dòng)，導(dǎo)線的高頻電流阻抗也隨之加大，導(dǎo)線的表 面溫度就隨著高頻電流的增加而升高，當(dāng)導(dǎo)線的表面升高至不能覆冰 的溫度點(diǎn)，即達(dá)到了防治導(dǎo)線覆冰的目的。由于高頻電流只在導(dǎo)體表 面流動(dòng)，而50Hz/60Hz的工頻電流在導(dǎo)體截面內(nèi)比較均勻地流動(dòng)，因 此，在有控制的情況下，采用HFC技術(shù)不會(huì)對(duì)負(fù)荷電流產(chǎn)生影響。
當(dāng)導(dǎo)線的表面覆冰時(shí)，其覆冰層也形成了導(dǎo)電層，
0.5kHz^50kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)交替變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)在導(dǎo)線的表面和覆冰層流動(dòng)，導(dǎo)電的覆冰層受到不 規(guī)則高頻電流引起的電磁力沖擊，會(huì)發(fā)生碎裂、脫落，達(dá)到除冰的目 的；高頻電流同時(shí)加熱導(dǎo)線的表面，使得未脫落的覆冰融化掉，達(dá)到 除冰、融冰的目標(biāo)。
高頻電流的頻率、電流、波形及變化、導(dǎo)線的高頻阻抗等參數(shù)以 及高頻電流的調(diào)節(jié)控制方式在工程實(shí)施和HFC設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)確 定。
8、防止覆冰和融冰的功率、能耗計(jì)算
在凝冰氣象條件下防止導(dǎo)線覆冰、對(duì)已覆冰的導(dǎo)線除冰、融冰所 需的功率及能耗，在工程實(shí)施和HFC設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。
圖1是HFC系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是三相交流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖3是三相交流相間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖4是單極直流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖； 圖5是雙極直流極間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
1、系統(tǒng)裝置結(jié)構(gòu)，HFC系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，HFC 系統(tǒng)裝置有五大部分組成
1) HFC高頻阻流器
2) HFC高頻泄流器
3) HFC高頻電流發(fā)生器
4) HFC線路監(jiān)測(cè)終端
5) HFC控制裝置
2、 三相交流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖2所示，三相 交流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的高頻電流是經(jīng)過大地與導(dǎo)線構(gòu)成回路的， 圖中的HFC高頻電流發(fā)生器可以每相導(dǎo)線配置一臺(tái)，也可以三相導(dǎo) 線共用一臺(tái)或三相導(dǎo)線分用一臺(tái)。
3、 三相交流相間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示，三相 交流相間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的高頻電流是由兩相導(dǎo)線構(gòu)成回路的，圖中 的HFC高頻電流發(fā)生器可以三相導(dǎo)線配置兩臺(tái)，也可以三相導(dǎo)線分 用一臺(tái)。
4、 單極直流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖4所示，單極 直流對(duì)地結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的高頻電流是經(jīng)過大地與導(dǎo)線構(gòu)成回路的。
5、 雙極直流極間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖如圖5，雙極直流 極間結(jié)構(gòu)HFC系統(tǒng)的高頻電流是由兩極導(dǎo)線構(gòu)成回路的。
采用HFC技術(shù)及其系統(tǒng)裝置實(shí)現(xiàn)輸配電線路的防覆冰、除冰和 融冰，具有以下優(yōu)點(diǎn)
*適用于6kv—lOOOkv的交直流輸配電線路。
*帶負(fù)荷操作，不影響電網(wǎng)、電源和線路負(fù)荷正常的運(yùn)行，可
以隨時(shí)根據(jù)氣象條件和線路覆冰狀況投入運(yùn)行。 * HFC系統(tǒng)裝置可以采用全自動(dòng)或遠(yuǎn)方監(jiān)控的方式進(jìn)行控制，
按氣象和線路條件隨時(shí)投入運(yùn)行或退出運(yùn)行。
*只需在線路的兩端安裝HFC系統(tǒng)裝置和配套設(shè)備，不需要進(jìn) 行整條線路的改造；對(duì)于長距離、跨越不同氣象地域的線路， 可以采用分段安裝HFC系統(tǒng)設(shè)備的方式實(shí)施，投資小，見效 快，適用于新建或現(xiàn)有已運(yùn)行的線路。
*不需要提高現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，輸配電線路就可以抵御50年、 100年周期的覆冰災(zāi)害。
*可以大規(guī)模安裝，通過集中或自動(dòng)控制的方式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū) 域、 一個(gè)電網(wǎng)同步運(yùn)行，防止電網(wǎng)中的任一條線路發(fā)生覆冰 現(xiàn)象，確保大范圍凝冰氣象條件下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
*既可以防止線路覆冰，又可以在已覆冰的情況下進(jìn)行線路的 除冰和融冰。
*對(duì)于220kv以上的輸電線路，可以與其它監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)配 套構(gòu)成一套輸電線路的安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的自動(dòng) 化，進(jìn)一步提升線路的輸送容量，提高輸電線路的可靠性。
提高電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)質(zhì)量。在電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段要進(jìn)行廣泛的調(diào)査 研究，搞清楚電網(wǎng)經(jīng)過區(qū)域歷史上出現(xiàn)過的覆冰災(zāi)害狀況，確定正 確的抗御覆冰災(zāi)害的標(biāo)準(zhǔn)。國家電網(wǎng)公司2008年3月1日宣布，將 調(diào)整電網(wǎng)設(shè)計(jì)、建設(shè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以提高電網(wǎng)大范圍抗冰能力。根據(jù) 國家電網(wǎng)公司公布的相關(guān)調(diào)整方案35 330千伏電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由15 年一遇提高到30年一遇，500千伏電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)由30年一遇提高到 50年一遇，750千伏電網(wǎng)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，正在建設(shè)特高壓工程 災(zāi)防標(biāo)準(zhǔn)IOO年一遇的要求。
根據(jù)國家電網(wǎng)公司的估算，如果按上述標(biāo)準(zhǔn)全面改造或更新現(xiàn)有
電網(wǎng)的輸電線路和桿塔，實(shí)施難度極大，起碼需要5000億元人民幣
的投資，也僅僅解決了輸電線路在覆冰的情況下不發(fā)生垮塌、倒桿的 情況，仍無法解決覆冰引起的停電。
采用本發(fā)明專利設(shè)計(jì)的HFC系統(tǒng)，既可以使電網(wǎng)達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn) 工程實(shí)施較為簡(jiǎn)單，投資最多只有改造線路鐵塔的二十分之一，又可 以避免和解決線路發(fā)生覆冰的現(xiàn)象，確保不會(huì)因?yàn)楦脖霈F(xiàn)停電的情 況。
有此可見，HFC系統(tǒng)工程的實(shí)施，具有十分重大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì) 價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種輸配電線路防覆冰除融冰方法，采用高頻脈沖電流加熱振蕩技術(shù)，以下簡(jiǎn)稱HFC技術(shù)，其特征是HFC技術(shù)可以適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路，對(duì)于不同電壓等級(jí)、不同線路結(jié)構(gòu)和容量、不同線路長度的輸配電線路，HFC系統(tǒng)裝置及配套設(shè)備和元件的各種技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)應(yīng)與之相適應(yīng)，電網(wǎng)中的每一條需要具備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置相應(yīng)的HFC系統(tǒng)裝置，并根據(jù)氣象條件決定是否投入運(yùn)行，投運(yùn)后的HFC系統(tǒng)裝置應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)不同階段的防覆冰、除冰和融冰●適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路；●帶負(fù)荷操作，不影響電網(wǎng)、電源和線路負(fù)荷正常的運(yùn)行，可以隨時(shí)根據(jù)氣象條件和線路覆冰狀況投入運(yùn)行；●HFC系統(tǒng)裝置可以采用全自動(dòng)或遠(yuǎn)方監(jiān)控的方式進(jìn)行控制，按氣象和線路條件隨時(shí)投入運(yùn)行或退出運(yùn)行；●只需在線路的兩端安裝HFC系統(tǒng)裝置和配套設(shè)備，不需要進(jìn)行整條線路的改造；對(duì)于長距離、跨越不同氣象地域的線路，可以采用分段安裝HFC系統(tǒng)設(shè)備的方式實(shí)施，投資小，見效快，適用于新建或現(xiàn)有已運(yùn)行的線路；●不需要提高現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，輸配電線路就可以抵御50年、100年周期的覆冰災(zāi)害；●可以大規(guī)模安裝，通過集中或自動(dòng)控制的方式，實(shí)現(xiàn)一個(gè)區(qū)域、一個(gè)電網(wǎng)同步運(yùn)行，防止電網(wǎng)中的任一條線路發(fā)生覆冰現(xiàn)象，確保大范圍凝冰氣象條件下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行；●既可以防止線路覆冰，又可以在已覆冰的情況下進(jìn)行線路的除冰和融冰；●對(duì)于220kv以上的輸電線路，可以與其它監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)配套構(gòu)成一套輸電線路的安全監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輸電線路的自動(dòng)化，進(jìn)一步提升線路的輸送容量，提高輸電線路的可靠性。
2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的輸配電線路防覆冰除融冰方法，其特征是高頻脈沖電流加熱振蕩技術(shù)(HFC技術(shù))及其采用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)的 防止輸配電線路表面覆冰，除冰和融冰的HFC系統(tǒng)裝置，可以有效 地解決上述問題；HFC技術(shù)在輸配電線路帶負(fù)荷運(yùn)行的情況下，既可以防止運(yùn)行 中的輸配電線路表面覆冰，又可以在已覆冰情況下實(shí)現(xiàn)除冰和融冰， 不影響線路、負(fù)荷和電網(wǎng)的正常運(yùn)行；HFC技術(shù)可以適用于6kv—1000kv的交直流輸配電線路，對(duì)于 不同電壓等級(jí)、不同線路結(jié)構(gòu)和容量、不同線路長度的輸配電線路， HFC系統(tǒng)裝置及配套設(shè)備和元件的各種技術(shù)指標(biāo)和參數(shù)應(yīng)與之相適 應(yīng)，電網(wǎng)中的每一條需要具備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置 相應(yīng)的HFC系統(tǒng)裝置，并根據(jù)氣象條件決定是否投入運(yùn)行，投運(yùn)后 的HFC系統(tǒng)裝置應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí) 現(xiàn)不同階段的防覆冰、除冰和融冰。
3、根據(jù)權(quán)利要求l所述的輸配電線路防覆冰除融冰方法，其特 征是HFC實(shí)現(xiàn)防止覆冰、除冰和融冰的基本原理和方法 (1)、防止覆冰的原理和方法在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于未覆冰線路，通過在輸配電線路上加載0.5kHz~450kHz， 0—3000安培的連續(xù)高頻電流(正弦波或脈沖 波形)，使導(dǎo)線的表面溫度升高至不能覆冰的溫度點(diǎn)，以防治導(dǎo)線覆 冰；(2)、覆冰融化的原理和方法 在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于已覆冰線路，通過在輸配電線路上 加載0.5kHz~450kHz， 0—3000安培的連續(xù)高頻電流(正弦波或脈沖 波形)，使導(dǎo)線的表面溫度升高至能夠融化導(dǎo)線表面覆冰的溫度點(diǎn)， 將導(dǎo)線覆冰融化；(3) 、覆冰導(dǎo)線除冰的原理和方法在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于已覆冰線路，通過在輸配電線路上 加載0.5kHz~450kHz, 0—3000安培的斷續(xù)變化的高頻電流(正弦波 或脈沖波形)，使導(dǎo)線的表面覆冰在其作用下碎裂、脫落，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線 的除冰；(4) 、覆冰導(dǎo)線除冰、融冰的原理和方法在覆冰氣象條件情況下，對(duì)于己覆冰線路，通過在輸配電線路上 交替加載0.5kHz-450kHz, 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流 (正弦波或脈沖波形)，使導(dǎo)線的表面覆冰在其作用下碎裂、脫落， 同時(shí)使導(dǎo)線的表面溫度升高至能夠融化導(dǎo)線表面覆冰的溫度點(diǎn)，這種 復(fù)合方式可以加速將導(dǎo)線覆冰清除和融化掉，實(shí)現(xiàn)快速的導(dǎo)線除冰，融冰；(5)、 HFC系統(tǒng)裝置帶負(fù)荷工作的原理和方法在輸配電線路上加裝HFC高頻阻流器和HFC高頻泄流器，使加 載的0.5kHz—450kHz, 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)限制在線路上流動(dòng)，通過HFC高頻阻流器，既阻 斷了高頻電流對(duì)電網(wǎng)、電源和負(fù)荷的影響，又使50Hz或60Hz正常 的負(fù)荷電流不受影響。
4、 一種輸配電線路防覆冰除融冰設(shè)備，由HFC高頻阻流器、 HFC高頻泄流器和HFC高頻電流發(fā)生器組成，其特征是HFC系統(tǒng)設(shè) 備主要特性參數(shù)a) HFC高頻阻流器*直流電流為低阻抗* 45Hz至65Hz交流電流為低阻抗* 0.5kHz^50kHz, 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)為高阻抗*具體的電流、電壓、阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定；b) HFC高頻泄流器 直流電流為高阻抗* 45Hz至65Hz交流電流為高阻抗* 0.5kHz~450kHz, 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)為低阻抗 *具體的電流、電壓、阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定； c) HFC高頻電流發(fā)生器參能產(chǎn)生可調(diào)節(jié)控制的0.5kHz~450kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)變化的高頻電流(正弦波或脈沖波形)，具體的電流、電壓、阻抗等參數(shù)在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸配電線路防覆冰除融冰設(shè)備，其特 征是高頻電流的趨膚效應(yīng)，流經(jīng)導(dǎo)線電流的頻率越高，電流越趨向于 導(dǎo)線的表面上流動(dòng)，導(dǎo)線的高頻電流阻抗也隨之加大，導(dǎo)線的表面溫 度就隨著高頻電流的增加而升高，當(dāng)導(dǎo)線的表面升高至不能覆冰的溫 度點(diǎn)，即達(dá)到了防治導(dǎo)線覆冰的目的，由于高頻電流只在導(dǎo)體表面流 動(dòng)，而50Hz/60Hz的工頻電流在導(dǎo)體截面內(nèi)比較均勻地流動(dòng)，因此， 在有控制的情況下，采用HFC技術(shù)不會(huì)對(duì)負(fù)荷電流產(chǎn)生影響；當(dāng)導(dǎo)線的表面覆冰時(shí)，其覆冰層也形成了導(dǎo)電層， 0.5kHz450kHz， 0—3000安培連續(xù)和斷續(xù)交替變化的高頻電流(正 弦波或脈沖波形)在導(dǎo)線的表面和覆冰層流動(dòng)，導(dǎo)電的覆冰層受到不 規(guī)則高頻電流引起的電磁力沖擊，會(huì)發(fā)生碎裂、脫落，達(dá)到除冰的目 的；高頻電流同時(shí)加熱導(dǎo)線的表面，使得未脫落的覆冰融化掉，達(dá)到 除冰、融冰的目標(biāo)；高頻電流的頻率、電流、波形及變化、導(dǎo)線的高頻阻抗等參數(shù)以 及高頻電流的調(diào)節(jié)控制方式在工程實(shí)施和HFC設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)確 定。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸配電線路防覆冰除融冰設(shè)備，其特 征是防止覆冰和融冰的功率、能耗計(jì)算，在凝冰氣象條件下防止導(dǎo)線 覆冰、對(duì)己覆冰的導(dǎo)線除冰、融冰所需的功率及能耗，在工程實(shí)施和 HFC設(shè)備設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。
全文摘要
輸配電線路防覆冰除融冰方法及設(shè)備，本發(fā)明是一種全新的防止輸配電線路表面覆冰，在已覆冰情況下除冰、融冰的技術(shù)。采用高頻脈沖電流加熱振蕩技術(shù)，以下簡(jiǎn)稱HFC技術(shù)，設(shè)備由HFC高頻阻流器、HFC高頻泄流器和HFC高頻電流發(fā)生器組成，通過在輸配電線路上加載0.5kHz-450kHz，0-3000安培的連續(xù)高頻電流(正弦波或脈沖波形)，可以適用于6kv-1000kv的交直流輸配電線路，對(duì)于不同電壓等級(jí)、不同線路結(jié)構(gòu)和容量、不同線路長度的輸配電線路，電網(wǎng)中的每一條需要具備防覆冰能力的輸配電線路，都可以配置相應(yīng)的HFC系統(tǒng)裝置，并根據(jù)氣象條件決定是否投入運(yùn)行，應(yīng)依據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，實(shí)現(xiàn)不同階段的防覆冰、除冰和融冰。
文檔編號(hào)H02G7/16GK101394073SQ20081002717
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2008年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月2日
發(fā)明者湯玉峰 申請(qǐng)人:廣州普瑞電力控制系統(tǒng)設(shè)備有限公司