基于零序电流调节的配网在线融冰技术研究

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近些年来,由于全球各地气候变化剧烈,冰灾发生频率呈现逐年上升的趋势。对于易遭受暴风雪的地区,如美国东北部、加拿大魁北克省、日本北海道等,当地电力线路上极易形成覆冰导致断线倒塔等电力事故,不仅影响供电可靠性,严重时还会由于电力中断、无法取暖而危害居民生命安全。现有的融冰方法以交直流短路融冰技术为主流,但其主要应用于主网。配网由于多为单馈线型导致负荷无法及时转移,当应用交直流短路融冰技术时会导致线路停运,影响正常的生产生活活动。因此,本文针对于配网线路融冰问题,提出了基于零序电流调节的在线融冰技术。本文提出通过接地变压器+可调电抗器组成零序电抗一体装置,经避雷线与覆冰线路末端进行短接,构建一条零序回路进行发热融冰。接地变压器的作用是引出中性点,保障融冰电流为零序电流;可调电抗器的作用是通过调节电抗值以调节零序融冰电流值。由于融冰过程中负载侧线电压仍能维持供电,故而可以实现不停电在线融冰。选取了一条配网10k V支线为试点线路,通过建立线路圆柱形覆冰模型分析了其融冰时的热传导过程及热平衡方程,通过计算获得了线路最小融冰电流及阻抗参数,从而建立了试点线路参数模型。依据线路融冰需求对零序电抗一体装置进行设计,完成了从选型到铁心设计、绕组设计等一系列工作,并通过在Maxwell 3D软件中对试点线路参数模型进行仿真,验证了在线融冰技术的可行性。以理论分析结果和仿真数据为依据,开展了试点线路的在线融冰演练现场试验。在进行了零序电抗一体装置实物参数测试后,将其运送至试验现场进行安装,从而开展升流试验。试验过程中的电流上升结果与仿真数据完全一致,线路温升也达到融冰需求,试验结果表明基于零序电流调节的在线融冰技术是可行的,能有效解决配网线路覆冰问题。
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