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利用沉积放电主动防御输电线路灾的方法

阅读:391发布:2021-05-12

专利汇可以提供利用沉积放电主动防御输电线路灾的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种利用沉积放电主动防御输电线路 冰 灾的方法,包括步骤在于:S1:发现覆冰条件下输电线路沉积放电的形式与沉积放电效应,提出覆冰环境输电线路沉积放电产生的 电场 强度在16~18kV/cm;S2:根据输电线路 电压 等级、输电线路输送的经济 电流 密度 和负载强度,按照沉积放电产生的 导线 表面电场强度设计输电线路导线表面场强;S3:根据沉积放电场强选择输电线路导线半径(r),使半径为r的输电线路导线周围场强在非覆冰条件下满足电晕起始电压的控制条件,并且使所述抑制输电导线在覆冰条件下产生沉积放电的电晕效应,且其沉积放电电晕效应满足输电线路抑制导线覆冰的要求。可减少60%以上的覆冰,有效 预防 输电线路冰 雪 灾害。,下面是利用沉积放电主动防御输电线路灾的方法专利的具体信息内容。

1.一种利用沉积放电主动防御输电线路灾的方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1:发现覆冰条件下输电线路存在一种新的电晕放电形式及其与沉积放电效应,提出覆冰环境下输电线路沉积放电产生的电场强度在16~18kV/cm;
S2:根据输电线路电压等级、输电线路输送的经济电流密度和负载强度,按照沉积放电产生的导线表面电场强度设计输电线路导线表面场强;
S3:根据沉积放电场强选择输电线路导线半径r,使半径为r的输电线路导线周围场强在非覆冰条件下满足电晕起始电压的控制条件,并且使所述抑制输电导线在覆冰条件下产生沉积放电的电晕效应,且其沉积放电电晕效应满足输电线路抑制导线覆冰的要求。
2.根据权利要求1所述的利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:在自然试验基地进行导线带电覆冰时发现在覆冰积条件下输电线路会产生沉积放电现象,即在覆冰积雪条件下雪花、过冷却雨滴在接近带电导线且并未碰撞导线时,由于极化作用产生的一种非接触式外来质点消散型放电现象,该现象的产生会使导线覆冰量减少;所述沉积放电效应为质点趋近导线表面时,在导线表面引起局部电场变化;通过感应作用,质点两端出现极性相反的电荷;由于这种感应电荷的作用,使电场强度提高,并引起放电;当质点通过放电通道,一经与导线接触,质点就带与导线相同极性的电荷;由于同极性电荷的相斥,质点就迅速退离高场强区。
3.根据权利要求1所述的利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:通过在“野外科学观测研究站”架设各种结构形式的输电导线,施加电压使其导线表面场强达到预设值,利用野外观测研究站的自然覆冰条件,对所述输电导线进行覆冰观测试验,观察不同输电导线表面电场强度对导线周围沉积放电的影响,试验发现沉积放电产生的电场强度为16~18kV/cm。
4.根据权利要求1所述的利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:根据导线材料和最大负荷利用小时数,确定经济电流密度(J)。根据输电线路电压等级(U)和线路输送容量(P),计算出每相电流(I),不考虑传输效率,I=P/(3U);根据输电线路输送的经济电流密度和每相电流,确定导线总截面(S),S=I/J,该值可作为导线总截面选择的参考基数,从而为选择导线型号提供参考;按照沉积放电产生的导线表面电场强度16~18kV/cm,设计输电线路导线表面场强E。
5.根据权利要求1所述的利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:步骤S3根据沉积放电场强选择输电线路导线半径r包括:
S31:采集目标输电线路的覆冰条件、导线离地高度等结构特性参数;
S32:计算目标输电输电线路单位长度导线对地平均电容,其中,所述目标输电线路单位长度导线对地平均电容采用如下方法计算,
其中,C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容,ε0表示空气介电常数,H表示输电导线离地高度,r表示输电导线半径;
S33:根据所述产生沉积放电的电场强度,计算目标输电线路的导线半径(r),所述半径为r计算采用如下方法:
其中,r表示利用沉积放电抑制输电线路导线覆冰的半径(mm),C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容(μF),U表示目标输电线路额定电压(kV),ε0表示空气介电常数,E表示所述产生沉积放电的电场强度(16~18kV/cm)。

说明书全文

利用沉积放电主动防御输电线路灾的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电领域,尤其涉及一种利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法。

背景技术

[0002] 防止电网灾害是一大国际难题,为减轻冰雪灾害对输电线路造成的影响,确保安全顺利输送电能,国内外进行了各种除冰、融冰技术研究。目前,提出的融冰方法有几十种,按其工作原理一般分为四类:热力融冰、机械除冰、自然被动除冰及其他方法。机械除冰不易操作;自然被动除冰效率低;交流短路融冰技术在电压等级线路上应用较为成熟,但不适合500kV以上高电压等级线路。直流融冰方法是一种有效的可解决电网冰灾的重要手段,直流融冰方法从技术上可适应于各级电压等级的不同导线截面的线路,也可以根据不同的应用条件可以采用不同形式、不同容量直流融冰装置,但是直流融冰需要使融冰线路停电,退出运行和接入融冰需要较为复杂的操作和较长的时间,直流融冰装置极其笨重,占地面积大,成本高昂。要应对各种类型的冰冻灾害和地形、地理以及电网的特性,除了采用交直流短路融冰技术之外,亟需采用一些更为先进、简单、经济的技术措施和方法。
[0003] 研究发现,输电线路覆冰积雪条件下会发生沉积放电效应,沉积放电现象通过感应电荷和极化作用,使靠近导线的珠和雪花远离导线或者消散在空气中。因此,输电线路沉积放电效应能一定程度上减少输电线路覆冰积雪,但不能消除输电线路覆冰积雪。然而,根据电网冰灾成灾机理,只有输电线路覆冰厚度超过临界值才会引起杆塔倒塌、断线或者闪络跳闸事故,所以利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法是一种切实可行的除冰方法。

发明内容

[0004] 有鉴于此,本发明提供一种利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法。
[0005] 本发明提供一种利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:包括以下步骤:
[0006] S1:发现了覆冰条件下输电线路沉积放电的形式与沉积放电效应,提出了覆冰环境输电线路沉积放电产生的电场强度在16~18kV/cm;
[0007] S2:根据输电线路电压等级、输电线路输送的经济电流密度和负载强度,按照沉积放电产生的导线表面电场强度设计输电线路导线表面场强;
[0008] S3:根据沉积放电场强选择输电线路导线半径r,使半径为r的输电线路导线周围场强在非覆冰条件下满足电晕起始电压的控制条件,并且使所述抑制输电导线在覆冰条件下产生沉积放电的电晕效应,且其沉积放电电晕效应满足输电线路抑制导线覆冰的要求。
[0009] 进一步,所述步骤S1包括:通过在“野外科学观测研究站”架设各种结构形式的输电导线,施加电压使其导线表面场强达到预设值,利用野外观测研究站的自然覆冰条件,对所述输电导线进行覆冰观测试验,观察不同输电导线表面电场强度对导线周围沉积放电的影响,试验发现沉积放电产生的电场强度为16~18kV/cm;
[0010] 进一步,步骤S2包括:根据导线材料和最大负荷利用小时数,确定经济电流密度(J)。根据输电线路电压等级(U)和线路输送容量(P),计算出每相电流(I),不考虑传输效率,I=P/(3U)。根据输电线路输送的经济电流密度和每相电流,确定导线总截面(S),S=I/J,该值可作为导线总截面选择的参考基数,从而为选择导线型号提供参考。按照沉积放电产生的导线表面电场强度16~18kV/cm,设计输电线路导线表面场强E;
[0011] 进一步,步骤S3包括:
[0012] S31:采集目标输电导线离地高度;
[0013] S32:计算目标输电输电线路单位长度导线对地平均电容,其中,所述目标输电线路单位长度导线对地平均电容采用如下方法计算,
[0014]
[0015] 其中,C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容,ε0表示空气介电常数,H表示输电导线离地高度,r表示输电导线半径;
[0016] S33:根据所述产生沉积放电的电场强度,计算目标输电线路的导线半径(r),所述半径为r计算采用如下方法:
[0017]
[0018] 其中,r表示利用沉积放电抑制输电线路导线覆冰的半径(mm),C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容(μF),U表示目标输电线路额定电压(kV),ε0表示空气介电常数,E表示所述产生沉积放电的电场强度(16~18kV/cm)。
[0019] 本发明的有益效果:本发明利用能产生沉积放电抑制输电线路导线覆冰的半径为r的输电导线替换目标输电导线,提高输电导线周围的场强,利用沉积放电效应,使输电导线的覆冰量减少60%以上,有效预防输电线路冰雪灾害;同时,在天气条件良好的情况下,该电场强度符合电磁噪声要求的规定;因此,通过提高导线表面场强达到防止输电线路发生冰灾是一种切实可行的主动除冰方法,具有操作简单、经济效益好和除冰效率高的有益效果。附图说明
[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
[0021] 图1本发明流程图

具体实施方式

[0022] 以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明:
[0023] 本发明提供一种利用沉积放电主动防御输电线路冰灾的方法,其特征在于:包括以下步骤:
[0024] S1:通过在“野外科学观测研究站”架设各种结构形式的输电导线,施加电压使其导线表面场强达到预设值(0~25kV/cm),利用野外观测研究站的自然覆冰条件,对所述输电导线进行覆冰观测试验,观察导线在不同电场强度下的覆冰或积雪增长过程,记录导线在不同电场强度下的覆冰厚度、覆冰质量和覆冰形态,分析不同输电导线表面电场强度对导线周围沉积放电的影响。通过对大量试验数据进行分析,发现沉积放电产生的电场强度为16~18kV/cm;
[0025] S2:根据导线材料和最大负荷利用小时数,确定经济电流密度(J)。根据输电线路电压等级(U)和线路输送容量(P),计算出每相电流(I),不考虑传输效率,I=P/(3U)。根据输电线路输送的经济电流密度和每相电流,确定导线总截面(S),S=I/J,该值可作为导线总截面选择的参考基数,从而为选择导线型号提供参考。按照沉积放电产生的导线表面电场强度16~18kV/cm,设计输电线路导线表面场强E;
[0026] S3:根据沉积放电场强选择输电线路导线半径r,使半径为r的输电线路导线周围场强在非覆冰条件下满足电晕起始电压的控制条件,并且使所述抑制输电导线在覆冰条件下产生沉积放电的电晕效应,且其沉积放电电晕效应满足输电线路抑制导线覆冰的要求。
[0027] 步骤S3包括:
[0028] S31:采集目标输电导线离地高度;
[0029] S32:计算目标输电输电线路单位长度导线对地平均电容,其中,所述目标输电线路单位长度导线对地平均电容采用如下方法计算,
[0030]
[0031] 其中,C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容,ε0表示空气介电常数,H表示输电导线离地高度,r表示输电导线半径;
[0032] S33:根据所述产生沉积放电的电场强度,计算目标输电线路的导线半径(r),所述半径为r计算采用如下方法:
[0033]
[0034] 其中,r表示利用沉积放电抑制输电线路导线覆冰的半径(mm),C表示目标输电线路单位长度导线对地平均电容(μF),U表示目标输电线路额定电压(kV),ε0表示空气介电常数,E表示所述产生沉积放电的电场强度(16~18kV/cm)。
[0035] S4:根据输电线路电晕起始电场强度公式验证所确定的半径为r的输电线路导线周围场强在非覆冰条件下是否满足电晕起始电压的控制条件。输电线路电晕起始电场强度计算公式如下:
[0036]
[0037] 其中,δ:大气的校正系数,δ=0.386P/(273+t);
[0038] P:大气压力,毫米汞柱髙;
[0039] t:温度
[0040] m:导线表面系数,直流输电线路,导线表面粗糙系数为m=0.49(晴天),m=0.38(雨天)。
[0041] 使输电线路产生沉积放电的电场强度E满足:E≤E0。
[0042] 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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