一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置及方法与流程

本发明涉及电力系统研究领域，具体地，涉及一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置及方法。

背景技术：

电力系统遭受的风灾、地震灾害、冰灾等自然灾害中，冰灾给电网造成的损失往往更为严重，轻则发生冰闪，重则造成倒塔(杆)、断线，甚至使电网瘫痪。

2008年初，低温雨雪冰冻天气覆盖我国南方、华中、华东地区，导致贵州、湖南、广东、云南、广西和江西等省输电线路大面积、长时间停运，造成全国范围电网停运电力线路36740条，停运变电站2018座，110kv-500kv线路共有8381基杆塔倾倒及损坏，全国共170个县(市)发生供电中断的情况。南方电网供电区域的贵州大部分、广西桂北地区、广东粤北地区和云南滇东北地区电网设施遭受严重破坏。这次冰灾给国民经济和人民生活造成巨大损失，仅南方电网的直接损失就达150多亿元。

我国是世界上路严重覆冰的地区之一。因此，覆冰技术的研究和探讨无疑对提高我们日常配网线路的安全运行及解决高湿、高海拔地区配网线路覆冰问题，都将是有积极意义的。

35kv或10kv线路覆冰时，可以采用交流融冰方式，对线路全线进行融冰作业。但是由于交流融冰电流值无法调节，因此传统交流融冰需先期进行阻抗匹配分析。由于交流融冰线路融冰电压、线路阻抗均是定值，若线路阻抗不匹配，则可能出现融冰电流小于最小融冰电流、大于线路最大融冰电流、主变能提供的无功功率小于线路融冰时需要的无功功率等问题，从而无法进行交流融冰。传统的交流融冰方法具有较大的局限性。

综上所述，本申请发明人在实现本申请发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

在现有技术中，现有的配网线路融冰方法存在交流融冰电流值无法调节，具有较大的局限性的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供了一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置及方法，解决了现有的配网线路融冰方法存在交流融冰电流值无法调节，具有较大的局限性的技术问题，采用本方法，可以调节交流融冰电流有效值，提高了交流融冰方法的适用性。

为实现本申请的目的，本申请一方面提供了一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置，所述装置包括：

3相融冰电路，每相融冰电路均包括：串补电容、导线电阻、导线电抗；其中，串补电容器串联在变电站内待融冰线路出线间隔与待融冰线路之间，待融冰线路末端三相短接不接地，串补电容器的容抗值可调。

进一步的，当线路融冰电流小于线路导线最小融冰电流时，调节电容容抗值以抵消配网线路的感抗；当线路融冰电流大于线路导线最大融冰电流时，调节电容容抗值使配网线路呈容性。调节电容容抗值的范围为60uf-200uf。

进一步的，交流电源10kv电源。

另一方面，本申请还提供了一种基于可调电容串联补偿的配网线路交流融冰置的交流融冰方法，所述方法包括：

步骤1：将交流融冰装置接入交流电源和配网线路融冰短接点；

步骤2：基于待融冰配网线路的长度，调整交流融冰装置中串补电容的容抗值，使得融冰电源电压与待融冰配网线路阻抗相匹配；

步骤3：调整完成后开始融冰。

本发明针对现有交流融冰方法下融冰电流无法调节的不足，提出了一种利用可调电容分级串联补偿的方法调节交流融冰电流，使得融冰电源与融冰线路阻抗相匹配。即交流融冰电源始终是10kv，将分级可调的电容串入待融冰线路中。当线路距离过长时，调节电容容抗值以抵消配网线路的感抗；当线路距离较短时，调节电容容抗值使配网线路呈容性。调节电容值是为了确保配网线路总阻抗在合适范围内，交流融冰电流如同直流融冰电流一样大小可调，以提升交流融冰适用性。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

采用本方法，可以调节交流融冰电流有效值，提高了交流融冰方法的适用性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1是采用可调电容分级串联补偿实施交流融冰的连接示意图；

图2是某一线路在现有交流融冰方法下的融冰电流与融冰电压波形；

图3是某一线路经过串联电容补偿后的交流融冰方法下的融冰电流与融冰电压波形；

图4是现有交流融冰与本发明提及的交流融冰电压电流矢量分析图；

u为线路融冰电压，il为线路电抗电流；ic为串补电容电流；ir为电阻电抗电流；i融冰为线路融冰电流，为il、ic、ir的矢量和。

具体实施方式

本发明提供了一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置及方法，解决了现有的配网线路融冰方法存在交流融冰电流值无法调节，具有较大的局限性的技术问题，采用本方法，可以调节交流融冰电流有效值，提高了交流融冰方法的适用性。

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

请参考图1，本申请中的一种可调电容串联补偿的配网线路交流融冰装置，包括：

3相融冰电路，每相融冰电路均包括：串补电容、导线电阻、导线电抗；其中，串补电容器串联在变电站内待融冰线路出线间隔与待融冰线路之间，待融冰线路末端三相短接不接地，串补电容器的容抗值可调。

当线路融冰电流小于线路导线最小融冰电流时，调节电容容抗值以抵消配网线路的感抗；当线路融冰电流大于线路导线最大融冰电流时，调节电容容抗值使配网线路呈容性。

(1)配网系统交流短路融冰系统线电压为us，导线电阻为rs，导线电抗为xl，线路阻抗为 配网导线最大融冰电流imax，配网导线最小融冰电流imin，则导线融冰电流需满足式(1)条件，方可开展交流融冰。

根据式1，us、rs、xl均是固定值，因此is是固定值，交流融冰电流值无法改变。若不满足式(1)条件，则无法进行交流融冰，具有一定局限性。

(2)当融冰线路中串联一个容抗可调的电容器(容抗为xc)后，导线融冰电流为

根据式2，在us、rs、xl均是固定值的情况下，通过调节xc，就可以控制交流融冰电流值，从而满足线路的融冰电流需求。

(3)常用配网线路各导线型号交流融冰范围，请参考表1所示。

表1配网线路导线型号适用融冰电流范围

实施例1：以某供电公司穿越高海拔山区10kv线路交流融冰为例说明本方法。

该线路导线型号lgj-50，线路阻抗值(9.63+j5.79)ω，j为复数的的虚部单位。根据资料说明，该类导线的交流融冰电流范围是165a至492a。只要交流融冰电流在上述范围内，就能在确保线路安全的基础上，实现导线发热并将覆冰融化掉。

一般35kv及以下线路交流融冰电源电压均为10kv。若采用10kv作为融冰电源，即使是对该线路全线进行交流融冰，其融冰电流达到了516a)，超过了该线路最大融冰电流492a。因此，无法采用现有交流融冰方法对线路进行交流融冰。线路融冰电流与融冰电压波形如图2所示。

将分级可调的三相电容串联入待融冰导线，并设置每相电容值为130uf。采用10kv作为融冰电源对线路全线进行交流融冰，其融冰电流为273a。该电流值处于lgj-50导线的交流融冰电流范围内，可以在确保线路安全的基础上，实现导线发热并将覆冰融化掉。串补后，线路融冰电流与融冰电压波形如图3所示，现有交流融冰与本发明提及的交流融冰电压电流矢量分析如图4所示。

采用该方法，可以调节交流融冰电流有效值，提高了交流融冰方法的适用性。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。