架空线路铁塔防冰方法研究

摘要

为更好满足全国范围内日益增长的电力需求，缓解日益严重的雾霾天气，远距离线路和高铁塔的空间布局已成为电网发展新常态，但是由于其所经区域地形和气候复杂而多变，潜在覆冰危害已成为电力系统安全运行的重大隐患，又因为架空线路铁塔覆冰对电网安全供电影响极大，且目前鲜有专门针对铁塔塔身的实际防冰方法及应用案例的研究，论文重点对基于涡流感应加热的铁塔防冰方法进行了模型的建立、仿真及试验研究。
　　论文首先分析了江苏江阴大跨越铁塔防冰的必要性;基于铁塔本身接地的工程实际及交直流发热原理，确定了以涡流感应加热为原理的铁塔防冰设计，推导了涡流感应加热产生的热量公式，在此基础上，运用Ansoft Maxwell建立了线圈涡流感应加热角钢模型，仿真分析了频率、电流、线圈缠绕半径对角钢温度场的影响，由此给出了具体参数及线圈绕制方式的选择原则和建议;又设计并实施了涡流感应加热角钢的试验方案，试验结果表明，线圈绕制越紧密，角钢对应处的温升会更高，此结论与仿真结果一致，说明该试验方案具有合理性;最后运用正交试验的方法进行了线圈涡流感应加热角钢效果影响因素的重要性排序探究，具体包括运用Ansoft Maxwell进行仿真试验和数据的处理与分析两部分，结果表明，频率及电流两因素均显著影响涡流感应加热效果，而线圈缠绕半径的影响最小，此结论为铁塔防冰方法的参数优化提供了重要依据。
　　论文的研究成果为铁塔塔身防冰提供了积极可行的方法，对铁塔防冰装备的研制、未来具体铁塔防冰方案制定及现场作业实施，具有重要的参考价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 架空线路覆冰形式及危害

1．2．1 雨凇覆冰

1．2．2 雾凇覆冰

1．2．3 混合淞覆冰

1．3 架空线路覆冰机理研究现状

1．4 防冰方法的国内外研究现状

1．4．1 基于材料学的防冰方法

1．4．2 电流防冰

1．4．3 涡流感应加热防冰

1．5 论文的章节安排及主要贡献

第二章 江苏江阴大跨越塔塔身防冰方案研究

2．1 江苏江阴大跨越塔塔身防冰需求分析

2．1．1 江苏江阴大跨越整体情况

2．1．2 铁塔塔身防冰需求分析

2．2 铁塔塔身防冰技术路线及防冰方法

2．2．1 铁塔塔身防冰技术路线

2．2．2 铁塔塔身防冰方法

2．3 涡流功率及产生热量的公式推导

2．3．1 涡流发热原理

2．3．2 公式推导

2．4 感应加热电源系统的设计

2．4．1 频率及电流选择原则

2．4．2 感应加热电源系统结构选择

2．4．3 逆变器二阶谐振电路选择

2．5 小结

第三章 铁塔塔身防冰方法的仿真及试验研究

3．1 Ansoft Maxwell软件

3．1．1 软件介绍

3．1．2 Ansoft的仿真步骤

3．2 线圈涡流感应加热角钢模型的建立及参数设置

3．3 各影响因素对角钢温度场及磁场的影响

3．3．1 频率对角钢温度场及磁场的影响

3．3．2 交流电流对角钢温度场及磁场的影响

3．3．3 线圈缠绕半径对角钢温度场及磁场的影响

3．3．4 参数选择及线圈绕制方式建议

3．4 基于涡流感应加热塔身模型(角钢)的试验研究

3．4．1 试验目的、仪器及用途

3．4．2 试验原理

3．4．3 试验过程及结果

3．4．4 试验结论

3．5 小结

第四章 基于线圈涡流感应加热角钢效果的参数优化分析

4．1．2 正交试验表设计

4．2 正交试验结果

4．3 试验结果分析

4．3．1 分析方法

4．3．2 数值分析

4．4 小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录