架空线路交流融冰技术的研究

摘要

线路覆冰是电力系统面临的严重威胁。热力融冰技术利用线路中流过电流产生的焦耳热使覆冰融化，是目前公认的解决架空导线覆冰问题最直接、有效、可靠的除冰技术。但仍然存在着交流融冰无功功率消耗过大，直流融冰投资成本昂贵等缺陷。随着特高压电网的建设，越来越多大截面导线的出现，研发更具实用性的融冰方法具有重要意义。
　　与现有架空线路热力融冰技术不同，本文提出了一种内置绝缘双绞铜线加热器进行线路交流融冰的方法。双绞铜线加热器具有两个优点，一是“无感”特性，可近似为纯电阻;二是利用交流电即可进行线路融冰，无需使用直流电源从而大大降低了成本。
　　为了进一步提高导线的传热效率，用含有高导热的氮化铝涂料填充导线内部的气隙。基于传热学原理，本文从热场和热路两个角度分析了融冰导线的内部温度场，并进行融冰导线样品的温升实验。实验结果与理论分析表明:氮化铝填充物的加入，不仅提高了导线内部的导热系数，而且增大了传热面积，明显改善导线的传热效果，使得内外层温差减小，即导线内部的最高温升降低。
　　利用本文提出的方法进行了融冰实验，验证了该方法的可行性。从功率和温度两个角度研究氮化铝混合物的加入对融冰效率的影响。结果表明:融冰功率一定时，氮化铝混合物的加入对融冰效率的影响不明显，但会极大地降低导线内部温升，允许进一步增大融冰电流的范围。因而，在相同的内部动态稳定温升时，由于载流量的增加，氮化铝混合物的加入会明显缩短融冰时间，提高融冰效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 架空线路除冰技术概况

1．2．1 机械除冰技术

1．2．2 热力融冰技术

1．2．3 其他除冰方法

1．3 本课题的主要研究内容

第2章 架空线路无感交流融冰方法

2．1 双股螺旋绞线的电感

2．1．1 双股螺旋绞线电感的计算

2．1．2 双股螺旋绞线间的互感

2．1．3 单股螺旋导线的自感

2．2 双股螺旋绞线电感的影响因素

2．2．1 导线间距对电感的影响

2．2．2 扭绞节距系数对电感的影响

2．3 双股螺旋绞线与单根直导线、双股直导线的电感对比

2．4 双绞线加热器融冰原理

2．4．1 普通输电线路的阻抗特性

2．4．2 双绞线加热器的阻抗特性

2．4．3 利用内置无感双绞线加热器进行线路融冰的方法

2．5 本章小结

第3章 基于温度场的融冰导线传热分析

3．1 融冰导线内部温度场的实验研究

3．1．1 融冰导线试样的制作

3．1．2 温升实验方案

3．1．3 实验结果与分析

3．2 基于温度场的有限元分析

3．2．1 三维温度场的数学模型

3．2．2 有限元仿真模型的建立

3．2．3 仿真结果与分析

3．3 基于等效热路的传热分析

3．3．1 热电类比法的基本原理

3．3．2 等效热路模型的建立

3．3．3 等效热路参数的分析

3．4 本章小结

第4章 恒流源作用下融冰效率分析

4．1 最小融冰电流的计算

4．2 融冰实验研究

4．2．1 覆冰装置

4．2．2 融冰实验装置与方法

4．2．3 实验结果与分析

4．3 仿真模型计算

4．3．1 融冰的物理过程

4．3．2 仿真模型的建立

4．3．3 仿真计算原理

4．3．4 融冰过程的仿真分析

4．4 本章小结

第5章 铜芯稳态温度下融冰效率分析

5．1 最大融冰电流的选取

5．2 铜芯稳态温度下的融冰时间分析

5．3 融冰效率的提高对融冰距离的影响

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢