高频交流与直流短路融冰比较研究-论文.pdf

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1、钟铉州，刘明光，张雪亮(北京交通大学电气学院，北京100044)摘要：利用输电线流过电流产生的热来融冰是一个比较可行的方法。为此，提出用频率为1kHz的交流电流进行融冰，即利川输电线流过高频电流时电流的集肤效应．使单位长度输电线的电阻增大。与直流融冰电流十¨比，在相㈤的柑效电流下，相同时问内交流电流产生近2倍于直流的热量来融冰．能够缩短融冰时，减少经济损火没计r一套级联型高频高压大功率装置．并用Matlab对该装置进行仿真分析结果表【iJJ，lkI{z的高频交流【乜流．适川】35kV及以下的电力系统融冰、关键词：输电线路；覆冰；高频

2、电流；融冰；配电系统；变频装置；仿真汁算中图分类号：TM752L5文献标志码：A文章编号：1004．9649(2014)09—0094060引言1融冰的条件和时间输IU线覆冰会导致线路跳闸、倒卡r、通信IfI1．1冰脱离输电线的条件断等一系列M题．受灾秋广．造成的经济损小史选取丁3种输电线进行融冰汁箅分析．，人比较大。足一个K仃存义需要迫切解决的类，硬参数如表1所示．其叶l1~GJ70遍应川题，见存2008⋯qI柯力‘雪灾．导致很多J‘35kV以下输电线路一IJ．而J(~J240LGJ400输电线路乖『lfr塔受刮损坏，日前．同内对

3、交流HJrll0kV或220kV输电线路『Illl疗电网融冰的研究还很少，I艾献I4—5l通过融冰的传公州刈‘以J二3种输电线路的直流融冰分刖进行]热特．分析临界融冰}乜流环境『大I素关系、文实验．为后面的结果刈比分析提供r准确的依据．献l61介绍r采川直流路融冰法，但其融冰时问体参_号义献K．无法快速解决问题、似没输电线径为r．输电线冰的J奠为小艾迎过建输电线路导线的融冰模型．分d【凡l输电线在风的作用下舞动．以及他I，t然条析融冰时间j融冰电流频率的火系．发现交流融件影响等原．输电线覆冰的横俄{赴1个椭冰址想的交流电流频率城为l

4、kHz．并日．相形．如I皋ll所示．剩余的冰层币=J的作川下川情况下的直流融冰力式做'广比较．得如果川脱落、根冰能乐受的最大剪切J，-叮fr并冰lkHz的尚频交流电融冰能够比直流电有更快的脱离线时冰融化的俄面积／I为II2融冰效果的结沦介r所研制的l俞级联割大⋯A=1．1(2(r(r+d)一}))(1)功率高变频装，"埘陔装的模进行仿真．二验J其符合融冰的要求为输电线覆冰问题快1．2融冰所需要的时间速得到解决捉供参考、似没融冰时环境温度为。；线路k度为表1输电线的参数Tab．1Parametersoftransmissionline

5、s收稿日期：2014—03—06作者简介：钟珐州(1990一)，，汀两宜春人，硕士研究生，从事电力系统融冰研究。E—mail：786878482@qq．com94第9期钟勉州等：高频交流与直流短路融冰比较研究条输电线的温度都是t21，凶此，因输电线温度升高而吸收的热量(())为Q5=一(C^IPUA^I+CnPKAh)(7)式r：CC分刖为钒铁的比热窬，CAI=880J／(kg·。C)，Ch=460J／(kg·℃)；P^】，p¨，AAl，／1n．别为销和铁的密度和截面积假设输电线的融冰电流大于¨lJ界融冰电图1融冰模型流)且为，．经

6、过时间t后输电线上的冰层融化许Fig．1Ice—meltingmodel开始掉落．根据以上分析．可得到融冰时I'aJt为L，km；J单化KJ_!￡的电阻为R，,Q．／kn：冰的密IZRt=QI+Q2+Q3+4+Q5(8)度为P，kg／m融冰之丽输电线卜冰的温度．(F-F。)Rt=Q：+Q3+Q4+Q5(9)则所需‘的融冰热畦叮以分为5类III、，‘=一(，2R(10)(1)他I'HJ冰表面散，人的热摄(Q．)一)、‘Ql=+(2)根据以L推导．心流融冰情况下：尺心为式：，为刈流敞热；为辐射散热。当输电线直流电阻兄而在高频交流融冰情况

7、下学虑电流的}u流产，门热}Lc等j冰表面散失的热量时l⋯．的集肤效应，R为等效n勺交流电阻R即，2Rt=Q，f1、r，此fI、fIl乜流称为临界融冰电流，即，IR=(1+)(1(1】)为I界融冰电流、只有当输电线流过的融冰电流的彳r效仳大j‘，时才能融冰．否则融冰失败．．y=一192+0．8怒(8~／5<10—7／)0(、1‘2)(2)他K度线上融化冰的温度从．升商式中：为高频下的集肤效应系数I；f为交流

8、U到O盯订lI殷收n勺热(Q!)。流频率，、Q!=一C×xpxA(3)南前面的分析可以推导交、直流融冰的时式rf1：C为冰的比

9、热容．C=2090J／kg、间之比K为(3)化KJ立线匕0oC的冰融化成水所需K==(13)【收的潜()．3=pxAxLr(4)为了保证融冰的钉效性．交流融冰电流的武·tI：，Jl为冰融解热，L=335000J／kg。效值是临界融冰电