CN101908750A - 一种自适应接地的避雷线融冰拓扑 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种自适应接地的避雷线融冰拓扑，包括：可控电流源、刀闸、直流电流传感器以及安装在每根杆塔上的2台直流控制接触器和2只避雷线绝缘子。可控电流源通过刀闸与避雷线首端相连，避雷线尾端短接，短接点上安装直流电流传感器。直流控制接触器的线圈与避雷线串联，主触头的一端与避雷线相连，另一端通过杆塔接地，避雷线绝缘子一端与避雷线相连，另一端通过杆塔接地。该拓扑平时使避雷线可靠接地，融冰时向避雷线通入直流电流使避雷线自动脱离接地，并可对直流控制接触器进行定期试验，避雷线未覆冰也可进行试验，操作方便可靠。本发明为解决控制接地式避雷线融冰问题提供了一套安全、高效、方便、可靠的方法。

Description

一种自适应接地的避雷线融冰拓扑

技术领域

本发明涉及电力***输电线路中的避雷线拓扑，尤其是自适应接地的避雷线融冰拓扑。

背景技术

电力工业是国民经济发展中重要的基础能源产业，是关系国家能源安全和国民经济命脉的基础产业。随着我国国民经济的持续发展，经济的健康发展和人们的日常生活都越来越紧密地同电力工业联系在一起，保证电力供应的持续、稳定就显得尤为重要。由于电网受到***内外各种因素影响造成的电力供应中断，往往造成巨大的经济损失，严重影响人们正常生活。

2008年初，我国南方大部分地区经历了历史上罕见的低温雨雪冰冻天气。导致输电线路大面积覆冰，电力设施严重受损，造成大面积停电。仅此灾害就导致国家电网公司所辖电网直接经济损失达104.5亿元。

冰雪灾害对供电输电线路的影响主要在绝缘和重力荷载两个方面：前者严重时甚至发生冰闪短路，造成线路跳闸；后者严重时会造成线路断线、杆塔倒伏及引发大面积停电事故等巨大破坏，且受损电网往往难以在短时间内恢复。由于气象原因导致线路覆冰难以自行消融时，为了防止大面积停电事故的发生，需要人工干预对线路覆冰进行清除。

目前，对输电导线的除冰技术手段较多，大体上可分为机械外力除冰和大电流热力融冰两大类，这两类除冰技术无论是理论研究还是工程实践上都已取得了丰富的成果。尤其是大电流热力融冰以其安全高效的优点，越来越得到广泛的应用。

高压输电线路除输电导线外一般还配有避雷线，避雷线在低温雨雪冰冻条件下也与输电导线一样也会发生覆冰现象。避雷线覆冰较输电导线覆冰的严重性在于：避雷线架设于输电导线上方，等重量覆冰时其对杆塔的载荷力矩大于输电线路；避雷线为了达到防雷目的需通过杆塔接地，无法直接通入大电流进行融冰。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自适应接地功能的避雷线融冰拓扑，使避雷线能在不进行融冰操作时可靠接地，融冰操作时通入直流电流即可自动脱离接地运行。

本发明的自适应接地的避雷线融冰拓扑，其特征是包括：可控电流源、刀闸、直流电流传感器以及安装在每根杆塔上的2台直流控制接触器和2只避雷线绝缘子。可控电流源的正极通过刀闸与第一根避雷线首端相连，负极通过刀闸与第二根避雷线首端相连，第一、第二两根避雷线末端短接，直流电流传感器安装在两根避雷线的短接点上；每台直流控制接触器包括：线圈、主触头和2个对地的保护间隙，2个对地的保护间隙分别位于线圈两侧；第一台直流控制接触器的线圈与第一根避雷线串联，该线圈的动作电流方向与可控电流源的输出电流方向一致，第一台直流控制接触器主触头的一端与该接触器线圈的动作电流输出端相连，主触头的另一端与杆塔相连并接地；第二台直流控制接触器的线圈与第二根避雷线串联，该线圈的动作电流方向与可控电流源的输出电流方向一致，第二台直流控制接触器主触头的一端与该接触器线圈的动作电流输入端相连，主触头的另一端与杆塔相连并接地。第一只避雷线绝缘子一端连接第一根避雷线，另一端连接杆塔并接地；第二只避雷线绝缘子一端连接第二根避雷线，另一端连接杆塔并接地。

本发明的有益效果在于：

自适应接地的避雷线融冰拓扑中的避雷线可以在进行融冰作业时自动脱离接地，简单可靠；采用直流电流对避雷线进行融冰，融冰效率高，速度快；可以在融冰时实时监测避雷线接地状态，也可在不融冰时定期对避雷线脱离接地功能进行试验，避雷线未覆冰也可进行试验，操作方便可靠。本发明为解决避雷线融冰问题提供了一套安全、高效、方便、可靠的方法。

附图说明

图1是自适应接地的避雷线融冰拓扑原理结构示意图。

图2是融冰时避雷线脱离接地过程示意图。其中a图是通入动作电流，在距电流源最近的杆塔处形成电流回路；b图是在距电流源最近杆塔处脱离接地，电流转向下一杆塔；c图是所有杆塔均脱离接地，电流升到额定融冰电流。

图3是雷击避雷线时避雷线流过雷电流示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明的自适应接地的避雷线融冰拓扑包括：可控电流源1、刀闸2、直流电流传感器3以及安装在每根杆塔7上的2台直流控制接触器4-1、4-2和2只避雷线绝缘子5-1、5-2。图示实例中，有3根杆塔7，分别代表输电线路上第1、2根杆塔和最后一根杆塔，线圈Y的“+”端表示动作电流流入端。可控电流源1的正极通过刀闸2与第一根避雷线6-1首端相连，负极通过刀闸2与第二根避雷线6-2首端相连，第一、第二两根避雷线6-1、6-2末端短接，直流电流传感器3安装在两根避雷线的短接点上。

每台直流控制接触器包括：线圈Y、主触头C和2个对地的保护间隙A，2个对地的保护间隙A分别位于线圈Y两侧；第一台直流控制接触器4-1的线圈Y与第一根避雷线6-1串联，该线圈Y的动作电流方向与可控电流源1的输出电流方向一致，第一台直流控制接触器4-1主触头C的一端与该接触器线圈Y的动作电流输出端相连，主触头C的另一端与杆塔7相连并接地；

第二台直流控制接触器4-2的线圈Y与第二根避雷线6-2串联，该线圈Y的动作电流方向与可控电流源1的输出电流方向一致，第二台直流控制接触器4-2主触头C的一端与该接触器线圈Y的动作电流输入端相连，主触头C的另一端与杆塔7相连并接地；

第一只避雷线绝缘子5-1一端连接第一根避雷线6-1，另一端连接杆塔7并接地；第二只避雷线绝缘子5-2一端连接第二根避雷线6-2，另一端连接杆塔7并接地。

上述的对地的保护间隙A可以是由两个留有间隙的电极构成，或者是避雷器。

结合图1，各元件的额定参数选择应考虑：直流控制接触器的主触头C为1个或多个串联的延时断开触点，延时整定为大于雷电流衰减到动作电流以下的最大拖尾时间；线圈Y额定电流设定为额定融冰电流，线圈Y动作电流整定为小于接触器最大分断电流；保护间隙A额定电压整定为躲过融冰电压与输电导线感应到避雷线的感生电压之和，击穿电压保证在雷电先导阶段可靠击穿；刀闸额定电流为额定融冰电流。

工作原理结合图2进行说明，图2实例中有3根杆塔，分别代表输电线路上第1、2和最后一根杆塔。平时，避雷线通过主触头C可靠接地，融冰时，按照下面四步进行：

步骤1：操作人员合上刀闸，调节可控电流源1向避雷线通入电流，此时要求电流等于直流控制接触器的线圈Y的动作电流且方向相同，由于此时整条线路的直流控制接触器均在所连位置使避雷线接地，所以电流通过第一根杆塔处形成电流回路(见图2a)，动作电流流过线圈Y，会使主触头C延时断开，使该杆塔处避雷线脱离接地。之后，动作电流会转向下一根杆塔处形成电流回路(见图2b)，并也使该杆塔处避雷线脱离接地。以此类推，整条线路所有的直流控制接触器都会依次使其连接避雷线脱离接地，动作电流在末端短接处形成电流回路(见图2c)，并被直流电流传感器3检测到，整条避雷线脱离接地运行。

步骤2：操作人员监测直流电流传感器3的测量值，若与可控电流源1的输出电流值相等，证明整条线路所有主触头C都已断开，可以继续进行操作，若不等则证明有直流控制接触器故障拒动，应立即停止融冰；

步骤3：整条避雷线所有主触头C都已断开后，操作人员调节融冰电流升至线路额定融冰电流，开始融冰操作，利用直流电流的热效应融化避雷线上的覆冰，操作中应实时监测直流电流传感器3的测量值，如果与可控电流源1的输出值不等则证明有直流控制接触器故障使避雷线接地，应立即停止融冰；

步骤4：融冰结束后，操作人员调节融冰电流降为0，断开刀闸2。

定期试验时，操作时除步骤3不用执行外，其余步骤与融冰操作完全相同。保护间隙A的作用就是当避雷线发生雷击时，防止雷电流窜入线圈Y，保护线圈Y免受雷电流冲击。避雷线发生雷击时，结合图3，大部分雷电流会沿图3中所示雷击点两侧的对地保护间隙A和雷击点一侧主触头C流入大地，但是仍会有少量雷电流经过雷击点另一侧线圈Y。由于该线圈Y所控制的主触头C断开有延时(图中线圈Y右侧所控制的主触头C未画出)，延时整定为大于雷电流衰减到动作电流以下的最大拖尾时间，所以不会在雷电流的作用下误动作。否则，误动作会导致主触头C强行断开雷电流，造成触头烧毁。

Claims (2)

1.自适应接地的避雷线融冰拓扑，其特征是包括：可控电流源(1)、刀闸(2)、直流电流传感器(3)以及安装在每根杆塔(7)上的2台直流控制接触器(4-1、4-2)和2只避雷线绝缘子(5-1、5-2)。可控电流源(1)的正极通过刀闸(2)与第一根避雷线(6-1)首端相连，负极通过刀闸(2)与第二根避雷线(6-2)首端相连，第一、第二两根避雷线(6-1、6-2)末端短接，直流电流传感器(3)安装在两根避雷线的短接点上；每台直流控制接触器包括：线圈(Y)、主触头(C)和2个对地的保护间隙(A)，2个对地的保护间隙(A)分别位于线圈(Y)两侧；第一台直流控制接触器(4-1)的线圈(Y)与第一根避雷线(6-1)串联，该线圈(Y)的动作电流方向与可控电流源(1)的输出电流方向一致，第一台直流控制接触器(4-1)主触头(C)的一端与该接触器线圈(Y)的动作电流输出端相连，主触头(C)的另一端与杆塔(7)相连并接地；第二台直流控制接触器(4-2)的线圈(Y)与第二根避雷线(6-2)串联，该线圈(Y)的动作电流方向与可控电流源(1)的输出电流方向一致，第二台直流控制接触器(4-2)主触头(C)的一端与该接触器线圈(Y)的动作电流输入端相连，主触头(C)的另一端与杆塔(7)相连并接地。第一只避雷线绝缘子(5-1)一端连接第一根避雷线(6-1)，另一端连接杆塔(7)并接地；第二只避雷线绝缘子(5-2)一端连接第二根避雷线(6-2)，另一端连接杆塔(7)并接地。

2.根据权利要求1所述的自适应接地的避雷线融冰拓扑，其特征在于所说的对地的保护间隙(A)是由两个留有间隙的电极构成，或者是避雷器。

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