CN102299499A - 将10kV电源通过35kV主变降压后对线路交流短路融冰的方案 - Google Patents

Abstract

本方案是基于交流电压的短路使得增大导线传输电流加大而发热的原理为基础进行设计的，利用县级电网中主要设备35kV变电站中的35kV/10kV主变压器将10kV电压变为2.86kV左右的电压对线路进行交流短路融冰。即在110kV变电站所有为35kV变电站供电的35kV出线上加装一条10kV电源融冰旁路，或在双主变的35kV变电站增加一条融冰联络线和开关间隔将两台主变串联，通过短路阻抗计算得到较合适的线段组抗，选取在10kV高寒线路段杆塔装设融冰短路刀闸，设置一个三相短接点进行短路后增大电流进行融冰。目前县级电网10kV线路中主要型号导线LGJ-50、LGJ-70，该方式基本可用130-180A的较安全的短路电流对线路进行融冰，距离可覆盖8-18公里。

Description

将10kV电源通过35kV主变降压后对线路交流短路融冰的方案

所属技术领域

本发明是基于交流电压的短路使得增大导线传输电流发热的原理为基础进行设计的，利用县级电网35kV变电站中主要设备35kV/10kV主变将10kV等级电源变为2.86kV电压电源对电网线路进行交流短路融化导线覆冰的实施技术方案。 

背景技术

近年来，受欧亚地区大气环流异常和太平洋上迅速发展的拉尼娜现象的影响，我国南方地区冬季频频出现大面积的低温雨雪冰冻灾害，对电力、交通、农作物生产都带来了严重的影响。特别是08年初的南方地区严重冰雪灾害其危害之大50年来从未有过，城乡交通、电力、通信等遭受重创，经济损失巨大。各电压等级的电网都遭受了重创，特别是遍布在广大农村的35kV以下的配电网损失严重，给广大农村用户和百姓生活带来了严重影响。08年冰灾之后，作为广大电网科研和运行一线的职工，都对电网抗冰、防冰做了彻底的反思和投入了大量的精力进行研究和创新。通过对重点覆冰线路进行加强加固提高抗灾能力，和对高电压等级的电网主干线路加装直流融冰装置。 

目前对输配电线路进行融冰的方法大多是通过对110kV及以上的电网主干和关键电源线路加装直流融冰装置，和在部分地段采取低压人工除冰的方式进行融冰除冰。而在县级电网中城镇农村中起到主要供电作用的10kV线路出现严重覆冰后则基本束手无策。若要利用高电压等级的直流融冰装置装配到35kV和10kV线路上将需非常大的投入，而且也不是每年都会遇到大面积的冰凌灾害，所以将昂贵的专用直流或交流融冰装置装配到广大农村的35kV变电站内解决35kV和10kV线路覆冰问题是不现实的。况且，电力线路融冰所需的能量和条件其实在电力***中本身就存在，只是目前还没有一种较好的技术方案，来利用电力***运行的技术设备资源解决35kV以下配电网线路的覆冰融冰问题。只能靠人工用竹竿、绳索、滑轮等机械办法来解决局部地势较低的线路覆冰，而且效率低下，清除不彻底，危险性高。不过在没有较好办法的时候也只能用此办法来做，许多电网单位未消除线路覆冰还特地针对农配网下发人工除冰的手册来指导人员除冰。 

发明内容

本方案是基于交流电压的短路使得增大导线传输电流而发热的原理为基础进行设计的，利用县级电网中主要设备35kV主变将10kV电压变为2.86kV左右的电压对10kV线路进行交流短路融冰。需在110kV变电站或35kV变电站内作电缆连接改造，即可得到交流短路融冰的电源，针对目前县级电网10kV线路中主要型号导线LGJ-50、LGJ-70，通过短路计算得到较合适的短路阻抗后在线路上设置一个三相短接点进行短路，该方式基本可用130-180A的较安全的短路电流对线路进行融冰，距离可覆盖8-18公里，以目前现有10kV配电网结构基本可 覆盖所有线段及杆塔，因此该方案可以改写目前南方高寒冻雨地区的农村电网抗冰被动的局面。 

该方案适用于永久性融冰改造。即在110kV变电站所有为35kV变电站供电的35kV出线上加装一条10kV电源融冰旁路，或在双主变的35kV变电站增加一条融冰联络线和开关间隔将两台主变串联，经验算后在10kV高寒线路段杆塔装设融冰短路刀闸，不用做其他任何的设备改造即可随时应对突如其来的冰雪灾害，让线路屹立于冰雪之中，解决广大电力职工的抗冰之苦。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在所需融冰的35kV变电站上一级110kV变电站利用10kV连接电缆将35kV线路连接到10kV开关上，使其线路带上10kV电压(或35kV变电站为双主变时则利用10kV连接电缆将35kV变电站内1号主变低压侧接入2号主变高压侧。)将35kV变电站一台35kV主变高压侧带上10kV电压，利用35kV主变将10kV电压降为2.86kV充到10kV母线上。梳理调整主变两侧和各10kV回路上开关保护定值。根据融冰电流需求，查找线路参数计算出需融冰线路阻抗值、电流值和所需容量，根据理论值在需融冰线路上选取短接点杆塔进行三相短接。利用10kV出线开关分别对覆冰线路进行充电短路融冰。根据融冰情况和测温情况通过主变有载调压微调出口电压、电流。 

方案计算方法： 

先在需融冰的线路末端进行短路点的初步选择确定，通过对线路导线型号进行参数查询单位阻抗和计算短路线段总阻抗，利用首端电压为2.86kV计算出短路电流，对短路电流与主变变压器的高低压额定电流值进行过载判断，若过载则调整增大短路点的距离调整和线路阻抗，减小短路电流。另外还可以通过调整主变分接头来调整短路电压、短路电流，使其在主变的额定电流范围内，确保主要设备变压器的安全。常规导线型号LGJ--50/8线径选择的短路线段长度及短路电流、容量情况见附表一。 

导线型号：LGJ--**/*        短接线段长度：L＝***kM 

单位阻抗： $Z=\sqrt{R^2+X^2}$

短路线段阻抗：Zl＝Z*L(不同导线型号的线段阻抗累加后计算) 

短路电压：    U＝10*35/10＝2.86kV 

短路相电流： $I=U/Z1/\sqrt{3}$

短路所需容量： 

视在功率： 

有功功率： 

无功功率： 

本发明的有益效果是：即在现有运行的110kV变电站所有对35kV变电站供电的35kV出线上加装一条10kV电源融冰旁路，或在双主变的35kV变电站增加一条融冰联络线将两台主变串联，经验算后在10kV高寒线路段杆塔装设融冰短路刀闸，不用做任何的设备改造，即可通过电气倒闸操作随时对线路覆冰进行融化。应对突如其来的冰雪灾害，让线路屹立于冰雪之中。 

本发明还与其他融冰装置和办法有以下优点： 

1、操作性强，接线简单，不需专用融冰装置，避免重复投资。利用电网现有电压等级的设备和电气接线，不需做其他过多过大电气改造，只需加做一根10kV电缆给35kV主变提供10kV电源；2、融冰覆盖适用范围广，基本上对目前县级电网中所有10kV农网线路主分支线路都能运用；3、短路电流安全。可随选择的短路线段长短进行调节，使短路电流在安全电流范围，既能融冰，也能较好保障原有线路、变电设备不过载；4、安全性好。对短路线路所加电压较低，对部分已故障线路同样可通过简单绝缘处理后对线路融冰，方便抢修恢复和防止损害扩大。由于电压低，不需将原10kV线路上所挂配变隔离，使得操作更为简便，时效性更好。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

图1是本发明专利方案的计算原理图 

[图1文字注释：导线型号：LGJ--**/*  短接线段长度：L＝**kM 

单位阻抗： $Z=\sqrt{R^2+X^2}$ (导线的单位电阻、电抗可查表得) 

短路线段阻抗：Z1＝Z*L(不同导线型号的线段阻抗累加后计算。) 

短路电压：U＝10*35/10＝2.86kV 

短路相电流： $I=U/Z1/\sqrt{3}$

短路所需容量： $S=\sqrt{3}\mathrm{UI}$ $P=\sqrt{3}\mathrm{UICos\φ}$ $Q=\sqrt{3}\mathrm{UI}\sin \mathrm{\φ}]$

图2利用上级110kV变电站提供10kV电源的接线简图 

图3利用35kV变电站1号主变提供10kV电源的接线简图 

图4利用35kV主变将10kV电源降压短路融冰速算表(导线型号：LGJ-50/8) 

图5利用35kV主变将10kV电源降压短路融冰速算表(导线型号：LGJ-70/10) 

具体实施方式：

**供电局10kV丁四线实施计算实例： 

接线方式一(见图2)： 

1)、利用10kV连接电缆将110kV甲一变电站10kV004开关对35kV乙二线充电。 

2)、利用35kV丙三变电站2号主变(容量3150kVA)把10kV电压降为2.86KV充到10kV母线。 

3)、在10kV丁四线98号杆进行三相短接。 

4)、梳理调整35kV丙三变311、011、003开关定值。 

5)、利用35kV丙三变10kV丁四线003开关对线路进行短路充电。 

6)、通过有载调压主变分接头对低压侧电压进行调整。 

接线方式二(见图3)： 

1)、利用10kV连接电缆将35kV丙三变1号主变低压侧接入2号主变高压侧。 

2)、利用35kV丙三变2号主变(容量3150kVA)把10kV电压降为2.86KV充到10kV母线。 

3)、在10kV丁四线98号杆进行三相短接。 

4)、梳理调整35kV丙三变311、011、003开关定值。 

5)、利用35kV丙三变10kV丁四线003开关对线路进行短路充电。 

6)、通过有载调压主变分接头对2号主变低压侧电压进行调整。 

试验运行数据： 

线路名称：10kV丁四线98号以前(长度12.288kM) 

导线型号：LGJ-50/8 

最大覆冰厚度：10mm    天气：阴    环境温度：0度 

短路点：              10kV丁四线98号杆 

短接线段长度：         L＝12.288kM 

单位阻抗： $Z=\sqrt{R^2+X^2}=0.59\mathrm{\Ω}+J0.45\mathrm{\Ω}=0.74\mathrm{\Ω}$

线路阻抗：Zl＝Z*L＝0.74*12.288＝9.09Ω 

短路电压：U＝10*35/10＝2.86kV 

短路相电流： $I=U/Z1/\sqrt{3}=182A$

短路容量： 

视在功率： $S=\sqrt{3}\mathrm{UI}=900\mathrm{kVA}$

有功功率： 

(实测值：553kW) 

无功功率： 

(实测值：408kVAR) 

(实测值偏差分析：实际负载后长距离的10kV电源线路产生压降，造成电压、短路功率下降) 

融冰时间：45分钟 

导线温升：A相导线：26℃C相导线：23℃(雷泰红外测温仪)。 

Claims (4)

1.本方案是基于交流电压的短路使得增大导线传输电流加大而发热的原理为基础进行设计的，利用县级电网中主要设备35kV变电站中的35kV/10kV主变压器将10kV电压变为2.86kV对线路进行交流短路融冰的方案，其特征是：利用电网中现有运行的电气设备，利用35kV变电站中最常规的35kV/10kV主变压器为线路短路提供电压电源，而不需另外加装专用融冰设备即可得到2.6-3.2kV区间的交流短路融冰电压，利用我国现有电网中配电网主要电压35kV和10kV电压等级，在完成融冰后可立即将所有设备投入电网的正常运行，避免重复投资，具有超强的性价比，只需根据线路参数通过较为精确的进行短路计算后选取短路点进行短接，最大化的利用现有电网电压等级的设备，是全面解决县级电网配电线路的融冰问题最佳改造方案。

2.根据权利要求1所述的融冰方案，其特征是：在110kV变电站所有为35kV变电站供电的35kV出线上加装一条10kV电源融冰旁路，在10kV母线上增加一个融冰间隔联络10kV电源融冰旁路；或在双主变的35kV变电站增加一条融冰联络线和开关间隔将两台主变串联，为35kV/10kV主变压器提供所需的10kV电源。

3.根据权利要求1所述的融冰方案，其特征是：通过查线路参数运用较为精确算法来进行短路计算后在线路上选取短路点进行短接，通过对线路短路点的选择来调整线路短路阻抗，以此来调节短路所需的电流控制在适合有效融冰的电流范围。

4.根据权利要求1所述的融冰方案，其特征是：通过计算，在线路短路点安装短路融冰刀闸，将刀闸下端进行三相短接，以方便在线路覆冰时准确快速安全的设置短路点。

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