四分裂导线运行电流分组融冰方法与现场试验

输电线路导线覆冰事故严重威胁电力系统的安全、可靠运行,特别是500 kV 网架主干线路一旦发生覆冰事故,可能导致系统解裂.提出了利用四分裂导线运行电流分组融冰方法,并进行了现场试验验证.研究结果表明:四分裂导线采用绝缘间隔棒,并在需要融冰的线路档距两侧安装合适的分合闸控制开关,可将分裂导线运行电流集中到某一根子导线或某一组子导线上,从而提高该融冰子导线电流密度并实现融冰;四分裂导线的覆冰形状和类型与气象环境参数有关;四分裂导线融冰过程包含导线升温冰层旋转阶段、冰层融化阶段和冰层脱落3个阶段;采用合理的四分裂导线运行电流分组融冰方法,可以实现四分裂导线融冰和脱冰,其融冰快慢与电流、环境温度、风速等有关     

特高压直流输电大截面导线带电覆冰与融冰特性试验研究

现有小截面导线覆冰和融冰规律不能直接线性换算至大截面导线,为此在人工气候实验室开展LGJ-720/50和JL/G3A-900/40这2种特高压直流输电大截面导线的带电覆冰与融冰试验,分析覆冰厚度增长与电流和气象参数的变化规律,得到大截面导线融冰时间与融冰电流、环境温度和风速、覆冰厚度的特性曲线。研究结果表明运行电流通过产生焦耳热降低水滴在大截面导线上的冻结系数能抑制覆冰增长;风速增大、降雨量增加可以增大水滴的碰撞系数和收集系数,温度降低可增大冻结系数,从而加快导线覆冰增长速度;环境温度还决定着导线覆冰类型。大截面导线融冰时间主要取决于导线表面需要融化的冰层厚度,并随着融冰电流的增大逐渐减小;环境温度越低,风速越大,融冰时间越长;融冰时间随覆冰厚度增加呈线性规律增长。研究结果能够为特高压直流输电线路阻冰和融冰提供理论指导。     

基于3D有限元模型的架空输电线路融冰电流计算

给出了架空输电线路直流融冰所涉及的两个重要参数:最小融冰电流和最大允许融冰电流的概念及计算方法。基于有限元法,以500kV架空输电线路常用的LGJ300/40钢芯铝绞线为模型,建立了覆冰导线3D热-电耦合仿真模型,计算出不同气候条件下、不同覆冰厚度的最小融冰电流,以及导线正常运行所允许的最大融冰电流,讨论了各种气候情况下融冰电流调节裕度,总结了最小融冰电流随环境条件和覆冰厚度的变化规律,可为运行人员提供重要的决策依据。     

自然覆冰条件下的输电线路覆冰形状特征

覆冰导线的横截面形状在估算融冰时间或融冰电流中具有重要的影响。因此,调查覆冰导线的形状特征具有重大意义。在众多现场试验调查的基础之上,提出了一种椭圆形模型来描述覆冰导线的形状特征,把覆冰导线的形状分为三类,分别为同心圆、偏心圆和偏心椭圆,并分析了不同覆冰形状对输电线路融冰时间的影响。分析结果表明,覆冰导线的横截面形状满足一个假说,即冰的最大厚度在导线的迎风侧,而最小厚度在导线的背风侧;在其它融冰条件不变的情况下,导线覆冰偏心率越大、需要融化的冰层越薄,融冰时间越短;即覆冰形状越扁,最大融冰时间越小。     

输变电设备除冰研究

该项目通过分析架空线路导线覆冰的形状特征和覆冰融化过程,建立了导线覆冰融化的物理数学模型。结合临界融冰电流理论,分析了风速、导线覆冰厚度、环境温度等因素对导线覆冰融化过程的影响,也分析了对流传热、辐射散热造成的热损失。提出了在一定时间内使导线覆冰脱落的有效融冰电流（有效融冰功率）的计算方法,并在此基础上,结合电力系统交流特点,提出了电容补偿无功电源融冰方法。     

OPGW临界融冰电流及其影响因素

光纤复合架空地线(OPGW)覆冰影响电网安全稳定运行,采用直流融冰是防止OPGW发生覆冰事故的有效措施之一。建立了OPGW的直流融冰模型,计算了OPGW直流融冰过程中的动态温度特性,分析了OPGW的临界融冰电流及其影响因素,并在人工气候实验室对计算结果进行了验证。结果表明:融冰过程中冰层外表面的热交换系数对融冰过程影响很大,其大小与环境温度、风速、覆冰厚度和冰层外表面温度有关;影响OPGW临界融冰电流的主要因素有环境温度、风速、覆冰厚度和OPGW型式;临界融冰电流随环境温度降低、风速增加及覆冰厚度的增加而增加,但冰厚的影响程度相对较小。因此,应根据不同环境条件选择OPGW的融冰电流。     

分裂导线覆冰扭转特性分析及等值覆冰厚度计算

覆冰在线监测对输电线路防、融冰方案的制定具有重要作用,而分裂导线和单导线覆冰特性的差异使得两者覆冰厚度计算方法不同。由于导线扭转特性的不同,同一档距内分裂导线和单导线覆冰形态存在明显差异。比较偏心覆冰单导线和分裂导线档距中部的扭转角度可知,相同覆冰厚度时后者是前者的10.2%。为实现分裂导线等值覆冰厚度的实时监测,提出将分裂子导线的覆冰等效为单根导线的覆冰。根据力矩平衡关系,建立以悬挂绝缘子轴向拉力、倾角为输入参量的力学计算模型,并在雪峰山试验基地开展了耐张塔3分裂导线覆冰测量。结果表明:利用计算模型得到的综合荷载等值覆冰厚度和基于称重法得到的人工测量结果吻合较好,两者相对误差为7.8%,从而验证了模型的有效性。     

雪峰山试验站自然条件下导线覆冰厚度形状校正系数

覆冰厚度的检测是输电线路运行部门防冰融冰工作中极为关注的问题之一,为此,总结了国内外覆冰厚度测量方法及其存在的问题。根据雪峰山自然覆冰试验站大量现场试验观测结果分析了自然条件下导线覆冰的几种典型形状特征,并基于面积等效原则,将导线实际非均匀、不规则覆冰校正为均匀覆冰,据此提出了现场人工测量时覆冰厚度的形状校正系数,为输电线路覆冰现场测量提供了一种有效且简便的测量手段。最后,利用雪峰山自然覆冰试验站对覆冰期不同覆冰阶段导线覆冰形状进行观测,对提出的形状校正系数进行试验验证,结果表明校正后导线覆冰厚度与实际覆冰厚度偏差9%,可满足工程实际需要。研究结果可为输电线路覆冰厚度现场测量、在线监测和冰厚计算提供一定的参考。     

输电线路超短期覆冰厚度精准预测模型研究

冬季架空输电线路覆冰是导致输电线路发生冰雪灾害的直接原因,在线实时融冰是预防冰雪灾害的有效措施。对于冻雨致冰厚度的精准预测,是实施最优融冰方案的前提。设计了模拟导线监测系统和现场微气象系统,以模拟导线监测数据和微气象站技术,结合冻雨覆冰理论计算空气中前期液态水含量。基于灰色系统理论,应用GM(1,1)模型,预测空气中超短期液态水含量、风速、降雨量。在此基础上,根据所预测液态水含量、风速、降雨量计算覆冰增长速度。综合多种实际监测数据,建立覆冰数据仿真模型。     

风机叶片电加热除冰及电阻丝布置方式试验研究

为研究外界因素对风机叶片电阻加热除冰时间的影响规律,以及电阻丝布置方式对融冰过程的影响,该文在多功能人工气候室内对风机叶片进行了电阻加热除冰试验研究,分析了覆冰厚度、环境温度、相对风速和液态水含量(liquid water content,LWC)对除冰时间的影响规律,并提出了合理的电阻丝布置方式。结果表明:覆冰厚度较小时,其对除冰时间的影响较为明显,随着覆冰厚度的继续增大,除冰时间无明显差异;除冰时间随加热功率和环境温度的增大而降低,随相对风速和LWC的增大而增大,且不同覆冰厚度下除冰时间随上述因素的变化曲线会有较大不同;叶片尖部电阻丝宜采用弦向布置,根部电阻丝宜采用展向布置;除冰过程中,叶片尖部冰层易发生脱落,根部冰层易被融化。     

河冰生消演变及其运动规律的研究进展

河冰是在特定的气象条件、地形河势和水力作用下产生的自然现象。研究河冰生消演变及其运动规律 ,从而根据气象、水文、冰情历史资料、现时信息和河道特征 ,应用热力学和水力学原理 ,对各种冰情要素进行预报 ,防治冰凌危害 ,是寒冷地区国家发展中必须考虑的一个重要问题。本文对河道中冰的形成、演变发展、输移、积聚堆积、消融和破碎冲蚀等各种冰情现象及其研究现状进行了分析总结 ,着重介绍国外最近的研究成果。     

河冰生消演变及其运动规律的研究进展

河冰是在特定的气象条件、地形河势和水力作用下产生的自然现象.研究河冰生消演变及其运动规律,从而根据气象、水文、冰情历史资料、现时信息和河道特征,应用热力学和水力学原理,对各种冰情要素进行预报,防治冰凌危害,是寒冷地区国家发展中必须考虑的一个重要问题.本文对河道中冰的形成、演变发展、输移、积聚堆积、消融和破碎冲蚀等各种冰情现象及其研究现状进行了分析总结,着重介绍国外最近的研究成果.     

Establishing a National Ice Database and Developing an Ice Severity Map

1. IntroductionAtmospheric icing may have a great impact on the overall designand safety of power transmission lines. With the progress ofreliability theory and increasing use of the probabilisticapproach by design engineers, the lack of statistical data onatmospheric icing became very acute. For engineers attemptingto detendne ice loads in a specific area, knowledge of historicalice events for that area would be extremely valuableinformation. However, there is no systematic ice accretiondatab…     

自然条件下导线直流融冰与脱冰过程研究

输电线路覆冰是极为严重的自然灾害之一。严重的导线覆冰会引起线路过荷载、导线舞动、大面积的覆冰倒塔等灾难性的事故。目前国内外多采用大电流融冰方法除去导线上的覆冰,由于导线的电感对直流不起作用,直流融冰技术得到了大规模的应用。受人工气候尺寸的限制,在实验室很难模拟覆冰导线真实的融冰和脱冰环境,目前大多数研究都是采用数值仿真和在导线上添加重物模拟覆冰的方法。作者在自然覆冰实验站开展了直流融冰试验,记录并观测了导线脱冰的过程。研究表明:根据钢芯铝绞线的有效截面积并按2A/mm2选取的直流融冰电流,可以有效去除导线上的覆冰;覆冰导线的脱冰时间具有一定的分散性,覆冰导线脱冰跳跃有可能引起导线的较大位移。     

自动观冰系统冰重观测误差分析及准确度评估

定性分析悬挂称重式自动观冰系统导线覆冰重量观测误差的来源与分类,完成无冰荷载时自动系统冰重数据的误差分析和有冰荷载时自动系统与人工观测比测数据的统计分析,其准确度满足实际应用的精度要求。     

冰浆中冰晶与携流体的传热研究

区域供冷在我国用电结构优化中将扮演重要角色 ,冰浆以其特有的性能优势必将日益受到人们的重视。冰晶与携流体的传热是冰浆中传热现象研究的重要基础 ,在一定的简化假设基础上建立了静止环境中传热传质的计算方法 ,为进一步研究冰浆的传热现象做了必要准备。     

河北地区覆冰灾害及冰区分布图应用的探讨

在缺少覆冰观测资料的情况下,已建线路的覆冰灾害资料和冰区分布图成为确定导线覆冰的两种重要的方法~([1])。本文在分析河北地区覆冰灾害和特点的基础上,对河北地区的冰区分布图进行了分区域探讨研究,为今后更好地进行工程设计及输电线路的运行维护提供参考依据。     

浅议蓄冰制冷技术

介绍了蓄冰制冷空调系统工作过程 ,分析了它的经济效益及应用蓄冰制冷空调是否节能等问题。     

基于覆冰模型和GIS的广西输电线路覆冰区划分研究

利用广西9O个气象台站40年的气候资料和台站地理信息数据,采用覆冰模型计算得到9O个台站的覆冰分布。采用GIS技术和数理统计回归分析以及气候资源的小网格推算方法,建立覆冰空间分析模型,推算出1 km×l km分辨率的覆冰空间分布;并根据覆冰分级指标,通过GIS的空间分析能力,分析广西输电线路覆冰的空间分布特征,为广西电网的安全运行提供决策参考。     

电网冰灾典型线路段覆冰倒塔分析

在2008年初电网冰灾倒塔调研的基础上,建立了典型覆冰倒塔线路段铁塔、导线和绝缘子的三维模型,考虑档距、高差以及覆冰厚度引起的纵向不平衡张力对铁塔受力的影响,对线路段在均匀覆冰荷载和不均匀覆冰荷载作用下的导、地线张力及纵向不平衡张力进行计算,分析确定了线路覆冰倒塔的破坏模式,揭示了线路覆冰倒塔的主要原因。分析计算结果与现场实际破坏情况相吻合,表明导线覆冰过载以及覆冰产生的纵向不平衡张力是线路覆冰倒塔的主要原因。