電流融冰過程中導(dǎo)線表面溫度特性及其影響因素的研究.pdf

1、輸電線路是電能傳輸?shù)闹匾O(shè)備，線路覆冰給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。到目前為止，國內(nèi)外還沒有一種理想的針對(duì)輸電線路的除冰防冰方法，相對(duì)而言采用短路融冰方法具有融冰速度快、融冰效果好等優(yōu)點(diǎn)，是防止電網(wǎng)發(fā)生冰災(zāi)的可行方法之一。在融冰過程要求輸電線路溫度高于臨界融冰溫度，又不超過線路的允許溫度范圍，是目前沒有很好解決的技術(shù)難題。因此展開對(duì)融冰過程中導(dǎo)線表面溫度特性的研究，能保證輸電線路有效融冰且確保融冰過程中不損傷導(dǎo)線，是合理設(shè)計(jì)電流

2、融冰裝置、因地制宜實(shí)施融冰方法的技術(shù)基礎(chǔ)，為電網(wǎng)快速有效除冰提供必要的保證。
　　 本文依托國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(973項(xiàng)目：2009CB724501)和“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目(2006BAA02A19)，以我國輸電線路所采用的兩種典型導(dǎo)線為例，在大型多功能人工氣候室中模擬輸電線路自然覆冰進(jìn)行短路電流融冰試驗(yàn)，利用電流發(fā)生器、橋式整流器和高精度實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)交直流短路融冰過程中導(dǎo)線表面溫度特性進(jìn)行試驗(yàn)研

3、究。
　　 論文分析了短路融冰的臨界條件，建立了臨界電流融冰的數(shù)學(xué)物理模型，研究各種因素對(duì)臨界融冰電流的影響規(guī)律，并提出了臨界融冰電流的計(jì)算公式。結(jié)合短路電流融冰的熱平衡過程，建立電流融冰的數(shù)學(xué)物理模型，利用控制體積法對(duì)融冰過程中導(dǎo)線表面溫度分布進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，分析了各種因素(空氣間隙、風(fēng)速、環(huán)境溫度、覆冰均勻程度等)對(duì)導(dǎo)線表面溫度分布的影響規(guī)律。并對(duì)融冰過程導(dǎo)線最高溫度特性及其影響因素進(jìn)行分析。
　　 研究表明：在臨界融

4、冰狀態(tài)導(dǎo)線表面的溫度始終保持0℃，若要進(jìn)行短路電流融冰，融冰電流必須要大于臨界融冰電流。臨界融冰電流隨著風(fēng)速的增大而增大、隨環(huán)境溫度的降低而增大，而與冰層厚度的大小關(guān)系不明顯。臨界融冰電流的計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本一致，其相對(duì)誤差為1％～9％。
　　 融冰開始后，隨著空氣間隙的產(chǎn)生，導(dǎo)線表面溫度分布不均勻。導(dǎo)線上表面溫度始終為冰層融化的溫度，導(dǎo)線下表面溫度隨著空氣間隙的增加而增大，當(dāng)冰層從導(dǎo)線上脫落的時(shí)刻導(dǎo)線溫度達(dá)到最高。在融冰過

5、程中，冰層的內(nèi)表面始終為冰水混合物，其溫度為0℃。通過本文建立的橢圓形短路電流融冰模型，分析了空氣間隙是影響導(dǎo)線溫度分布的主要因素；風(fēng)速和環(huán)境溫度的變化僅影響冰層的融化速度，對(duì)導(dǎo)線表面溫度分布沒有影響，只是通過影響空氣間隙變化快慢間接地影響導(dǎo)線表面溫度的溫升速度；同時(shí)導(dǎo)線覆冰的均勻程度對(duì)導(dǎo)線表面溫度分布也有一定的影響。經(jīng)數(shù)值計(jì)算得到的溫度特性曲線與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比其結(jié)果基本吻合。
　　 通過分析，導(dǎo)線表面溫度只取決于融冰電流和空氣間