電流融冰過程中導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)定運行造成嚴重威脅。到目前為止，國內(nèi)外還沒有一種理想的針對輸電線路的除冰防冰方法，相對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，是防止電網(wǎng)發(fā)生冰災的可行方法之一。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。因此展開對融冰過程中導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線，是合理設(shè)計電流

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

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)學物理模型，研究各種因素對臨界融冰電流的影響規(guī)律，并提出了臨界融冰電流的計算公式。結(jié)合短路電流融冰的熱平衡過程，建立電流融冰的數(shù)學物理模型，利用控制體積法對融冰過程中導線表面溫度分布進行數(shù)值計算，分析了各種因素(空氣間隙、風速、環(huán)境溫度、覆冰均勻程度等)對導線表面溫度分布的影響規(guī)律。并對融冰過程導線最高溫度特性及其影響因素進行分析。
　　 研究表明：在臨界融

4、冰狀態(tài)導線表面的溫度始終保持0℃，若要進行短路電流融冰，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。臨界融冰電流的計算結(jié)果與試驗結(jié)果基本一致，其相對誤差為1％～9％。
　　 融冰開始后，隨著空氣間隙的產(chǎn)生，導線表面溫度分布不均勻。導線上表面溫度始終為冰層融化的溫度，導線下表面溫度隨著空氣間隙的增加而增大，當冰層從導線上脫落的時刻導線溫度達到最高。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線溫度分布的主要因素；風速和環(huán)境溫度的變化僅影響冰層的融化速度，對導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線表面溫度的溫升速度；同時導線覆冰的均勻程度對導線表面溫度分布也有一定的影響。經(jīng)數(shù)值計算得到的溫度特性曲線與試驗數(shù)據(jù)對比其結(jié)果基本吻合。
　　 通過分析，導線表面溫度只取決于融冰電流和空氣間