專利名稱：基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于輸電線路除冰技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，尤其是利用電容器對輸電線路進行無功補償以提高始端功率因數(shù)的融冰方法。
背景技術(shù)：
輸電線路覆冰是一種分布相當(dāng)廣泛的自然現(xiàn)象，是電力系統(tǒng)安全最嚴重的威脅之一。與其它事故相比，冰災(zāi)給電網(wǎng)造成的損失往往更為嚴重，輕則發(fā)生冰閃，重則出現(xiàn)倒塔 (桿)、斷線、甚至使電網(wǎng)癱瘓。受大氣候、微地形及微氣象條件的影響，又因為發(fā)生災(zāi)害事故時往往天氣惡劣、冰雪封山交通受阻、通信中斷，導(dǎo)致?lián)屝奘掷щy，系統(tǒng)長時間停電，給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民生活帶來重大損失和極大不便。近年來，受全球氣候變化影響，各類氣象災(zāi)害、極端天氣和氣候事件越發(fā)頻繁，造成的損失和影響更趨嚴重。電力系統(tǒng)在工程和運行中如何應(yīng)對輸電線路覆冰帶來的危害，成為一項重要課題。目前，在我國輸電線路的除冰方法主要有兩大類，人工除冰法和熱力除冰法。人工除冰法主要針對35kV和IOkV線路，短距離、部分或局部融冰等，有竹竿敲打除冰、繩索擺動除冰和滑車移動除冰等。竹竿敲打除冰就是直接用竹竿敲打?qū)Ь€，導(dǎo)線震動冰雪脫落。繩索擺動融冰就是把繩索套在導(dǎo)線上，縱向滑動、橫向擺動，使導(dǎo)線發(fā)生顛動冰雪脫落。竹竿敲打法和繩索擺動法的優(yōu)點是不用上桿，技術(shù)簡單，可以群眾性的多人多檔距同時展開，缺點是需要斷電、效率極低且只適用于對地距離近的線路，以10kV、35kV線路為主。滑車移動除冰就是用滑輪、滑車、踩板等把人固定在導(dǎo)線上，順線移動用木槌、膠槌等敲打凍冰使其脫落，滑車移動除冰主要針對用竹竿不能敲打、繩索不能擺動，跨越深山峽谷的大跨距線路， 技術(shù)要求高，危險大?？偟膩碚f，機械人工除冰效率低，耗時長，風(fēng)險高，難以大面積推廣。熱力除冰方法通過在導(dǎo)線上施加較大強度的電流，產(chǎn)生歐姆熱以加熱導(dǎo)線，使得依附在導(dǎo)線上的冰升溫融化。熱力融冰又主要分為直流融冰和交流短路融冰兩種方式。直流融冰方法的優(yōu)點是沿線電流和焦耳熱分布均勻，電源提供的功率全部用于導(dǎo)線發(fā)熱，沒有無功“損失”。只要直流電源能夠提供足夠的電流和融冰功率，融冰線路長度不受限制。 其不足在于大容量直流電源的成本較高。交流短路融冰方法作為我國輸電線路融冰中最常用的方法，可直接利用變電站一次設(shè)備，具有技術(shù)簡單、易于實施的優(yōu)點，但其不足是變壓器在為線路提供融冰功率的同時，還需要為線路提供大量的無功功率，導(dǎo)致變壓器容量不能充分利用，造成“大馬拉小車” 問題。甚至變壓器容量不足，無法滿足線路融冰功率的要求等。為了提高交流短路融冰方法的融冰效率，也就是送端電能的有效利用率，就必須對線路的無功功率進行補償。此前，中國發(fā)明專利“輸電線路的工頻諧振除冰方法”(申請?zhí)?00810098876. 9，公開號CN101272042A)提出了一種通過在線路始端串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娙萜?，與線路等效電感在50Hz附近發(fā)生L C串聯(lián)諧振來提高始端功率因數(shù)，通過導(dǎo)線發(fā)熱自動融化覆冰的交流融冰方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于，包括下面兩種技術(shù)方案技術(shù)方案一在輸電線路終端連接無功補償電容器，具體步驟如下1)將工頻變壓器的一次側(cè)與前級電網(wǎng)或發(fā)電機相連，二次側(cè)與輸電線路始端相連，將電容器作為負載連接到輸電線路終端并使電容器與工頻變壓器形成回路；2)在線路覆冰時，前級電網(wǎng)或發(fā)電機停電，工頻變壓器接通電源，并通過輸電線路產(chǎn)生的歐姆損耗發(fā)熱融冰；所述電容器對輸電線路的無功功率進行補償，使得線路始端的功率因數(shù)接近1 ；當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，工頻變壓器的二次側(cè)和電容器同時接地， 使所述電容器與工頻變壓器形成回路；當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，在工頻變壓器的二次側(cè)與輸電線路始端相連，同時使輸電線路終端串聯(lián)電容器，使電容器與工頻變壓器形成回路；當(dāng)所述工頻變壓器采用三相變壓器時，所述工頻變壓器二次側(cè)接到三相交流輸電線路始端，所述三相交流輸電線路終端負載為三個采用三角形或者星形連接法連接的電容器，使電容器與工頻變壓器形成回路。技術(shù)方案二輸電線路始端并聯(lián)無功補償電容器，具體步驟如下1)將工頻變壓器的一次側(cè)與前級電網(wǎng)或發(fā)電機相連，二次側(cè)與輸電線路始端相連，將電容器并聯(lián)到輸電線路始端，與變壓器一起構(gòu)成融冰電源，將線路的終端短路，并使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路；2)在線路覆冰時，前級電網(wǎng)或發(fā)電機停電，工頻變壓器接通電源，并通過輸電線路產(chǎn)生的歐姆損耗發(fā)熱融冰，所述電容器對輸電線路的無功功率進行補償，使得線路始端的功率因數(shù)接近1。當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，將電容器并聯(lián)到變壓器的二次側(cè)，并使變壓器的二次側(cè)和輸電線路終端同時接地，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路；當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，將電容器并聯(lián)到變壓器的二次側(cè)，并使工頻變壓器的二次側(cè)與輸電線路始端相連，同時將輸電線路終端直接短路，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路；當(dāng)所述工頻變壓器采用三相變壓器時，所述變壓器二次側(cè)接到三相交流輸電線路始端，并將三個所述電容分別并聯(lián)到變壓器二次側(cè)的三相上，同時使三相交流輸電線路的終端短路，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路。本發(fā)明的效果是針對目前輸電線路交流短路融冰方法應(yīng)用過程中存在的功率因數(shù)低的缺陷，提出了兩種融冰效率高、便于實施的基于電容器無功補償?shù)慕涣魅诒椒?。與之前的在線路始端串聯(lián)電容器以實現(xiàn)工頻諧振融冰的方法不同，本發(fā)明所提出的方法是通過在線路的終端串聯(lián)電容器或在線路的始端并聯(lián)電容器，對融冰的輸電線路進行無功補償，以達到改善線路始端功率因數(shù)、提高融冰效率的目的，在輸電線路中接入無功補償電容器后，使得輸電線路始端的功率因數(shù)大幅增加。因而，融冰電源僅需傳送有功功率，極大的提高了融冰效率。


圖1是輸電線路連接無功補償電容器和終端短路時始端功率因數(shù)比較示意圖；圖2是輸電線路終端連接電容器和始端并聯(lián)電容器時始端電壓比較示意圖；圖3是輸電線路終端連接電容器和始端并聯(lián)電容器時始端電流比較示意圖；圖4是輸電線路連接無功補償電容器的交流融冰方法接線結(jié)構(gòu)示意圖，其中，(a) 在終端連接電容器的單相融冰線路通過大地構(gòu)成回路示意圖；(b)在終端連接電容器的單相融冰線路通過金屬導(dǎo)線構(gòu)成回路示意圖；(c)在終端連接電容器的三相融冰線路示意圖；(d)在始端并聯(lián)電容器的單相融冰線路通過大地構(gòu)成回路示意圖；(e)在始端并聯(lián)電容器的單相融冰線路通過金屬導(dǎo)線構(gòu)成回路示意圖；(f)在始端并聯(lián)電容器的三相融冰線路示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。實施例1本發(fā)明提供的輸電線路的融冰方法是，工頻變壓器的一次側(cè)與前級電網(wǎng)或發(fā)電機相連，構(gòu)成融冰電源。工頻變壓器的二次側(cè)與覆冰輸電線路始端相連。將電容器作為負載連接到線路的終端并使工頻變壓器和電容器形成回路，或?qū)㈦娙萜髯鳛樨撦d并聯(lián)到輸電線路的始端并使輸電線路終端直接短路后與工頻變壓器形成回路。一旦線路覆冰，即停電接入工頻變壓器，然后再接通電源，通過線路導(dǎo)線的歐姆損耗發(fā)熱融冰。接入的電容器用于補償線路上分布的無功功率，其容抗與線路的感抗諧振抵消，從而大幅度提高線路始端的功率因數(shù)，明顯改善融冰電源功率的利用率。實際的輸電線路屬于低損耗的傳輸線。長度為L的有損傳輸線始端的輸入阻抗
Zins 為
權(quán)利要求
1.一種基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于，包括在輸電線路終端連接無功補償電容器和在輸電線路始端并聯(lián)無功補償電容器的兩種技術(shù)方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 所述在輸電線路終端連接無功補償電容器的技術(shù)方案，具體步驟如下1)將工頻變壓器的一次側(cè)與前級電網(wǎng)或發(fā)電機相連，二次側(cè)與輸電線路始端相連，將電容器作為負載連接到輸電線路終端并使電容器與工頻變壓器形成回路；2)在線路覆冰時，前級電網(wǎng)或發(fā)電機停電，工頻變壓器接通電源，并通過輸電線路產(chǎn)生的歐姆損耗發(fā)熱融冰；所述電容器對輸電線路的無功功率進行補償，使得線路始端的功率因數(shù)接近1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，工頻變壓器的二次側(cè)和電容器同時接地，使所述電容器與工頻變壓器形成回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，在工頻變壓器的二次側(cè)與輸電線路始端相連，同時使輸電線路終端串聯(lián)電容器，使電容器與工頻變壓器形成回路。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用三相變壓器時，所述工頻變壓器二次側(cè)接到三相交流輸電線路始端，所述三相交流輸電線路終端負載為三個采用三角形或者星形連接法連接的電容器，使電容器與工頻變壓器形成回路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 所述在輸電線路始端并聯(lián)無功補償電容器的技術(shù)方案，具體步驟如下1)將工頻變壓器的一次側(cè)與前級電網(wǎng)或發(fā)電機相連，二次側(cè)與輸電線路始端相連，將電容器并聯(lián)到輸電線路始端，與變壓器一起構(gòu)成融冰電源，將線路的終端短路，并使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路。2)在線路覆冰時，前級電網(wǎng)或發(fā)電機停電，工頻變壓器接通電源，并通過輸電線路產(chǎn)生的歐姆損耗發(fā)熱融冰，所述電容器對輸電線路的無功功率進行補償，使得線路始端的功率因數(shù)接近1。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，將電容器并聯(lián)到變壓器的二次側(cè)，并使變壓器的二次側(cè)和輸電線路終端同時接地，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用單相變壓器時，將電容器并聯(lián)到變壓器的二次側(cè)，并使工頻變壓器的二次側(cè)與輸電線路始端相連，同時將輸電線路終端直接短路，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法，其特征在于， 當(dāng)所述工頻變壓器采用三相變壓器時，所述變壓器二次側(cè)接到三相交流輸電線路始端，并將三個所述電容分別并聯(lián)到變壓器二次側(cè)的三相上，同時使三相交流輸電線路的終端短路，使工頻變壓器與輸電線路構(gòu)成回路。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于輸電線路除冰技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于電容器無功補償?shù)妮旊娋€路交流融冰方法。該方法包括在輸電線路終端連接無功補償電容器和在輸電線路始端并聯(lián)無功補償電容器的兩種技術(shù)方案。本發(fā)明在輸電線路終端連接或在始端并聯(lián)電容器，并使電容器與線路等效電感在50Hz附近發(fā)生工頻諧振，對線路進行無功補償，明顯改善了線路始端的功率因數(shù)，提高了融冰電源功率的利用率。具體實施時，選擇終端連接電容器的方式時要求變壓器輸出電壓較低、輸出電流較大；選擇始端并聯(lián)電容器的方式時要求變壓器輸出電壓較高、輸出電流較小。本方法特別適用于輸電線路的單相和三相導(dǎo)線的交流融冰以及直流輸電線路的極導(dǎo)線的交流融冰。
文檔編號H02G7/16GK102255272SQ201110199738
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者崔翔, 焦重慶, 齊磊 申請人:華北電力大學(xué)