專利名稱：輸電線路快速融冰雪的裝置與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及輸電線路保護(hù)裝置領(lǐng)域，尤其是對(duì)架空輸電線上的冰雪所造成的危害進(jìn)行防護(hù)。
背景技術(shù)：
每年冬天各地的輸電線路都會(huì)受到冰雪的侵害，輸電線路會(huì)結(jié)上厚厚的冰棱，使導(dǎo)線加重，造成線路斷路，甚至引起供電鐵塔倒塌等事故，嚴(yán)重影響輸電性能，致使大面積的停電，影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民用電。2008年1月發(fā)生的南方暴風(fēng)雪，造成供電鐵塔倒塌，供電線路斷線，涉及90多個(gè)縣市停電，導(dǎo)致火車停運(yùn)、電視停播、通訊中斷，社會(huì)生活陷入一片混亂，造成直接經(jīng)濟(jì)損失 100多億元，間接損失更是無法估計(jì)。而造成這場(chǎng)停電災(zāi)難的罪魁禍?zhǔn)拙褪潜辍⑷谘┙Y(jié)冰造成的輸電線覆冰超載。為此不得不動(dòng)員群眾除冰雪，需要派工人徒手攀登上塔上線，用木棒敲擊碎冰，由于輸電線路均在野外穿山、過河，去除冰雪相當(dāng)艱難，存在安全隱患，效率又低。現(xiàn)有技術(shù)中已有一種除冰機(jī)器人，避免了需要人工操作的艱難過程，提高了除冰雪的效率，但使用時(shí)需要掛到高空的輸電線上，同時(shí)在幾百公里的導(dǎo)線上作業(yè)就顯得運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，除雪效率低，成本高。中國(guó)專利200810214379. 0公開了一種《用低電壓高電流熔去輸配電線路上之冰雪的方法》，包括采用需熔化冰雪之輸配電線路及輸電線路兩端的變電站，在輸電線路的兩端，即變電站的進(jìn)出線上，其一端連接12伏至80伏的低電壓，另一端連接短路操作臺(tái)；在需熔化冰雪時(shí)，在連接低電壓的一端進(jìn)行低壓電輸出操作，在連接短路操作臺(tái)的一端進(jìn)行短路操作，使需熔化冰雪之輸配電線路上實(shí)現(xiàn)低電壓高電流而產(chǎn)生熱量，從而使輸配電線路上需熔化之冰雪獲得熱量而熔化。這種方法雖然理論上是可行的，但由于需要進(jìn)行線路的短路操作，操作時(shí)只能以秒鐘為短路時(shí)間，用間斷的5秒至10秒在需短路操作的導(dǎo)線之各級(jí)之間來回碰撞實(shí)現(xiàn)短路操作，操作過程較復(fù)雜，若有不慎，很容易造成線路被燒；短路的操作易損壞輸電導(dǎo)線，影響線路的使用壽命，安全性低；此方法的操作需要改變接線方式， 操作較復(fù)雜、安全性較差，稍有不慎，容易引起短路爆炸，損壞整個(gè)輸電系統(tǒng)，發(fā)生安全事故，因此在實(shí)踐中很難實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人針對(duì)上述現(xiàn)有生產(chǎn)中短路操作不安全、不可靠、易損壞輸電線路、操作麻煩等缺點(diǎn)，提供一種操作方便的輸電線路快速融冰雪的方法，使電線電纜在暴風(fēng)雪、冰雨等惡劣氣象條件下消除覆冰超載現(xiàn)象的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)在惡劣氣象條件下正常運(yùn)行，為國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)工作和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的電力保障。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
一種輸電線路快速融冰雪的裝置，融冰雪變壓器和切換開關(guān)接入輸電線路的前端，位于原輸電線路的始變壓器和主開關(guān)之后，輸電導(dǎo)線的后端在原末變壓器之前設(shè)置有三相連接并接地線路；當(dāng)斷開主開關(guān)，接通切換開關(guān)與接地線路時(shí)，輸電線路構(gòu)成三相星形電路。一種利用上述裝置進(jìn)行輸電線路快速融冰雪的方法，包括以下步驟
第一步設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)選擇合適的變壓器作為融冰雪變壓器； 第二步斷開主開關(guān)，切斷始變壓器，將所選擇的變壓器同切換開關(guān)并聯(lián)接入輸電線路的一端，位于主開關(guān)后部，在輸電線路另一端將輸電線路三相連接并接地；
第三步接通接地線路與切換開關(guān)，融冰雪變壓器工作，形成一個(gè)三相星形融冰雪電
路；
第四步在指定時(shí)間或者達(dá)到融化效果后切斷融冰雪電路，開閉對(duì)應(yīng)開關(guān)使輸電線路恢復(fù)供電。一種輸電線路快速融冰雪的方法，包括以下步驟 第一步設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)；
第二步斷開主開關(guān)，切斷始變壓器，在輸電線路另一端將輸電線路三相連接并接地； 第三步接通接地線路與主開關(guān)，始變壓器工作，形成一個(gè)三相星形融冰雪電路； 第四步在指定時(shí)間或者達(dá)到融化效果后切斷融冰雪電路，開閉對(duì)應(yīng)開關(guān)使輸電線路恢復(fù)供電。其中第一步中相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法與變壓器選擇方法如下
(一)、根據(jù)輸電導(dǎo)線的粗細(xì)、長(zhǎng)度及所包裹的絕緣護(hù)套，確定融冰雪時(shí)導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率Pm ；
(二)、計(jì)算單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率P= RiiX L，其中P為單根導(dǎo)線的發(fā)熱功率，Pm為導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率，L為單根導(dǎo)線的長(zhǎng)度；
(三)、輸電線路線電壓為U線=，變壓器輸出相電壓為U相=U線，其中R為導(dǎo)線的總電
阻；
(四)、輸電導(dǎo)線的線電流為I=U線/R ；載流(發(fā)熱導(dǎo)線每平方毫米的電流強(qiáng)度)為i=I/ S，其中S為導(dǎo)線的截面積；根據(jù)載流判斷是否可以滿足發(fā)熱要求；
(五)、發(fā)熱電路三相總功率P總=3XP，選擇適合功率的融冰雪變壓器； 所述導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率Rn為20 w^120 w ；
所述導(dǎo)線載流i為2A 18A ； 所述導(dǎo)線載流i為6A 12A。本發(fā)明的有益效果如下
(1)輸電線路正常輸電工作時(shí)電壓都很高，線電流很小，導(dǎo)線發(fā)熱量很?。槐景l(fā)明通過增加導(dǎo)線的載流，利用輸電導(dǎo)線本身的電阻進(jìn)行發(fā)熱，從而達(dá)到冰雪快速融化的目的。本發(fā)明裝置簡(jiǎn)單，且容易直接在現(xiàn)有線路上進(jìn)行改造。(2)在變電站的一端切斷主開關(guān)，始變壓器停止工作，接通切換開關(guān)，融冰雪變壓器工作，同時(shí)位于變電站的另一端連通接地線路，此時(shí)輸電導(dǎo)線上形成一三相星形融冰雪發(fā)熱電路，工作后根據(jù)輸電導(dǎo)線覆冰的實(shí)際情況，通常在20分鐘至1小時(shí)之內(nèi)即可解決各個(gè)變電站之間所有導(dǎo)線冰雪的融化問題，操作簡(jiǎn)單，安全方便，融化速度快，效率高；當(dāng)達(dá)到融化效果后切斷融冰雪發(fā)熱電路，開閉對(duì)應(yīng)的開關(guān)即可使輸電線路恢復(fù)供電。(3)本發(fā)明變電站之間的距離不受限制，兩個(gè)變電站之間的距離可以從5 100公里之間不等。


圖1為本發(fā)明的線路連接示意圖。圖2為本發(fā)明另一種實(shí)施例的線路連接示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如圖1所示，本發(fā)明所述的輸電線路快速融冰雪的裝置，融冰雪變壓器7和切換開關(guān)6接入輸電線路的前端，位于原輸電線路的始變壓器1和主開關(guān)2之后，輸電導(dǎo)線的后端在原末變壓器4之前設(shè)置有三相連接并接地線路5 ；當(dāng)斷開主開關(guān)2，接通切換開關(guān)6與接地線路5時(shí)，輸電線路構(gòu)成三相星形電路，利用輸電導(dǎo)線本身的電阻使導(dǎo)線發(fā)熱可以方便的實(shí)現(xiàn)快速除冰雪工作。本發(fā)明所述的輸電線路快速融冰雪的方法，包括以下步驟 第一步設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)，其建立方法如下
(一)、根據(jù)輸電導(dǎo)線的粗細(xì)、長(zhǎng)度及所包裹的絕緣護(hù)套，確定導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率Rn， 一般導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率在20 W^120 w之間選擇；
(二)、計(jì)算單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率P= RnXL(W)，其中P為單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率 (kw), Pm為導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率(w/m)，L為單根導(dǎo)線的總長(zhǎng)度(km)；
(三)、根據(jù)三相星形電路的計(jì)算公式，此時(shí)，輸電線路的線電壓Ua=(v)，從而得到變壓器輸出相電壓Uffi = XUa(v)，其中R為導(dǎo)線的總電阻(Ω )；
(四)、輸電導(dǎo)線的線電流I=Ua/R (A);載流i=I/S (A)，其中S為發(fā)熱導(dǎo)線的截面積 (mm2)；
(五)、發(fā)熱電路總功率:P總=3XP(kw)；
根據(jù)得出的發(fā)熱電路的總功率即可確定融冰雪變壓器的容量，選擇合適的變壓器； 第二步斷開主開關(guān)2與始變壓器1，將所選擇的融冰雪變壓器7同切換開關(guān)6并聯(lián)接入變電站一端的始變壓器1和主開關(guān)2上，同時(shí)在變電站另一端，位于主開關(guān)2與末變壓器 4之間接入接地線路5，即將三相導(dǎo)線相連接并接地；
第三步接通融冰雪變壓器7，同時(shí)連通接地線路5，形成一三相星形融冰雪電路，利用輸電導(dǎo)線本身的電阻產(chǎn)生發(fā)熱，從而增加了輸電導(dǎo)線上的載流，使導(dǎo)線發(fā)熱，以達(dá)到冰雪快速熔化的目的。實(shí)際操作工作中，當(dāng)有冰雪覆蓋輸電線時(shí)，并有反復(fù)凝凍冰雪時(shí)，只需關(guān)閉始變壓器，連接融冰雪變壓器，另一端接地線路，通電一段時(shí)間后，則就可以進(jìn)行除冰雪工作。其中第一步中設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)的方法參考如下兩個(gè)實(shí)施例 實(shí)施例一
測(cè)定兩變電站之間距離為50km，輸電導(dǎo)線截面為50mm2，導(dǎo)線發(fā)熱功率為60w/m。計(jì)算過程如下
(1)單根導(dǎo)線總電阻:R=rXL =0. 387 Ω/km X50km=19. 35 Ω (50mm2輸電導(dǎo)線每千米電阻值r 0. 387Ω )；(2)單根導(dǎo)線總功率P=PmXL=60W/mX50km=3000kW ；其中P為單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率，Pm為導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率，L為單根導(dǎo)線的總長(zhǎng)度；
(3)發(fā)熱導(dǎo)線的線電壓Ua===7619V，三相發(fā)熱導(dǎo)線的相電壓U相=XU線 =1. 732X7619 ^ 13200V ；
(4)發(fā)熱導(dǎo)線的電流I=Ua/R=7619/19. 35=393. 7A，發(fā)熱導(dǎo)線的每平方單位的載流 i=I/S=393. 7/50=7. 87A，其中S為導(dǎo)線的截面積mm2 ；
(5)發(fā)熱導(dǎo)線三相總功率P總=3XP =3X3000kw=9000kwo因此，選擇容量大于等于9000kw的變壓器作為融冰雪變壓器。實(shí)施例二
二變電站之間的距離為50km，輸入導(dǎo)線截面為300 mm2，導(dǎo)線發(fā)熱功率為lOOw/m。計(jì)算過程如下
(1)單根導(dǎo)線總電阻R=rXL =0. 0601X50=3. 005 Ω (300 mm2的銅芯電線的每千米電阻值 r ^ 0. 0601 Ω )；
(2)單根導(dǎo)線總功率P=Pm XL=IOOw/ m X50km=5000kw ；其中P為單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率，Pm為導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率，L為單根導(dǎo)線的總長(zhǎng)度；
(3)發(fā)熱導(dǎo)線的線電壓Ua===3876V，三相發(fā)熱導(dǎo)線的相電壓U相=XU線=6714V;
(4)發(fā)熱導(dǎo)線的電流I=Ua/R=3876/3. 005=1289. 85A，發(fā)熱導(dǎo)線的每平方單位的載流 i=I/S=1289. 85/300 ^ 4. 3A，其中 S 為導(dǎo)線的截面積 mm2 ；
(5)發(fā)熱導(dǎo)線三相總功率:P總=3XP=15000kwo因此，選擇容量大于等于15000kw的變壓器作為融冰雪變壓器。一般導(dǎo)線載流控制在2A 18A之間，在這種載流下，導(dǎo)線既能發(fā)熱又不會(huì)損傷。導(dǎo)線單位發(fā)熱功率根據(jù)實(shí)際情況與需要進(jìn)行選擇，當(dāng)融雪要求時(shí)間短，速度快時(shí)，導(dǎo)線發(fā)熱功率可選擇大些，反之則可選擇小些；根據(jù)線徑的大小，線徑大，導(dǎo)線發(fā)熱功率可選大些，線徑細(xì)，則功率小些；裸線可選大些，絕緣線選小些。由于輸電導(dǎo)線大多為裸線，導(dǎo)線發(fā)熱功率可選擇大一些，一般可在20w / m 120 w / m之間選取。由于二變電站之間距離長(zhǎng)短不一，輸電線的線徑也有粗有細(xì)，為了融冰雪安全，可靠的達(dá)到目的，因此本技術(shù)是在變電所首站設(shè)置一臺(tái)融冰雪變壓器。融冰雪變壓器的輸入可以是主變的輸入也可是主變的輸出，視各變電所而定，融冰雪變壓器的輸出電壓根據(jù)二變電站之間距離、導(dǎo)線的截面大小和導(dǎo)線的發(fā)熱功率決定。對(duì)于某些電壓較低的輸電線路，其載流較大，經(jīng)過計(jì)算校核可以滿足上述融冰雪要求，此時(shí)可以不必并聯(lián)額外的融冰雪變壓器，而直接利用原變壓器作為融冰雪變壓器，同時(shí)將輸電線路末端三相連接并接地，形成星形發(fā)熱電路，如圖2所示，通電后直接進(jìn)行融冰雪作業(yè)。以上描述是對(duì)本發(fā)明的解釋，不是對(duì)發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在不違背本發(fā)明精神的情況下，本發(fā)明可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.一種輸電線路快速融冰雪的裝置，其特征在于融冰雪變壓器和切換開關(guān)接入輸電線路的前端，位于原輸電線路的始變壓器和主開關(guān)之后，輸電導(dǎo)線的后端在原末變壓器之前設(shè)置有三相連接并接地線路；當(dāng)斷開主開關(guān)，接通切換開關(guān)與接地線路時(shí)，輸電線路構(gòu)成三相星形電路。
2.一種利用權(quán)利要求1所述裝置進(jìn)行輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于，包括以下步驟第一步設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)，根據(jù)上述參數(shù)選擇合適的變壓器作為融冰雪變壓器； 第二步斷開主開關(guān)，切斷始變壓器，將所選擇的變壓器同切換開關(guān)并聯(lián)接入輸電線路的一端，位于主開關(guān)后部，在輸電線路另一端將輸電線路三相連接并接地；第三步接通接地線路與切換開關(guān)，融冰雪變壓器工作，形成一個(gè)三相星形融冰雪電路；第四步在指定時(shí)間或者達(dá)到融化效果后切斷融冰雪電路，開閉對(duì)應(yīng)開關(guān)使輸電線路恢復(fù)供電。
3.一種輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步設(shè)置與計(jì)算相關(guān)參數(shù)；第二步斷開主開關(guān)，切斷始變壓器，在輸電線路另一端將輸電線路三相連接并接地； 第三步接通接地線路與主開關(guān)，始變壓器工作，形成一個(gè)三相星形融冰雪電路； 第四步在指定時(shí)間或者達(dá)到融化效果后切斷融冰雪電路，開閉對(duì)應(yīng)開關(guān)使輸電線路恢復(fù)供電。
4.如權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于第一步中相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法如下(一)根據(jù)輸電導(dǎo)線的粗細(xì)、長(zhǎng)度及所包裹的絕緣護(hù)套，確定融冰雪時(shí)導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率Pm ；(二)計(jì)算單根導(dǎo)線的發(fā)熱總功率P= RiiXL，其中P為單根導(dǎo)線的發(fā)熱功率，Pm為導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率，L為單根導(dǎo)線的長(zhǎng)度；(三)輸電線路線電壓為^=，變壓器輸出相電壓為Uffi=Ua，其中R為導(dǎo)線的總電阻； (四)輸電導(dǎo)線的線電流為I=Ua / R ；發(fā)熱導(dǎo)線每平方單位的載流i=I/S，其中S為導(dǎo)線的截面積；根據(jù)載流判斷是否可以滿足發(fā)熱要求；發(fā)熱電路三相總功率P@=3XP，選擇適合功率的融冰雪變壓器。
5.如權(quán)利要求4所述的輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于導(dǎo)線的每米發(fā)熱功率 Pm 為 20 w 120 W。
6.如權(quán)利要求4所述的輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于導(dǎo)線載流i為2A 18A。
7.如權(quán)利要求4所述的輸電線路快速融冰雪的方法，其特征在于導(dǎo)線載流i為6A 12A。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種輸電線路快速融冰雪的裝置與方法，融冰雪變壓器和切換開關(guān)接入輸電線路的前端，位于原輸電線路的始變壓器和主開關(guān)之后，輸電導(dǎo)線的后端在原末變壓器之前設(shè)置有三相連接并接地線路；當(dāng)斷開主開關(guān)，接通切換開關(guān)與接地線路時(shí)，輸電線路構(gòu)成三相星形電路。本發(fā)明使電線電纜在暴風(fēng)雪、冰雨等惡劣氣象條件下消除覆冰超載現(xiàn)象的發(fā)生，保證電力系統(tǒng)在惡劣氣象條件下正常運(yùn)行，為國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)工作和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的正常運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的電力保障。
文檔編號(hào)H02G7/16GK102231506SQ20111019514
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者潘明清, 潘玲 申請(qǐng)人:潘明清