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OPGW直流融冰的最大允许电流与动态融冰策略的仿真研究

OPGW直流融冰的最大允许电流与动态融冰策略的仿真研究

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作者：臧雨铼华北电力大学

学位级别：硕士

光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)具有良好的通信能力和避雷能力,近些年在电力系统中得到了广泛的应用。由于所处地形的复杂性和多样性,OPGW在实际运行中暴露出许多的问题,其中线路的覆冰问题尤其... 详细信息

光纤复合架空地线(Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire,OPGW)具有良好的通信能力和避雷能力,近些年在电力系统中得到了广泛的应用。由于所处地形的复杂性和多样性,OPGW在实际运行中暴露出许多的问题,其中线路的覆冰问题尤其严重。覆冰会使得OPGW线路的垂弧增大,与其他线路间距离变小从而引起短路跳闸事故,严重时还会引起断线、倒杆倒塔等事故,影响到电力系统的稳定运行,因此OPGW线路除冰方面的研究就显得极为重要。由于直流融冰技术对与电源容量的要求较低且线路损耗较小,因此该技术应用日趋广泛。但是在直流融冰工程中,在如何选取最大融冰电流的选择依据方面开展的研究的并不多,更未涉及到如何应用动态电流进行融冰来提高融冰效率。在传热学的基础上,基于实际的物理过程建立了直流融冰过程的数学模型,通过仿真软件建立了OPGW直流融冰的二维模型;基于上述模型研究不同的融冰电流、覆冰厚度、环境温度等因素的影响下线路的温升过程,得到了不同情况下的温度曲线;基于研究过程的数据,提出了最大可接受融冰电流的定义,即维持该融冰电流大小不变的情况下当融冰结束时线路温度将达到最高允许温度;探究了不同因素影响下对最大可接受融冰电流的影响,给出其关系曲线。基于上述研究,给出了在无风速情况下基于覆冰厚度的最大可接受融冰电流的预测公式,并通过仿真初步验证了公式的准确性。为了探究如何缩短OPGW线路融冰过程,降低冰灾带来的经济危害,本文提出了一种动态融冰电流调整策略。首先,基于最大可接受融冰电流的研究,给出了考虑线路最高允许运行温度下的动态融冰策略的数学推导过程;同时,为了验证所提策略的有效性,基于动态融冰策略,提出线路融冰的最短融冰时间的概念;其次建立了OPGW直流融冰的二维模型,研究了动态融冰调整策略在理想情况下,当覆冰厚度、环境温度的改变时,冰层温度变化的情况,得到其温升曲线,并根据该曲线得出了冰层厚度与环境温度对最短融冰时间的影响;最后比较动态融冰策略与恒定电流融冰方式的融冰时间,结果表明动态融冰策略比传统的恒定电融冰方式更加快捷、高效,融冰速率的提升范围在30～40%,应用动态融冰策略可以减小电力系统在遭受冰灾时的经济损失,提高了经济性。

关键词：直流融冰 OPGW 最大可接受融冰电流融冰策略动态融冰电流最短融冰时间

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