论文部分内容阅读
输电线路覆冰是我国南方地区常见的自然灾害,对电网安全运行危害极大。尤其是在2008年冰灾中,南方多省境内的输电线路都遭到了极大的损害,造成的直接和间接经济损失巨大。故输电线路融冰技术很早就受到了电力科研人员的重视与研究。如今较成熟的技术有交流短路融冰和直流短路融冰,但前者受融冰电源无功容量所限,适合应用在220kV及以下电压等级或短距离输电线路;后者则需要造价高昂的直流融冰电源,经济性有待提高,宜对高压长距离输电线路融冰;近年提出的新型高频高压激励融冰法融冰电流小,融冰效率高,有利于实现在线融冰,但其相关理论基础需要更深入的研究,高频激励融冰电源装置正待研发。针对高频激励融冰亟待研究的问题和交流短路融冰现有的缺陷,本文研究了高频激励融冰和工频谐振融冰的关键问题并进行了对比分析。首先对高频激励融冰法作了深入研究,在建立高频激励融冰的物理模型与提出几种融冰接线方式的基础上,运用均匀有损传输线理论,探讨融冰功率衰减条件下激励融冰的工作频率和电压的确定方法;以三峡-万县500kV典型交流输电线路为融冰对象,研究了一种激励源参数为3kHz/11kV的激励融冰方法的可行性;以此为基础,提出一种基于CPS-SPWM技术调制的交-直-交三相级联H桥电压型变频器结构作为高频融冰激励源的解决方案并运用MATLAB仿真验证。另一方面,为解决交流短路融冰应用范围受限问题,提出了一种基于覆冰线路串联谐振原理的工频交流融冰方法,分析此方法的基本原理后建立了线路融冰的物理模型;针对四种典型导线进行了算例分析;通过定量分析融冰谐振电压证明了该方法的可行性并提出降低谐振电压的办法;给出了工频融冰电源和融冰串联补偿设备的初步设计方案。最后,在上述研究基础上,以输电线路四种典型导线为参考对象,应用ANSYS对高频激励融冰、工频谐振融冰和直流短路融冰的主要技术指标作了对比分析,得出各自技术特点和适用范围,以期为前二者实际应用提供理论与技术基础。论文提出的基于融冰功率衰减条件下高频激励融冰工作频率和电压的确定办法更贴合实际,设计的高频激励源方案能可靠输出高频电压,同时谐波含量低,开关损耗小;提出的工频谐振融冰解决了交流短路融冰需提供过大无功功率的问题,同时可从系统引入工频电源甚至串补电容器,融冰成本低,对于解决输电线路覆冰问题具有重要理论和应用价值。