湖南电网冰灾技术分析报告

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1、湖南电网冰灾技术分析报告总结为电网系统冰灾的综合防治体系，具体可分为以下3个层面。2.1电网系统的冰灾监测和预警输电线路在设计阶段就已针对冰区制定了相关标准[7]，出于经济因素方面的考虑，设计标准不能无限制地提高。在极端恶劣天气条件影响下，线路和杆塔覆冰载荷可能大大超过了原来的设计标准，给输电系统带来安全风险。文献[8]介绍了一种评估冰灾对电网系统带来风险的方法，并以此开发了标准的风险评估模型，已在加拿大BritishColumbia输电公司使用。模型把输电系统覆冰数据作为输入，应用故障树技术，评估系统风险，计算结果给出杆塔和线

2、路倒塌的估计情况。模型还可以评估加强网络不同部分后，系统风险情况的变化以及投资效益。文献[9-11]从气象条件出发研究恶劣冰灾的天气模型，实现风速、降水量等功能，以及线路覆冰模型。该方法通过选择不同的天气参数，利用MonteCarlo方法计算不同天气条件下，具体输电杆塔和线路所受影响，评估整个电网的可靠性。然而，由于气象条件复杂多变，天气模型的准确性和实用性还需要进一步的检验。在重冰区电网上安装测量仪器对线路覆冰进行监测是简单有效的一种方法。1998年以后加拿大魁北克建立了冰灾监测系统[12]，某些地方安装了覆冰测量仪（Load

3、cells），能够直接测量线路覆冰情况，而有些地方仅安装了冰率表（iceratemeter,IRM）。研究人员希望通过积累的大量数据，从统计方法入手，开发架空线路覆冰情况评估的数字模型，模型可以只通过收集气象数据和冰率表信号，就能计算导线覆冰量，以替代线路直接安装传感器的测量方法[13,14]，节约投资。2.2输电线路融冰技术当严重的冰灾持续来袭时，输电线路覆冰在所难免。研究人员已经开发了多种融冰技术，部分技术已进入实用阶段，有些技术要应用到电网系统中还有一定的困难，如电脉冲除冰法由于无法找到合适的激励源，难以除去足够长度线路上

4、的覆冰[22]。目前电网系统除冰的基本思路有三大类[3]：——将电能转化为热能融冰；——将电能转化为机械能以破坏输电线上的覆冰的物理结构，达到使覆冰脱落的目的；——直接破坏物理结构的机械法除冰，例如，在线路上安装遥控除冰机[4,5]。通过电能转化为热能的融冰技术，需要针对覆冰导线计算融冰电流的大小和作用时间，在这方面已经有了成熟的覆冰导线融冰计算数学模型[23]。（1）过电流融冰法。此种方法在不停线路/母线、系统正常运行下增加覆冰线路电流，增大线路发热，以实现保线融冰的目的，又可分为如下几类：——通过调度改变潮流分布。主要依靠科

5、学调度，提前改变电网潮流分配，使线路电流达到临界电流以上防止导线覆冰。1998年美加冰灾后，魁北克水电研究中心设计了一套针对120～315kV的融冰策略[15]，通过开发的仿真软件模拟线路覆冰情况，通过调整线路电流仿真融冰效果。仿真工具能够测试不同网络结构下线路的融冰情况，挑选出最优的线路融冰顺序，降低网络覆冰，通过最优控制达到线路覆冰最小化的效果。该融冰策略能够在实际操作中指导运行人员的调度安排，可以称得上是潮流融冰的辅助决策系统，并能够为具体实施融冰方案提供准备。但是正常运行方式下通过调度转移潮流存在诸多不便，可能会引起系统

6、不稳定；潮流转移的程度也有限，对大面积冰灾来袭时显得是杯水车薪。值得一提的是，随着输电网络FACTS设备的大量应用，电网在潮流控制方面更加灵活有效，通过改变潮流分布的融冰方法能够在应对冰灾方面发挥更大的作用。——基于移相器的带负荷融冰法，即ONDI(on-loader[28]ONDI融冰方法需要在线路安装移相变压器，操作过程中增加了系统无功转移量，会对系统安全稳定造成影响。采用带负荷融冰方式，加拿大科学家设计了针对Matapédia电网的融冰方案，总共覆盖超过900km的230kV和315kV线路，目前还未进入实施阶段。对于多分

7、裂导线，可以通过把线路电流集中在某一分裂导线上，增大发热量而融冰，通过各分裂导线间的切换，使线路覆冰完全融化[26]。这种方法的使用要求线路分裂导线间相互绝缘，需要对线路进行大范围改造。——交流短路融冰法。人为的将两相或者三项导线短路，形成短路电流(控制在导线最大允许电流范围之内)加热导线来达到融冰的目的。这种方法在国内外都达到了实用化的阶段，1993年加拿大Manitoba水电局开始采用的短路电流融冰[3]，俄罗斯巴什基尔电网也大量应用了短路融冰技术[30]。由于500kV线路多采用大截面及多分裂导线，需要的融冰电流很大，4×

8、300型号最小融冰电流约2500A，4×400型号约为3000A。从表1结果看出[31]，35kV与110kV做融冰电源，500kV线路中的短路电流不能达到最小融冰电流；220kV做融冰电源，短路电流可以达到融冰需要的电流，但线路长度必须在一定距离之内。例如4×