高频高压激励融冰是一种实现输电线路在线不停电融冰的方法,然而在输电线路应用高频高压融冰的技术中,既产生激励融冰的高次谐波,又由于激励源内部的电力电子元件产生大量的低次谐波会降低电能质量。对此,针对一种18 kV /40 kHz高频高压激励融冰方法设计一套线路阻波方法,在输电线路两端串联接入高频阻波器,采用单频阻波器原理将40 kHz的高频信号限制在高频融冰通道内;对于激励源产生的低次谐波则利用并联有源电力滤波器,确保电能传输质量。仿真结果验证了该高频融冰线路阻波方法的可行性 。
在冬季冰冻雨雪天气下,线路覆冰容易引起导线舞动、金具损坏、跳闸停电、倒杆(塔)、导线折断等严重事故。目前常用的融冰方法有交流短路融冰法和直流融冰法等。从技术水平和实施情况来看,现代直流技术的发展和大电流可控整流技术的开发为直流融冰创造了良好的技术条件,直流融冰己成为目前我国应用较为广泛的融冰手段,截至2012年6月,己有30多套直流融冰装置在南方电网中投运,为南方电网应对低温雨雪冰冻极端气候提供了有效的防灾减灾技术手段。
2001年,Charles R. S.等提出了8 } 200 kHz的高频激励融冰的方法,通过在输电线路上施加高频电源产生驻波,利用线路的高频集肤效应和电介质损耗原理实现线路融冰。进一步研究表明采用18 kV , 40 kHz高频高压激励融冰方法具有在线融冰可行性好、高效节能等优点。该40 kH,的高频激励源在实现覆冰线路的在线融冰时,在整条输电线路中产生40 kHz的高频电流,为了限制高频融冰电流仅流过融冰通道,必须在融冰线路的两端串联两个高频匹配的阻波器,以阻止高频信号向融冰线路外传输。另一方面,由于高频激励源由大量的电力电子器件构成,其功率因素低,将会产生大量的低次谐波,影响电网供电质量,必须采取措施抑制低次谐波。
对此, 研究了一种高低频混合阻波方法,应用高频阻波器抑制特定的高次谐波,通过并联有源电力滤波器对低次谐波实行动态抑制和补偿无功,有效地对频率和幅值都变化的谐波和无功电流进行补偿,确保了融冰通道有效融冰和输电质量高频激励融冰电路结构。
冰是一种有损耗电介质,利用冰在高频高压下本身的介质发热和导体表面电流集肤效应产生的电阻损耗发热达到输电线路融冰效果。选用合适的激励频率和电压,结合驻波效应,可以使两种发热效果互补的方式出现,从而在整线路上的合成热效应将是均匀的。 论证了40 kHz / 18 kV为激励源的工作频率和电压时融冰线路获得的总热功率分布均匀,可使融冰达到良好效果。输电线路激励融冰系统由高频高压激励源,输电线路高频阻波器、结合滤波器、有源电力滤波器组成。