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冰雪灾害天气对北京电气电网影响及应对措施研究

时间:2018-07-04 22:50来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇电气工程论文,电气工程及其自动化专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识,具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。
本文是一篇电气工程论文,电气工程及其自动化专业培养具有工程技术基础知识和相应的电气工程专业知识,具有解决电气工程技术分析与控制问题基本能力的高级工程技术人才。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇电气工程论文,供大家参考。
 
第 1 章 绪论
 
1.1 课题背景及研究的目的和意义
自然界存在多种多样的气象灾害,在各种气象灾害中,对电力系统危害程度最大的事故之一便是冰灾。世界上各个国家几乎都出现过由于输电线路的覆冰事故,线路上的严重覆冰往往会使输电线路导线断落、输电塔杆倒塌等严重事故,这就给国家的工业生产和人民正常生活带来严重的影响。如挪威在1961年4月就曾出现过架空输电线路上严重覆冰的事故,由于大量的冰块覆盖在导线表面,其直径甚至达到了1400毫米(如图1-1所示)[1]。此外,加拿大、乌克兰和德国也都曾发生过因冻雨、暴风雪等自然灾害造成的电网输电线路严重覆冰事故,也都一度造成了大范围停电或社会工商业生产瘫痪等重大损失。近30年来,由于我国各地也冰雪灾害的发生频率也逐渐提高,我国电力网络输电线路的覆冰情况也不容乐观。葛双Ⅱ回500 kV 线路曾在1993 年11 月发生过十分严重的覆冰现象[2],事故过程中部分导线的覆冰厚度一度达到了36 mm,共造成7座塔杆倒塌[3]。2005年冬季期间,两湖地区和重庆由于出现较为严重的冰灾导致多条输电线路开断瘫痪[4],输电导线上冰层的厚度甚至达到了10cm,这都严重影响了当地的企业生产和人民生活。2008年冬季,我国南方多个省份相继出现极为严重的冰雪灾害,直接导致当地电网输电线路发生大面积断线,塔杆倒塌,同时多地出现大面积停电,给国家和当地人民造成了不可估量的经济损失(如图1-2所示)[5]。近年来,随着全球气候的不规律变化,各种各种的极端电气不断出现,这就使得各地的输电网络面临新的挑战,其中,尤其以输电线路的覆冰问题最为严重。
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1.2 国内外研究现状
 
1.2.1 防冰技术研究
防冰技术指在电线未覆冰之间即采取措施。设计输电线路时,避开覆冰区是防止覆冰事故最有效的方法,但有些输电线路不可能完全避免覆冰区。其次是临界电流防冰,所谓临界电流是指使电线不覆冰的最小电流。Personne 等首次提出利用电流产生的焦耳热效应实现导线防冰的概念。1997 年,陈及时在考虑导线表面辐射换热、对流换热和电流焦耳热相平衡的基础上建立了临界电流计算公式。刘和云等在此基础上引入水分蒸发产生的潜热损失和加热过冷却水滴所产生的显热损失,进一步完善了临界电流计算公式。但临界电流的大小受风速、气温、气压、导线几何尺寸及电阻等因素的影响,其计算过程非常复杂,而且能耗较高,因此临界电流技术仍处于实验研究阶段。另一类防冰方法是在电线表面包涂憎水(冰)性涂料。这项技术虽然实施简单,但到目前为止还没有一种可以根本上阻止输电线覆冰形成的涂料。憎水(冰)性涂料只能尽量减小覆冰与电线间的结合力,与其它除冰技术结合起来使用效果会更好。现有的输电线路防冰技术各有优缺点,但还没有一种完全可靠的方法能做到使电线不覆冰。
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第 2 章 国内冰雪灾害极端气象天气对输电线路影响
 
2.1 输电线路覆冰的形成及其对电网的影响
输电线路发生覆冰现象主要是由于当其表面温度低于水的凝固点时流过其表面的过冷水便会冻结,这是一种正常的自然现象。输电线路上覆冰现象的产生一般需要有两个必要条件[9]:其一是导线表面存在处于“超稳定状态”的过冷水滴[10];其二是具有足够低的温度。当输电线路上冻结的冰块达到一定量后,其必然会使输电线路产生各种不可避免的事故。具体而言,该类事故大致可分为下列几种类型:(1)负载事故:随着输电线路上冻结冰量的增加,其负重会越来越大,当输电线路上的覆冰量达到或超过其设计的抗冰厚度时,支撑输电线路的支持结构和金具将会超过其自身的承重极限而发生短线和塔杆倒塌等问题;(2)由于输电线路档距或塔杆高度装配不一致等导致导线覆冰不均匀从而造成的事故;(3)由于绝缘子串表面冻结的冰块过而出现的闪络事故[11];(4)由于输电线路上覆冰截面的非均匀性而导致的导线舞动事故。
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2.2 北京电网历史覆冰故障情况
附表 1 收集整理了近 10 年来北京电网覆冰故障情况,自 2003 年以来北京电网,共计收集电网覆冰跳闸故障 59 次,其中绝缘子覆冰跳闸故障 26 次,导线覆冰故障起 21 次,地线覆冰故障 12 次。由于导地线覆冰故障往往会引起一条线路多次跳闸故障,此次统计按跳闸次数统计。由于部分线路老旧退运等因素,以及部分故障原因认定存疑(未找到故障点或故障原因认定不准确,缺少必要的照片等),加之部分记录年代久远缺少详细资料,不具备调研条件等。本论文对近10年的59次电网覆冰故障重新整理分析,绘制了北京电网冰灾故障点分布图(图 2-1)和北京电网易覆冰区段分布图(图2-2)。由覆冰分布图可知,北京电网覆冰主要发生在密云环密云水库及东部,平谷南部,怀柔中部和南部怀柔水库区域,昌平中东部及西北部与延庆交接的山区,延庆八达岭山区,门头沟西部山区,房山南部山区等地。海淀、丰台、石景山、大兴等地零星发生过绝缘子冰闪情况[14]。
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第 3 章 OPGW 架空地线覆冰试验研究...........23
3.1 试验平台......23
3.2 试验过程及结果分析........23
3.3 本章小结......27
第 4 章北京地区线路覆冰微气象特征和影响因素研究.........29
4.1 北京地区气候概述及线路覆冰故障统计.........29
4.2 北京地区电网覆冰故障与雨雾凇日相关性研究.......32
4.2.1 北京地区雨雾凇时空分布及气象特征研究.....33
4.2.2 北京地区雨雾凇时空分布特征研究.......33
4.3 北京地区冰区图绘制........35
4.4 本章小结......44
第 5 章 北京地区线路设计与改造相关原则.....45
5.1 输电线路差异化设计思路及原则.........45
5.2 线路差异化设计方法.......45
5.3 北京地区线路差异化设计与改造相关标准和原则....46
5.3.1 设计方面......47
5.3.2 改造方面......48
5.4 本章小结......48
 
第 5 章 北京地区线路设计与改造相关原则
 
5.1 输电线路差异化设计思路及原则
5.1.1 线路差异化设计思路
对于电网线路的差异化设计应从多个方面展开,第一,针对电网的各类设计规程规范应进行充分的完善,输电线路的设计标准应充分论证后适当提高;第二,应充分使得各电压等级的电网能够协调发展[26],以便实现电网的安全稳定运行和可靠供电;第三,针对各地区域电网,应充分研究不同自然灾害对其影响规律,分析得出面对特大自然灾害时各地区域电网所需的最低负荷。
 
5.1.2 重要线路划分原则
通常在遭遇比较重大的自然灾害时,由于国家生产和人民生活的需要,某些输电线路必须保证能安全稳定运行,其主要包括一些核心的骨干网架、战略性的输电通道和重要负荷的供电线路等[27],我们将这些线路称为重要线路,其具体的划分原则为:(1)对于核心的骨干网架,其主要包括特高压电网,而对于不同电压等级的电网,其最小骨干网架有不同的要求;(2)对于战略性输电通道,其主要包括大型水电、煤电和核电的送出线路等[28];(3)对于重要负荷的供电线路以及重要受端电源的送出线路,一般要求至少有一条线路作为重要线路[29]。
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结论
 
1、本论文研究调研了国内覆冰对输电线路的影响,收集了湖南、江西、福建、四川、重庆等地的冰灾情况,收集整理了北京地区近年来电网覆冰雪情况及故障情况,现场环境及气象条件情况,重点分析了“11.4”覆冰断线故障原因,并针对 OPGW 架空地线开展覆冰特性试验,提出了相关应对措施和建议。
2、在北京电网覆冰调查的基础上,分析了北京地区温度、湿度、风速、线路参数、线路走向、现场环境等因素的对线路覆冰雪情况的影响;分析了电网覆冰故障气象特征,提出了电网覆冰气象预警阈值建议;针对气象站台数据与电网覆冰故障相关性差问题,着重分析了北京地区雨雾凇日时空分布及气象特征,总结了近年来北京地区雨雾凇发生相关规律,给出了雨雾凇气象预警阈值建议,为线路微气象监测预警提供参考;在气象及积冰数据、历史运行经验的基础上,基于回归分析法,给出了电线积冰厚度与气象因子的气象回归方程,并基于极值 I型概率分布模型,进一步绘制并完善了冰区图,指导电网防冰工作。
3、根据北京电网不同地区、不同天气等情况,结合输电线路设计和天气预测,提出了差异化防冰措施,提出了设计、运维相关差异化原则及方法。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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