专利名称：输电线路架空地线和opgw的直流融冰方法
技术领域：
本发明属于架空输电线中架空地线与OPGW的除冰方法。
背景技术：
架空地线主要分为普通架空地线如钢绞线或良导体地线和光纤复合架空地线(简称0PGW)。普通架空地线主要采用逐基接地和分段绝缘单点接地的接地方式，OPGW由于兼具地线和通信光缆的双重功能，一般情况下采用逐基接地的接地方式。对于现有的普通架空地线和0PGW，存在如下技术缺陷:1)不少杆塔的架空地线直接接地，有的则是分段接地，会浪费大量的电能，对电力系统造成巨大的电力损失；2)现有的架空地线和OPGW上使用的老式陶瓷地线绝缘子会产生零值电压，并由此造成电力事故；3)由于OPGW逐基接地、分段接地，在雷击时会造成断芯、 断股等事故；4)由于逐基接地，在冰灾时，架空地线和OPGW不能有效融冰，会导致杆塔倒塌、断线等事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种集融冰、节能、降线损多种功能于一体的输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法。面对目前国家电网220kV及以上的输电线50万公里的OPGW融冰，以不更换OPGW为立足点，充分利用原有资源，并且在不需增高塔头、节省资源为宗旨的情况下，研发此方案。对长距离超高压、特高压输电线已运行并安装好OPGW的线路不能换位，致使感应太高而研发出该方案解决这一多年来影响节能和融冰的难题。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，包括如下步骤:
第一步，将输电线路上的架空地线和OPGW进行全绝缘操作；
第二步，对架空地线和OPGW进行线路改造，针对不同输电线路改造方案不同:
1)对于IlOkV交流输电线路:架空地线和OPGW全绝缘后保持现有状态不变；
2)对于220-1000kV交流输电线路:将架空地线和OPGW按分段间隔进行分段，在架空地线的分段位置安装起分段换位作用的分段换位开关，在OPGW的分段位置安装光电分离器；当输电线路中含有一条架空地线和一条OPGW时，架空地线和OPGW的分段间隔相等，将两条线路上相同分段位置的分段换位开关和光电分离器之间换位连接；当输电线路中含有两条架空地线时，两条架空地线的分段间隔相等，将两条线路相同分段位置的分段换位开关换位连接；当输电线路上含有两条OPGW时，两条OPGW的分段间隔相等，将两条OPGW上相同分段位置的光电分离器换位连接；不融冰时，调整分段换位开关和/或光电分离器，使两条线路运行于换位工作状态；
3)对于400-1000kV直流输电线路:按照分段间隔在两条架空地线、两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW之间安装一个以上融冰开关；
第三步，确定需要融冰的覆冰线路段，利用融冰电源和融冰开关配合进行融冰操作，具体操作方法为:当输电线路仅含有一条架空地线或一条OPGW时，采用方案A ;当输电线路含有两条架空地线或两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW时，采用方案B ；
所述方案A为:将融冰电源安装在覆冰线路段的一端，将融冰开关安装在覆冰线路段的另一端，将架空地线或0PGW、融冰电源和融冰开关通过大地或架空地线或OPGW或空导线连接形成直流融冰回路；
所述方案B为:将融冰电源安装在覆冰线路段的一端，在覆冰线路段的另一端安装融冰开关，融冰电源和融冰开关将相邻的架空地线、相邻的OPGW或架空地线与OPGW连接形成直流融冰回路；
第四步，当上述第三步中采用方案A时，闭合融冰开关，进行融冰操作；当上述第三步中采用方案B时，对于交流输电线路，根据需要首先调整架空地线上的分段换位开关和/或OPGW上的光电分离器，使覆冰线路段上相邻的两条架空地线、两条OPGW或架空地线和OPGW处于各自独立的正常运行状态，然后闭合融冰开关，进行融冰操作；对于直流输电线路，选择性闭合融冰开关进行融冰操作。所述全绝缘操作为:1)将架空地线和OPGW通过带保护间隙的合成材料地线绝缘子进行绝缘；2)架空地线和OPGW的引下线夹用35kV的绝缘套管进行绝缘，同时引下线夹、余缆盒和OPGW上的光缆接头盒采用35kV等级的耐压材料进行绝缘；3)0PGW上光缆接头盒的引下线采用与OPGW同截面的良导体电线短接。所述分段换位开关的两端与架空地线相连接，同时与另外的分段换位开关或光电分离器换位连接。当线路运行于 换位工作状态时，分段换位开关处于断开状态。在融冰电源与架空地线、融冰电源与OPGW之间设有控制开关，所述控制开关的型号为 35kV/2000A。所述架空地线和OPGW的分段间隔以保证分段线路上的感应电压不高于20kV为准。所述融冰电源为厂站内已有的直流融冰电源或移动融冰车，所述融冰开关的型号为 35kV/2000A。采用上述技术方案取得的有益效果为:
1)利用本发明可以很灵活的对各种输电线路的架空地线和OPGW进行融冰操作，可以单根融冰，可以双根融冰，可以分段、分区、分时融冰，充分利用原有线路，大大节省了资源，提高了融冰效率，达到了融冰节能的目的；
2)该方案将架空地线和OPGW分段后换位连接，将线路上的感应高压控制在合理的范围内，降低了线路上的感应电压，同时也大大降低了线路上的电能损耗，节能效果显著，同时还对放电间隙有加速熄弧效果；
3)架空地线和OPGW的全绝缘消除了电网隐患，防止老式瓷质绝缘子爆炸引发的电力事故，提闻了电力线路安全性能；
4)该方案可以应用于各类输电线路，普适性好；而且在实际实施过程中，可以根据此方案灵活变通，衍生出多种不同的融冰方案，对现有的融冰工程而言具有较高的技术参考价值。
图1为IlOkV交流输电线路仅含有一条架空地线或OPGW时的融冰方案 图2为IlOkV交流输电线路含有一条架空地线和一条OPGW时的融冰方案 图3为220kV-1000kV交流输电线路含有一条架空地线和一条OPGW时的融冰方案图； 图4为图3处于换位工作状态的结构示意 图5为图3处于融冰工作状态的结构示意 图6为400kV-1000kV直流输电线路含有一条架空地线和一条OPGW时的融冰方案图； 图 为衍生出的融冰方案图。
具体实施例方式结合图1至图7，对本发明的融冰方案进行更加详细的描述。以不同输电线路为例，对输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方案进行详细的解释。以下各实施例都是在输电线路停电的前提下进行的。对于IlOkV 交流输电线路的线路融冰，具体融冰操作为:
第一步，将架空地线和OPGW全绝缘；具体操作为:1)将架空地线和OPGW通过带保护间隙的合成材料地线绝缘子进行绝缘；2)架空地线和OPGW的引下线采用35kV的绝缘套管进行绝缘，同时引下线夹、余缆盒和OPGW上的光缆接头盒采用35kV等级的耐压材料进行绝缘；3) OPGff上光缆接头盒的引下线采用与OPGW同截面的良导体电线短接。第二步，由于IlOkV交流输电线路中杆塔之间的距离不太远，线路上的感应电压并不高，因此不对线路做进一步改造，保持线路原样即可。融冰时，仅需在各线路两端安装上控制开关便于接入融冰电源。第三步，确定需要融冰的覆冰线路段，利用融冰电源和融冰开关配合进行融冰操作。IlOkV交流输电线路上架空地线的形式通常为:仅含有一条架空地线、仅含有一条0PGW、一条架空地线和一条0PGW、两条架空地线、两条0PGW。当仅含有一条架空地线或一条OPGff时，采用方案A，将融冰电源的正极接到覆冰线路段的起始端，负极接地；将融冰开关的一端接到覆冰线路段的末尾段，另一端接地，这样，架空地线或OPGW的覆冰线路段、融冰电源、融冰开关和大地形成了直流融冰回路，如图所I示，闭合融冰开关后，直流电流可在此回路中流过实现融冰。当然，也可以将大地换成其他的架空地线或OPGW或其他导线等形成融冰回路。当输电线路含有一条架空地线和一条OPGW或两条架空地线或两条OPGW时，以含有一条架空地线和一条OPGW为例进行介绍，这时需要采用方案B，将图1中的大地换成相邻的架空地线或0PGW，这样，架空地线、融冰电源、融冰开关和OPGW形成直流融冰回路，如图2所示。当然，也可以将架空地线或OPGW与相邻的ABC三相输电线中的任意一条连接形成融冰回路，这样就可以实现架空地线或OPGW与ABC三相输电线的同时融冰。第四步，闭合融冰开关进行直流融冰操作。融冰回路中的直流电压电流徐徐调起，详细操作见融冰设备的操作说明。对于220kV_1000kV交流输电线路的线路融冰，具体操作步骤为:
第一步，将架空地线和OPGW全绝缘，具体操作与IlOkV输电线路中的操作一样。第二步，220kV-1000kV交流输电线路通常都含有两条架空地线或者一条架空地线和一条OPGW或者两条OPGW三种情况。对于220kV交流输电线路，当线路较短时，架空地线和OPGW上的感应电压通常不会很高，因此不需要进行分段处理，按照IlOkV的融冰方式融冰即可；当线路较长时，为了保证架空地线和OPGW上的感应电压不超过20kV，就需要对线路进行分段改造，通常分段间隔为IOOkm就可以达到此标准。330-1000kV交流输电线路通常都需要分段处理，分段间隔以保证分段线路上的感应电压不高于20kV为准。对于架空地线，分段处设置分段换位开关进行连接，对于0PGW，分段处设置光电分离器，光电分离器既把OPGW中光纤与高压分开又可以传输光纤信号(本发明中光电分离器的型号从35kV到IOOOkV都有，可根据实际输电线路的电压来选择)。相邻两条架空地线或两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW上的分段间隔应当保持一致，并将相同分段位置的分段换位开关和/或光电分离器进行换位连接。当含有一条架空地线和一条OPGW时，相同分段位置处的分段换位开关和光电分离器进行换位连接(具体连接方式见设备的说明书，本领域技术人员根据光电分离器的说明书即可理解如何进行连接)，换位连接后的状态如图3所示。当含有两条架空地线时，将相同分段位置的分段换位开关交叉连接即可实现换位连接。当含有两条OPGff时，调整光电分离器的输入输出，也可轻松实现换位连接。下面以含有一条架空地线和一条OPGW为例详细介绍换位工作状态，具体如图4所示。假设将架空地线和OPGW按照相同的分段间隔分成了 N段，分别为第I段，第2段，…，第N段。将架空地线中分段换位开关打开，这样，架空地线的第I段，OPGW的第2段，架空地线的第3段，…，按照此规律，架空地线的奇数段和OPGW的偶数段就交错连接形成一条通路；同理，OPGff的奇数段与架空地线的偶数段交错连接也形成通路，两条线路相互交错连通构成了换位工作状态。架空地线和OPGW各分段上的感应电压不高于20kV，这样就大大降低了线路上的电能损耗。第三步，确定需要融冰的覆冰线路段，利用融冰电源和融冰开关配合进行融冰操作。采用方案B，将融冰电源和融冰开关安装在相邻的架空地线之间、相邻的OPGW之间或架空地线与OPGW之间形成融冰回路，融冰电源位于覆冰线路段的一端，融冰开关位于覆冰线路段的另一端。为了进一步保证融冰操作的安全，在融冰电源与架空地线、融冰电源与OPGff之间设有控制开关。以图3和图4为基础，融冰电源和融冰开关应该安装在架空地线和OPGW之间。第四步，首先调整架空地线上的分段换位开关和OPGW上的光电分离器，使覆冰线路段上相邻的架空地线和OPGW处于各自独立的正常运行状态，然后闭合融冰开关，进行融冰操作。还是以一条架空地线和一条OPGW为例具体介绍融冰方案，如图5所示。可以将覆冰线路段上架空地线中所有分段换位开关闭合，这样，覆冰线路段上的架空地线和OPGW就分别处于直通状态，覆冰线路段以外的架空地线和OPGW仍然处于交错连接的换位工作状态。融冰电源、融冰开关和直通的架空地线、OPGW形成了直流融冰回路，闭合融冰电源上的控制开关，同时闭合融冰开关即可进行直流融冰操作。还可以有另一种更加灵活的分段融冰方式，就是仅将需要融冰的区段内的分段换位开关闭合，这样，闭合的分段换位开关、融冰电源及其上的控制开关、架空地线和OPGW形成直流回路，融冰电流流经此回路进行融冰。如图5所示，假设要对架空地线第I段和OPGW第I段进行融冰，那么将架空地线上的第I个分段换位开关闭合即可，这样融冰电源、架空地线第I段、OPGW第I段就形成了融冰回路。而其他处于断开状态的分段换位开关不会在覆冰线路段上形成其他融冰回路，其间的架空地线和OPGW仍然处于换位工作状态。这样就可以很灵活的实现分区段融冰，避免了非融冰线路上融冰开关的重复安装和操作。对于输电线路中的ABC三相输电线，也可以按照架空地线和OPGW的形式进行线路改造，然后与架空地线和OPGW连接形成融冰回路，以实现与架空地线和OPGW同步的直流融冰。对于400_1000kV直流输电线路的线路融冰，具体的融冰操作为:
第一步，将架空地线和OPGW全绝缘，具体操作与IlOkV输电线路中的操作一样。第二步，400kV直流输电线路通常含有两条架空地线或者一条架空地线和一条OPGff或者两条0PGW。在直流输电线路中，不存在架空地线和OPGW全绝缘后感应高压过高的问题，因此，不需要换位，只需按照分段间隔在两条架空地线、两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW之间安装一个以上的融冰开关，如图6所示。同时，必须要保证OPGW上光缆接头盒的两条引下线用与OPGW同截面的良导体导线短接，以保证直流融冰电流畅通。第三步，确定需要融冰的覆冰线路段，采用方案B，将融冰电源和融冰开关安装在相邻的架空地线之间、相邻的OPGW之间或架空地线与OPGW之间形成融冰回路，融冰电源位于覆冰线路段的一端，融冰开关位于覆冰线路段的另一端。为了进一步保证融冰操作的安全，在融冰电源与架空地线、融冰电源与OPGW之间设有控制开关。第四步，选择需要融冰的覆冰线路段，将融冰电源与架空地线和OPGW之间的控制开关闭合，同时闭合需要融冰区域内的融冰开关进行直流融冰操作。这样就实现了分段融冰。本发明中所用的融冰电源为厂站已有的直流融冰电源或者移动融冰车，为了节约成本，首选已有的设备，同时利用厂站内的直流融冰电源还可以实现分时段融冰，提高了融冰效率。所用融冰开关的型·号为35kV/200A。本发明中对于输电电路中含有两条架空地线或两条OPGW或者一条架空地线和一条OPGW的情况，仅以一条架空地线和一条OPGW为例进行了解释和介绍，另外两种情况也是依照此例进行处理，本领域技术人员可以清楚无误的进行理解。根据本发明的方案，可以衍生出多种灵活的融冰方案。下面以一种进行补充说明，如图7所示。以220_1000kV交流输电线路中一条架空地线和一条OPGW为例，与上面融冰方案不同的是，在架空地线和OPGW之间设有两个融冰开关。同时，将融冰电源接地，将两个融冰开关的结点也接地。这样就形成了两条融冰回路，一条是架空电线、融冰电源、大地和其中一个融冰总开关(图中上面的开关)形成的回路，一条是0PGW、融冰电源、大地和另一个融冰总开关(图中下面的开关)形成的回路。这样既能达到融冰效果又更加灵活，即可以仅对架空地线进行融冰或者仅对OPGW进行融冰，也可以同时对架空地线和OPGW进行融冰。本领域技术人员可以以此为例演化出各种类似的融冰方案。本发明的方法涵盖了输电线路上大部分的情况，适用范围广。特别是架空地线和OPGW全绝缘以及换位工作状态的提出，将现有融冰、节能和线损的问题一并进行了解决，既保证了有效融冰，又通过分段换位保证了线路上的感应电压不高于20kV，降低了线路中的感应电压，随之线路上的功率损耗和费用也就大幅度降低了，降低幅度可达64倍，如果全国输电线路都能采用此种方案，那么节约的能量将是很巨大的。全绝缘后IOOOkm的IlOkV交流输电线路，一年节电约50万度，IOOOkm的220kV交流输电线路，一年节电约225万度。900km的500kV交流输电线路，一年节电约1000万度，相当于一台3000千瓦烧煤机组一年的发电量，节煤约5000吨/年。IOOOkm的IOOOkV交流输电线路，一年节电约4000万度，相当于一台12000千瓦烧煤机组一年的发电量，节煤约20000吨/年。我国已有50万公里的220kV交流输电线路，其规模之大世界第一，若全采用这种方案，其节能效果可想而知，初步测算我国50万公里架空地线全绝缘处理后一年节电约50亿千瓦时。IlOkm的输电线路约100万公里以上，节能虽小，但也不可低估。从社会效益和投入产出的效果分析，改造平原地区的架空地线和OPGW仅在绝缘材料上耗费的资金为5000-8000元/公里，因电压等级不同，造价不同。回收投资年限以最快的超高压以上线路为例，需要一年至两年。本方案在施工方面尤为方便，对于直线塔，更换悬垂绝缘子不需要停电，对于耐张塔，技能高的工程队伍也可不停电作业，为实现融冰除害和节能、降损创造了良好的经济基础和技术基 础。
权利要求
1.一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于包括如下步骤: 第一步，将输电线路上的架空地线和OPGW进行全绝缘操作； 第二步，对架空地线和OPGW进行线路改造，针对不同输电线路改造方案不同: 1)对于IlOkV交流输电线路:架空地线和OPGW全绝缘后保持现有状态不变； 2)对于220-1000kV交流输电线路:将架空地线和OPGW按分段间隔进行分段，在架空地线的分段位置安装起分段换位作用的分段换位开关，在OPGW的分段位置安装光电分离器；当输电线路中含有一条架空地线和一条OPGW时，架空地线和OPGW的分段间隔相等，将两条线路上相同分段位置的分段换位开关和光电分离器之间换位连接；当输电线路中含有两条架空地线时，两条架空地线的分段间隔相等，将两条线路相同分段位置的分段换位开关换位连接；当输电线路上含有两条OPGW时，两条OPGW的分段间隔相等，将两条OPGW上相同分段位置的光电分离器换位连接；不融冰时，调整分段换位开关和/或光电分离器，使两条线路运行于换位工作状态； 3)对于400-1000kV直流输电线路:按照分段间隔在两条架空地线、两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW之间安装一个以上融冰开关； 第三步，确定需要融冰的覆冰线路段，利用融冰电源和融冰开关配合进行融冰操作，具体操作方法为:当输电线路仅含有一条架空地线或一条OPGW时，采用方案A ;当输电线路含有两条架空地线或两条OPGW或一条架空地线和一条OPGW时，采用方案B ； 所述方案A为:将融冰电源安装在覆冰线路段的一端，将融冰开关安装在覆冰线路段的另一端，将架空地线或0PGW、融冰电源和融冰开关通过大地或架空地线或OPGW或空导线连接形成直流融冰回路； 所述方案B为:将融冰电源安装在覆冰线`路段的一端，在覆冰线路段的另一端安装融冰开关，融冰电源和融冰开关将相邻的架空地线、相邻的OPGW或架空地线与OPGW连接形成直流融冰回路； 第四步，当上述第三步中采用方案A时，闭合融冰开关，进行融冰操作；当上述第三步中采用方案B时，对于交流输电线路，根据需要首先调整架空地线上的分段换位开关和/或OPGW上的光电分离器，使覆冰线路段上相邻的两条架空地线、两条OPGW或架空地线和OPGW处于各自独立的正常运行状态，然后闭合融冰开关，进行融冰操作；对于直流输电线路，选择性闭合融冰开关进行融冰操作。
2.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于所述全绝缘操作为:1)将架空地线和OPGW通过带保护间隙的合成材料地线绝缘子进行绝缘；2)架空地线和OPGW的引下线夹用35kV的绝缘套管进行绝缘，同时引下线夹、余缆盒和OPGW上的光缆接头盒采用35kV等级的耐压材料进行绝缘；3)0PGW上光缆接头盒的引下线采用与OPGW同截面的良导体电线短接。
3.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于所述分段换位开关的两端与架空地线相连接，同时与另外的分段换位开关或光电分离器换位连接。
4.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于当线路运行于换位工作状态时，分段换位开关处于断开状态。
5.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于在融冰电源与架空地线、融冰电源与OPGW之间设有控制开关，所述控制开关的型号为35kV/2000A。
6.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于所述架空地线和OPGW的分段间隔以保证分段线路上的感应电压不高于20kV为准。
7.根据权利要求1所述的一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，其特征在于所述融冰电源为厂站内已有的直流融冰电源或移动融冰车，所述融冰开关的型号为35kV/2000A。·
全文摘要
本发明公开了一种输电线路架空地线和OPGW的直流融冰方法，属于线路除冰方法。本发明首先将架空地线和OPGW进行全绝缘，然后根据不同输电等级对线路进行改造，通过对线路分段、换位连接，并配合融冰电源和融冰开关以实现灵活、高效的线路除冰。本发明灵活实现了各种输电线路的架空地线和OPGW的融冰操作，节省了资源，提高了融冰效率；架空地线和OPGW分段换位连接，将线路上的感应高压控制在合理的范围内，降低了线路上的感应电压，同时也大大降低了线路上的电能损耗，节能效果显著，同时还对放电间隙有加速熄弧效果；架空地线和OPGW的全绝缘，消除了电网隐患，防止老式瓷质绝缘子爆炸引发的电力事故，提高了电力线路安全性能。
文档编号H02G7/16GK103247992SQ20131016403
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月7日 优先权日2013年5月7日
发明者陈广生 申请人:陈广生