绝缘导线融冰热路模型建立方法与流程

本发明涉及电气工程，尤其涉及一种绝缘导线融冰热路模型建立方法。

背景技术：

1、与传统裸导线相比，架空绝缘导线由于增加了外部绝缘层，可以减少相间短路故障的发生，并防止导体被腐蚀，从而有利于增加线路的使用寿命，提高配电系统的安全性和可靠性，并有效降低触电和死亡的风险。因此，架空绝缘导线在配电网中得到了广泛的应用。但由于外部绝缘层的增加，架空绝缘导线在实际运行过程中表面温度低于裸导线，因此在微地形微气候区域发生覆冰事故的可能性更大。由于覆冰引起线路的过荷载、舞动等，又会进一步造成倒杆断线等事故。例如，江西庐山地区就出现过绝缘导线覆冰导致倒杆断线事故的情况。为了降低上述情况对配网供电造成的安全威胁，对架空绝缘导线进行直流融冰是目前最有效的解决方法。因此，架空绝缘导线在不同环境条件下的融冰特性是配网融冰除冰技术应用时必须重点考虑和研究的一部分。

2、目前，融冰特性的研究多针对裸导线开展，对绝缘导线的相关研究还比较薄弱。例如，有研究建立了模拟导线直流融冰时的椭圆覆冰物理及数学模型，并通过仿真分析了其表面温度分布的动态变化过程。另外，有学者通过建立裸导线短路电流融冰的物理过程，提出了融冰时间、融冰电流和融冰导线表面最高温度的计算方法，并分析了融冰导线的动态温度分布特征。在上述两项研究中，通过理论仿真等方式研究了影响裸导线直流融冰的各种因素，如风速、环境温度、覆冰厚度等。在人工气候室和自然覆冰试验站进行了大量的融冰试验，以验证试验结果与模拟结果的一致性。也有研究通过运用传热的基本原理，分析了输电线路直流融冰的热平衡过程，提出了临界融冰电流和融冰时间的计算模型，并通过对lgj-70、lgj-120等型号的裸导线进行融冰试验，验证了模型的正确性。因此，针对现有绝缘导线融冰特性研究存在的不足，迫切需要开发一种绝缘导线融冰热路模型建立方法，能够准确模拟各因素对绝缘导线融冰通流过程的影响，以更好地研究绝缘导线融冰特性，为绝缘导线实际融冰提供理论指导。

技术实现思路

1、本发明目的在于公开一种绝缘导线融冰热路模型建立方法，以绝缘导线为主体，建立直观有效的热路分析模型，研究绝缘导线融冰特性，为绝缘导线融冰装置参数设计和融冰过程中融冰电流的选择提供实践依据，从而更好地指导绝缘导线现场融冰，提高配网安全性。

2、为达上述目的，本发明公开的绝缘导线融冰热路模型建立方法包括：

3、将融冰前、融冰时、融冰后共三个阶段等效为不同的热路传导过程，建立一个完整的热路模型，模拟绝缘导线融冰动态及稳态过程；在该热路模型中，导线内热阻、绝缘层热阻、覆冰传导热阻和空气换热热阻以从内到外发散的顺序串联，将导线热容、覆冰热容与融冰潜热支路之间并联，并在达到稳态的时候，忽略热容的影响；

4、根据该热路模型在不同阶段的等效电路求解融冰过程的关键参数，该关键参数至少包括最小融冰电流、最大融冰电流和融冰时间。

5、优选地，最小融冰电流imin的求解具体为：

6、

7、

8、其中，tk为环境温度；rt0为等效冰层传导热阻；r0为0 ℃时导线的单位长度电阻；rt1为对流及辐射等效热阻；pmin为临界发热功率；t0为0 ℃。

9、优选地，最大融冰电流imax的求解具体为：

10、当风速＞2米/秒时：

11、

12、当风速≤2米/秒时：

13、

14、其中，σi为辐射系数，d为导线直径；tmax为导线内表面最高温度；v为风速。

15、优选地，融冰时间tr的求解具体为：

16、

17、其中，d为导体覆冰后的外径；g0为冰的比重；b为冰层厚度；δt为导体温度外界气温之差；ir为融冰电流。

18、本发明具有以下有益效果：

19、结合绝缘导线本身及环境的物理条件约束，通过将绝缘导线融冰动态过程等效为各个热路元件的组合，从而更直观准确地研究最小融冰电流、最大融冰电流、融冰时间等融冰过程的关键参数，为绝缘导线融冰提供理论指导。

20、下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种绝缘导线融冰热路模型建立方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述绝缘导线融冰热路模型建立方法，其特征在于，最小融冰电流imin的求解具体为：

3.根据权利要求2所述绝缘导线融冰热路模型建立方法，其特征在于，最大融冰电流imax的求解具体为：

4.根据权利要求3所述绝缘导线融冰热路模型建立方法，其特征在于，融冰时间tr的求解具体为：

技术总结
本发明涉及电气工程技术领域，公开一种绝缘导线融冰热路模型建立方法，以指导绝缘导线现场融冰，提高配网安全性。方法包括：将融冰前、融冰时、融冰后共三个阶段等效为不同的热路传导过程，建立一个完整的热路模型，模拟绝缘导线融冰动态及稳态过程；在该热路模型中，导线内热阻、绝缘层热阻、覆冰传导热阻和空气换热热阻以从内到外发散的顺序串联，将导线热容、覆冰热容与融冰潜热支路之间并联，并在达到稳态的时候，忽略热容的影响；根据该热路模型在不同阶段的等效电路求解融冰过程的关键参数，该关键参数至少包括最小融冰电流、最大融冰电流和融冰时间。

技术研发人员：孙诗依,黄清军,毛新果,朱思国,周秀冬,朱远,朱俊玮,蔡翔,李子昂,蔡翔,陈泽弘
受保护的技术使用者：国网湖南省电力有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12