抑制导线覆冰的临界电流计算模型与影响因素研究

论文摘要

输电线路导线覆冰严重影响了电力系统的安全运行，探索科学有效的导线防覆冰方法一直是国内外研究的热点之一。利用线路负荷电流产生的焦耳热使导线表面温度高于覆冰冻结温度，从而抑制导线表面覆冰形成，该方法对于抑制导线覆冰既经济又简单有效。因此，研究该方法的关键技术之一，即抑制导线覆冰的临界电流，具有重要的学术意义和工程应用前景。论文利用欧拉-拉格朗日法建立了气液两相流横掠钢芯铝绞线的仿真模型，仿真计算了不同导线的水滴碰撞系数，综合考虑了导线几何外形、集肤效应、大气参数、表面水膜等对导线表面热量传递的影响，建立了抑制导线覆冰的临界电流计算模型，并在人工气候室内采用LGJ-95、LGJ-240、LGJ-300三种导线对该模型进行了试验验证。通过对试验结果、仿真结果和抑制导线覆冰临界电流模型的分析，取得的主要成果有：①分析了导线覆冰过程中水滴碰撞特性，提出了考虑钢芯铝绞线几何外形影响的水滴碰撞系数解析计算公式；②分析了导线表面水膜对导线表面热传递的影响，提出表面系数的概念，并得到了表面系数的值；③根据试验结果和理论分析，建立了抑制导线覆冰的临界电流计算模型，并经试验验证了公式的合理性，提出运行线路的负荷电流大于抑制导线覆冰的临界电流时，输电线路可以防止覆冰，避免发生冰灾；④分析并提出抑制导线覆冰的临界电流与导线直径及几何外形、环境温度、风速、空气中液态水含量、中值水滴直径等因素有关，即临界电流随温度的降低显著增大，随风速、导线直径、液水含量、中值水滴直径等的增大而增大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 输电线路除冰方法概述
• 1.2.2 输电线路防冰方法概述
• 1.2.3 抑制导线覆冰临界电流模型研究现状
• 1.2.4 临界电流影响因素研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 抑制导线覆冰的临界电流计算模型
• 2.1 导线表面热量传递过程
• 2.2 影响导线表面热量传递的因素
• 2.2.1 集肤效应
• 2.2.2 导线几何外形
• 2.2.3 导线表面水膜
• 2.3 导线表面热平衡方程参数分析
• 2.4 抑制导线覆冰的临界电流计算方法
• 2.5 水滴碰撞系数的计算方法
• 2.5.1 碰撞系数的仿真研究
• 2.5.2 碰撞系数的计算方法
• 2.6 表面系数 ks的确定
• 2.7 导线表面温度与负荷电流的关系
• 2.8 本章小结
• 3 抑制导线覆冰临界电流的影响因素
• 3.1 大气参数的影响
• 3.1.1 温度的影响
• 3.1.2 风速的影响
• 3.1.3 LWC 的影响
• 3.1.4 MVD 的影响
• 3.2 导线表面几何外形的影响
• 3.2.1 导线几何外形对碰撞系数的影响
• 3.2.2 导线几何外形对表面系数 ks的影响
• 3.2.3 导线直径的影响
• 3.3 交、直流热效应比较
• 3.4 本章小结
• 4 抑制导线覆冰的临界电流试验
• 4.1 试品、试验装置和接线原理
• 4.1.1 试品
• 4.1.2 试验装置
• 4.1.3 试验接线原理
• 4.1.4 试验方法
• 4.2 试验参数的测量
• 4.3 临界电流试验结果及模型验证
• 4.4 与其他模型的比较
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目