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架空线路防冰技术研究

作　者: 刘浩梁
导　师: 周力行；陆佳政
学　校: 长沙理工大学
专　业: 高电压与绝缘技术
关键词: 输电线路防冰覆冰增长模型临界电流监测人工气候室
分类号: TM75
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

输电线路覆冰对于电力系统来说是最为严重的自然灾害之一,由其引发的倒塔、断线等事故威胁着电力系统的安全稳定运行。随着电力事业的不断发展,电网结构也越来越复杂,对电网安全性与稳定性的要求也越来越高,电力科学技术也逐渐发展成为多学科、多领域相融合的综合性技术。覆冰灾害的治本方法即防冰技术。本文将尝试从气象学、热力学以及具体试验等多角度对输电线路防覆冰进行研究探讨。论文在现有的线路覆冰增长模型基础上,从理论角度对导线覆冰的热平衡过程进行了研究,建立了导线覆冰的热平衡方程,建立了导线融冰所需的最小电流的仿真计算模型。通过人工气候室的覆冰模拟试验,研究了微气象条件下的架空地线覆冰增长规律,以及特定气象条件下LGJ-300导线的防覆冰临界电流,获取了微气象条件下的架空地线覆冰增长模型以及导线防覆冰临界电流。研究成果结合气象预报,可有效预测后续多日的线路覆冰厚度,并依据合理的负荷调配,可实现线路防覆冰的目的,并已应用于湖南输电线路覆冰监测系统。论文还分析了湖南地区覆冰成因,归纳了其历史覆冰规律,介绍了湖南输电线路覆冰监测系统及其应用情况。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 课题背景及意义  10-11
  1.2 输电线路覆冰的类型  11-13
    1.2.1 按覆冰特性分类  11
    1.2.2 按覆冰形成机理分类  11-12
    1.2.3 按覆冰增长过程分类  12
    1.2.4 按覆冰形状分类  12-13
  1.3 输电线路覆冰的危害  13-14
  1.4 国内外防覆冰研究现状  14-16
    1.4.1 避免线路穿越易覆冰区域  14
    1.4.2 临界电流防冰法  14-15
    1.4.3 涂抹憎水性材料  15
    1.4.4 微波防冰技术  15
    1.4.5 覆冰预测模型  15-16
  1.5 本文主要工作  16-17
第二章输电线路防冰研究  17-26
  2.1 覆冰预测模型  17-20
    2.1.1 雨淞覆冰模型  17-19
    2.1.2 雾淞覆冰模型  19-20
  2.2 导线表面热平衡分析  20-22
  2.3 防覆冰临界电流的仿真计算  22-25
    2.3.1 湿增长过程分析  22
    2.3.2 干增长过程分析  22-23
    2.3.3 干湿增长转变的临界条件  23-24
    2.3.4 覆冰临界电流公式的推导  24
    2.3.5 三种型号导线的覆冰临界电流仿真计算  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章线路覆冰试验及其分析  26-40
  3.1 人工气候室简介  26
  3.2 架空地线的覆冰增长试验  26-29
  3.3 导线覆冰临界融冰电流试验  29-32
  3.4 试验数据分析  32-38
    3.4.1 回归分析法基本原理  33-35
    3.4.2 数据拟合处理  35
    3.4.3 基于趋势外推法的动态趋势模型  35-37
    3.4.4 覆冰增长模型的修正  37-38
    3.4.5 地线覆冰试验结论  38
  3.5 导线覆冰临界融冰电流试验结果分析  38-39
  3.6 本章小节  39-40
第四章湖南冰灾成因及覆冰监测系统  40-57
  4.1 湖南冰灾气候背景  40-41
    4.1.1 全球气候持续变暖  40
    4.1.2 拉尼娜事件处于发展阶段  40
    4.1.3 湖南气温持续多年正距平  40-41
  4.2 冰灾发生气象原因  41-43
    4.2.1 湖南特殊的地形  41
    4.2.2 寒潮的爆发  41
    4.2.3 稳定的大气环流形势  41-42
    4.2.4 强大的冷高压稳定少变  42
    4.2.5 强大的逆温层保证了过冷水滴的供应  42
    4.2.6 边界层锋区稳定维持  42-43
  4.3 历史冰灾分析  43-45
    4.3.1 湖南雨凇总体分布  43
    4.3.2 建国以来共发生了四次特别严重覆冰  43-44
    4.3.3 四次特别严重雨凇年份最低温度情况  44-45
  4.4 总结的相关规律  45-46
    4.4.1 湖南已进入一个雨凇多发期  45
    4.4.2 气温和降水与雨凇的关系  45-46
  4.5 湖南的地形地貌特点  46-47
    4.5.1 覆冰监测站布点情况  46-47
    4.5.2 湖南地区典型微地形覆冰气象观测结果  47
  4.6 湖南地区输电线路运行监测系统  47-51
    4.6.1 系统组成  48
    4.6.2 气象环境的监测  48-49
    4.6.3 导地线运行状态监测  49-50
    4.6.4 杆塔应力监测  50-51
  4.7 覆冰厚度自动识别技术  51-54
  4.8 冰区图自动绘制及覆冰预警图自动生成  54-55
  4.9 电网覆冰预报方法简介  55-56
    4.9.1 电网覆冰长期预报方法  55
    4.9.2 电网覆冰中期预报方法  55
    4.9.3 电网覆冰短期预报方法  55-56
  4.10 本章小结  56-57
结论与展望  57-59
参考文献  59-62
致谢  62-63
附录在学期间发表的学术论文和参加科研情况  63

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