融冰项目相关参数计算方案.doc

融冰项目相关参数计算方案
1. 概述
本方案用于计算融冰项目相关参数，以便指导融冰装置相关部件的选型与设计，参数包括融冰电流、最小融冰电流、最大融冰电流、融冰时间、融冰容量等。这些参数的计算公式来源相关研究领域的论文，已在参考文献中标明。
2. 融冰电流（Imel）的计算
融冰电流的计算是在初步确定融冰时间与覆冰状态的情况下，估算所需的融冰电流，以指导融冰装置的运行。
融冰时间的计算公式如下：
(1)
(2)
(3)
其中，相关参数如下：
融冰电流，单位为 A。
导体温度与外界气温之差，单位为 ℃。
导线直径，单位为 cm。
冰筒直径，单位为 cm。
覆冰厚度，单位为cm。
导热系数，单位为 W/(℃·cm)，一般取0.0227。
冰的比重，一般取0.9。
导线在0℃时的电阻率，单位为 Ω/m。
融冰时间，单位为 s。
风速，单位为m/s。
等效冰层传导热阻，单位为 ℃·cm/W。
对流及辐射等效热阻，单位为 ℃·cm/W。
3. 最小融冰电流（Imin）的计算
最小融冰电流又称临界融冰电流，是临界融冰状态下的电流。只有融冰电流大于临界电流时，覆冰才能够开始融化。最小融冰电流的计算对融冰装置的设计的具有重要指导意义。
最小融冰电流的计算公式，如下：
(4)
(5)
其中，相关参数如下：
最小融冰电流，单位为A。
导线直径，单位为m。
覆冰厚度，单位为m。
环境温度，单位为 ℃。
导线表面温度，单位为℃，通常取0℃。
风速，单位为 m/s。
4. 保线电流（Ib）的计算
保线电流是指导线温度在冰点以上使导线不覆冰所需的最小电流。
保线电流的计算公式，如下：
(6)
其中，相关参数如下：
保线电流，单位为 A。
导线温度与外界温度的差，单位为 ℃，一般取5 ℃。
导线在0℃时的电阻率，单位为 Ω/m。
辐射系数，铝导线通常取0.11，铜导线取0.6，铁导线取0.25。
风速，单位为m/s。
导线直径，单位为 cm。
5. 最大融冰电流（Imax）的计算
最大融冰电流也称极限融冰电流，是在特定环境温度下导线最高允许温度按70℃考虑所允许的短期（最长几个小时）电流。
最大融冰电流的计算公式，如下：
(7)
其中，相关参数如下：
最大融冰电流，单位为 A。
环境温度，单位为 ℃。
辐射系数，铝导线通常取0.11，铜导线取0.6，铁导线取0.25。
导线在90℃时的电阻率，单位为 Ω/m。
风速，单位为m/s。
导线直径，单位为 cm。
6. 融冰时间（tr）的计算
融冰时间的计算是在初步确定融冰电流与覆冰状态的情况下，估算所需的融冰时间，以指导融冰装置的运行。
根据公式(1)，可以计算出融冰时间，如下：
(8)
其中，相关参数如下：
融冰电流，单位为 A。
导体温度与外界气温之差，单位为 ℃。
导线直径，单位为 cm。
冰筒直径，单位为 cm。
覆冰厚度，单位为cm。
导热系数，单位为 W/(℃·cm)，一般取0.0227。
冰的比重，一般取0.9。
导线在0℃时的电阻率，单位为 Ω/m。
融冰时间，单位为 s。
风速，单位为m/s。
等效冰层传导热阻，单位为 ℃·cm/W。
对流及辐射等效热阻，单位为 ℃·cm/W。
7. 融冰容量（Qmel）的计算
融冰容量是确定融冰电流的情况下，根据导线状况估算融冰装置的输出功率。其中，融冰电流的确定参照融冰电流计算部分。融冰容量主要考虑用于融冰的无功输出，忽略了设备运行、辐射损耗等造成的容量输出。
融冰容量的计算公式如下：
(9)
其中，相关参数如下：
融冰容量，单位为 W。
融冰电流，单位为 A。
导线在0℃时的电阻率，单位为 Ω/m。
导线长度，单位为m。
8. 计算实例
在初步设定环境因素的情况下，上述公式的计算结果如下所示。
风速8m/s，外界温度－8℃,融冰时间为1小时
线型
0度电阻率(Ω/km)
导线直径(cm)
覆冰厚度(cm)
冰面温度(℃)
最小电流(A)
保线电流(A)
最大电流(A)
融冰电流(A)
LGJ－95
0.2858
1.368
1
-3
337.9917
294.268
778.7176
383.696
LGJ－70
0.3919
1.14
1
-3
282.3529
234.7441
621.102
309.2687
LGJ-50
0.5525
0.96
1
-3
233.4350
185.4118
490.4917
247.3119
LGJ-35
0.7221
0.84
1
-3
201.5544
154.2952
408.1149
208.1485

风速5m/s，外界温度－5℃,融冰时间为1小时
线型
0度电阻率(Ω/km)
导线直径(cm)
覆冰厚度(cm)
冰面温度(℃)
最小电流(A)
保线电流(A)
最大电流(A)
融冰电流(A)
LGJ－95
0.2858
1.368
1
-1
263.9999
246.882
642.9669
315.8111
LGJ－70
0.3919
1.14
1
-1
220.5222
196.9625
512.8459
253.2267
LGJ-50
0.5525
0.96
1
-1
182.3033
155.5865
405.016
201.5028
LGJ-35
0.7221
0.84
1
-1
157.3978
129.4872
337.0058
168.9523

风速3m/s，外界温度－3℃,融冰时间为1小时
线型
0度电阻率(Ω/km)
导线直径(cm)
覆冰厚度(cm)
冰面温度(℃)
最小电流(A)
保线电流(A)
最大电流(A)
融冰电流(A)
LGJ－95
0.2858
1.368
1
0
197.7595
204.0579
525.4591
268.1891
LGJ－70
0.3919
1.14
1
0
165.1718
162.8224
419.1419
213.472
LGJ-50
0.5525
0.96
1
0
136.5326
128.6394
331.0336
168.6566
LGJ-35
0.7221
0.84
1
0
117.8723
107.0758
275.4608
140.6106

城白线
白东线

环境一
环境二
环境三
环境一
环境二
环境三
Imin(A)
282.3529
220.5222
165.1718
337.9917
263.9999
197.7595
Ib(A)
234.7441
196.9625
162.8224
294.268
246.882
204.0579
Imax(A)
621.102
512.8459
419.1419
621.102
512.8459
419.1419
Imel(A)
309.2687
253.2267
213.472
383.696
315.8111
268.1891
Pmel(KW)
539.7712
361.8735
257.1696
763.1137
516.975
372.8181
注： 环境一为风速8m/s，外界温度－8℃,融冰时间为1.5小时。
环境二为风速5m/s，外界温度－5℃,融冰时间为1.5小时。
环境三为风速3m/s，外界温度－3℃,融冰时间为1.5小时。
参考文献：
[1] 柳黎，彭敏放．电网高效融冰与无功静补双用途系统原理及实现研究[D]．长沙：湖南大学，2007．
[2] 谢运华．导线覆冰密度的研究[J]．中国电力，1998，1(31)：46-51．
[3] 赵国帅，李兴源，傅闯 等．线路交直流融冰技术综述[J]．电力系统保护与控制，2011，14(39)：148-154．
[4] 中国南方电网公司 电网防冰融冰技术及应用[M ] . 北京. 中国电力出版社 , 2010.2.