之VRC用于智能电网

硕士-莫斯科物理技术研究所博士-莫斯科苏联科学院，1974物理和数学理科博士-Chernogolovka 苏联科学院，1983

专著：Physics of Ice （冰的物理学）Physics of Semiconductors（半导体物理）发表超过150篇论文

Victor F. Petrenko博士 website美国新罕布什尔州汉诺威达特茅斯大学塞耶工学院冰物理研究室主任 全世界54项批准专利, 116项审批中

哪里需要脱冰或者除冰?

● 制冰机 ● 电力线路● 挡风玻璃 ● 机翼和风力叶片● 桥梁，建筑和船只● 冰箱和空调

...等等

(见访问视频)

Contact: Cliff Lyon 801.895.2977 USAwww.Polar-Star.us

VRC Intro

今天的输配电线路输送的功率比它们当初的设计载荷要高很。

这种超负荷工作产生大量的热量虽然可以很方便的用来防止结冰, 但造成的能量损耗也是非常巨大的。随着世界范围智能电网取代旧的电网, 之VRC 技术可以让工程师们设计载荷达到最大效率，而不必象以前那样牺牲效率来抵御可能的冰灾险情。 09-10年冬季在俄国乌拉尔山区成功进行试验。 (见视频)

之VRC用于智能电网

VRC(可变电阻导体) 除冰方法

(VRC 技术论文) (专利) (VRC Technical Paper) (US Patent, Chinese Patent)

点击视频 | VRC Cold Room Demonstration (Video)

注：中文版请来信索取Download VRC paper

下载VRC技术论文

(VRC Technical Paper) (US Patent, Chinese Patent)

Benefits of VRC

效益● 输配电线路除冰和防止结冰模式● 不断检测结冰情况

工作原理● 可变电阻的导体 (VRC)● 技术, 传感器和动力装置根据需要，自动或手动改变电阻

价值● 消除超负荷工作电缆能量损耗● 不影响对客户的正常供电 ● 提高公众安全因素 ● 保护公用基础设施不受代价高昂的损坏

代价● 只占线路安装总成本很小百分比 ● VRC 部件超过线缆的30-50年寿命● 作业时只需要利用小于5%的电能

环境● 恢复现在大量损失的电能 ● 消除连续散失到大气中的热量

之VRC用于智能电网

VRC Animation

之VRC技术采用专利设计的电力电子器件和稍加改造的传统电力线缆，从低电阻转换到高电阻模式来除冰。 除冰时间从30秒到三分钟左右，消耗线路中不到5%的能量。 VRC 同样适用于输电和配电基础设施。

Click to see video

● 采用传统线缆，改造或更换● 需要低廉的大功率开关电器

● 快速，低成本，高效率 点击视频

English Language Version

线缆加热功率 = （电流）2 x 线缆电阻

一节距离可以从50米到10公里不等

除冰：高电阻

正常工作：低电阻

VRC Field Test in Orenburg

试验参数:○ 线电压: 10.5kV○ 频率: 50Hz○ 塔间距: 35m to 60m○ 导线类型: bundled

线电流: ● 额定载流量: 175A● 试验电流: 60A ～ 70A● VRC 设计工作范围 40A ～ 100A

之VRC方法在俄国Orenburg，09～10年冬季的现场测试

点击视频

VRC Field Test

试验参数：○ 线电压：10.5千伏○ 频率：50赫兹○ 塔间距：35 ～ 60米○ 导线类型：束股线

线电流： ● 额定载流量：175A● 试验电流：60 ～ 70A● VRC设计工作范围：40～100A

线缆温度与操作时间关系曲线

之VRC技术现场试验，俄国Orenburg，2009/2010冬季

无风风速2米/秒

操作时间，分

除冰模式关除冰模式开

Simple Diagram

正常输电模式和除冰输电模式对比

正常模式：两个开关都合上，电阻低，线缆不发热。

除冰模式：两个开关都打开，电阻高，线缆发热。

三束股

Four - Strand Bundle

Normal mode: all the switches are closed Deicing mode 1: all the switches open except 4 closedDeicing mode 2: all the switches open except 3 closed

switch #2switch #1

switch #3switch #4

Option #1

Normal mode: all the switches are closed. Deicing mode 1: all the switches are open.Deicing mode 2: switches 1 & 2 are open, switch 3 is closed.

switch #2switch #1

switch #3

Option #2

VRC Math

Nwire - 导体中股（电线）数, 3, 4, 5, 6,…

Iline - 线路电流

Iswitch - 通过一个开关的电流

Vswitch - 一个开关上的电压降

Rtransmission - 导体在正常输电模式下每米电阻

Rdeicing – 导体在除冰/防结冰模式下每米电阻

Pdeicing – 导体每米发热功率

VRC 之数学概要:� VRC 除冰之所以能工作，是因为平行流过导线电缆的电流，被改道串联流过每股电缆，这样就增加电路电阻到N2倍，N是股束中电缆数。因此，对一个3束股导体，电阻增加到9倍。

English Language Version

(VRC 技术论文) (专利)

Video Demonstration

之VRC演示加解说

注：可供中文版解说/文字 (Link)

VRC De-icing Separated Bundle (Chinese) VRC De-icing Stranded Bundle (Chinese)

点击视频点击视频

Videos on Vimeo and Tudou.comVRC Cold Room Demonstration (English) VRC Power Line Rapid De-Icing (Chinese)

Download Video

VRC Basic DesignI

VRC 系统基本设计

● 导体彼此之间绝缘，并且与地绝缘。● 风速，温度和冰传感器提供自动或手动除冰

参数。可以遥控除冰和无线GSM控制。

● 通过电流互感器从线路获得开关和控制电子器件所需的电源。可带一个备用电池。如果电子器件失败或失去电源，将自动转换到正常输电工作模式。

● 电子控制和传感器系统完全符合现有电网基

础设施的控制系统和软件的集成要求。

● 备份安全系统集成一个可熔化连接，以便在控制故障造成过热的情况下，系统自动将线路转换到低电阻的正常输电模式。

图1. 分相导线配置示例

可选钢丝或复合材料加强线缆

绝缘隔离器

铝或铝合金裸线

High Tension Parts

设计特点：高张力输电塔终端

图1，终端1

图2，终端2 图3，贯穿端

High Tension Configuration

高张力输电线路配置 (铁塔未显示)

导体

控制电子中心包括转换开关

终端隔离器导体

未显示: 温度，风速和结冰传感器

VRC复合电缆结构

insulation

steel wire

aluminum wire

绝缘层

钢芯

铝线

高压线路开关 真空重合器(Vacuum Recloser) Vacuum HF Normally Closed Switches

Link to web page

An Example of 25kV switch is shown.

45kg

25kg

VRC控制电子

● 开关/控制盒的电源由电流互感变压器从线路获得。

● 如因任何原因电源消失，线路自动切换到正常传输模式。

● 控制盒里配备有导线温度和结冰传感器。

● 控制电子可以在自动模式下工作，但也可以遥控控制，如下页所示。

● 如果除冰时控制电子器件被损坏，连接到导线上的可熔链接熔化，触发一个机械开关，将这一段线路回复正常的低电阻模式。

遥控智能电网之VRC（可变电阻电缆）

冰厚度传感器 风速传感器

线缆电流传感器

GSM模块

1. 监测与传输数据 2. 开关/模式控制

大气温度

GSM模块电脑 天线

天线

此处处于地电势之下

此处处于线路电势之下

线路除冰之电源和控制电子

线缆温度

Other Ice Management

Solution

对付结冰的其他方法

短路除冰方法• 俄国发明，有80年历史的技术。• 优点：久经时间考验，充分发展。

• 缺点： • 中断输电，在冬天让用户无电可用。

• 需要昂贵的电源设备• 不能“防止结冰”模式• 不适于小段除冰• 过热会损坏线缆单导体发热方法 (Couture, Hydro Quebec)• 已经试验，但每次只能加热一个导体。高频线路除冰方法 (VRC)• VRC发明的另一种除冰技术。 加固铁塔•成本高昂；需要更换铁塔。不是100%可靠。

Power Danger I

2008年3月，严重的冰雪灾害让江西省电网超过80%损毁，超过2千万人近两个星期断电。多达17万2千座高压电塔在冰雪重压下倒塌，15万3千公里的低压线路遭到损坏。

中国政府认定灾难的直接经济损失在210亿美元。 – 出处见此

1998年美国大冰风暴“1998年1月，接连5个冰风暴连续袭击加拿大东部和边境从纽约北部到缅因中部这块相对狭窄的地区。所有受影响的地区物质损失估计达40～60亿美元。电网的损坏如此严重，以至于无法修复，基本需要重建。许多线路断开。在冰雪的重压之下连锁反应，超过1000座电塔倒塌，造成超过400万人断电，有些达1月之久。受灾地区至少25人死亡，主要由于体温过低。” 出处见此

每个冬季，这样的新闻标题似曾相识：

“冰风暴让千百万人断电！”

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VRC English Language Version

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