完善輸電線(xiàn)路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)研究

李宏力 周貴發(fā)

LI Hong-li ZHOU Gui-fa

（貴州電網(wǎng)公司 都勻供電局，貴州 都勻558000）

0 前言

目前， 在南方電網(wǎng)公司的典型設(shè)計(jì)中，110kV 和220kV 變電站內(nèi)是不帶旁路母線(xiàn)的。 在這些變電站中加裝直流融冰裝置時(shí)，將會(huì)遇到兩個(gè)不可回避的問(wèn)題：

一是，在直流融冰裝置輸出側(cè)的融冰母線(xiàn)無(wú)法直接與融冰線(xiàn)路首端相連接；在融冰線(xiàn)路的末端，也沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的能夠通過(guò)融冰電流的短路設(shè)備。 這就直接導(dǎo)致了整個(gè)融冰過(guò)程的工作效率十分低下： 約有44%的時(shí)間(詳見(jiàn)參考文獻(xiàn))消耗在線(xiàn)路首端和連接和線(xiàn)路末端的短接上。

二是，直流融冰母線(xiàn)與融冰線(xiàn)路連接的空間受到限制，如果在融冰母線(xiàn)與融冰線(xiàn)路之間加裝連接設(shè)備的話(huà)，就必須要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行擴(kuò)展征地。

本文針對(duì)上述存在的問(wèn)題進(jìn)行研究并提出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能夠完善輸電線(xiàn)路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備。

1 輸電線(xiàn)路融冰回路的現(xiàn)狀

1.1 輸電線(xiàn)路融冰回路簡(jiǎn)介

輸電線(xiàn)路融冰回路是指融冰裝置輸出的融冰母線(xiàn)→融冰線(xiàn)路首端→融冰線(xiàn)路→融冰線(xiàn)路末端的電流回路，如圖1 所示。

圖1 輸電線(xiàn)路融冰回路示意圖

圖2 融冰母線(xiàn)與融冰線(xiàn)路之間的連接示意圖

1.2 融冰母線(xiàn)與融冰線(xiàn)路之間的連接現(xiàn)狀

在沒(méi)有旁路母線(xiàn)的變電站內(nèi)（對(duì)于帶旁路母線(xiàn)的變電站，只需要加裝1 組普通隔離開(kāi)關(guān)將融冰母線(xiàn)與旁路母線(xiàn)連接即可，不在本文的研究范圍內(nèi)），在不征地的前提下，目前通用的做法是將融冰母線(xiàn)修建在圍墻上，融冰母線(xiàn)與線(xiàn)路之間用預(yù)制好的導(dǎo)線(xiàn)人工進(jìn)行連接（即線(xiàn)路正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)制好的導(dǎo)線(xiàn)取下來(lái)存放，需要融冰操作時(shí)，將線(xiàn)路和線(xiàn)路開(kāi)關(guān)單元停到檢修狀態(tài)后，由人工將預(yù)制好的導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行連接），如圖2 所示。

1.3 融冰線(xiàn)路末端三相短接現(xiàn)狀

融冰線(xiàn)路末端三相短接主要有兩種方式。 一種，是在線(xiàn)路末端變電站內(nèi)出線(xiàn)避雷器頂端用預(yù)制好的導(dǎo)線(xiàn)人工進(jìn)行短接， 如圖3 所示；另一種，是在線(xiàn)路末端1 號(hào)桿（塔）上用預(yù)制好的導(dǎo)線(xiàn)人工進(jìn)行短接，如圖4 所示。

圖3 避雷器頂端短接示意圖

圖4 線(xiàn)路末端1 號(hào)桿上短接示意圖

2 輸電線(xiàn)路融冰回路存在的問(wèn)題

由圖2、圖3 和圖4 可以看出，無(wú)論是融冰母線(xiàn)與融冰線(xiàn)路之間的連接，還是線(xiàn)路末端在雷器頂端短接，或是在線(xiàn)路末端1 號(hào)桿上短接，在對(duì)線(xiàn)路進(jìn)行融冰之前，都需要將線(xiàn)路操作到檢修狀態(tài)，工作人員辦理相應(yīng)的工作許可手續(xù)后方能將預(yù)制的連接導(dǎo)線(xiàn)連接到相應(yīng)的位置；融冰工作完成后還需要解除連接。 這種方式存在如下問(wèn)題：

2.1 融冰工作效率低下；

2.2 運(yùn)行人員操作工作量增加；

2.3 檢修人員增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和行車(chē)風(fēng)險(xiǎn)。

3 完善輸電線(xiàn)路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 融冰線(xiàn)路首端連接的關(guān)鍵技術(shù)研究

從圖2 可見(jiàn)，如果在避雷器與融冰母線(xiàn)之間增加一組具有融冰跨越連接功能的垂直伸縮式隔離開(kāi)關(guān)(該隔離開(kāi)關(guān)以本文作者為第一發(fā)明人所取得的專(zhuān)利號(hào)為ZL 2012 2 0115421.5)， 該隔離開(kāi)關(guān)一端接融冰母線(xiàn)，另一端接在線(xiàn)路上，則可以實(shí)現(xiàn)輸電線(xiàn)路首端連接的自動(dòng)化。但存在問(wèn)題是：避雷器與融冰母線(xiàn)之間沒(méi)有足夠空間來(lái)增加設(shè)備。 如果要增加設(shè)備則必須將變電站圍墻向外擴(kuò)展。

如果在圖2 中的避雷器位置安裝一組垂直伸縮式隔離開(kāi)關(guān)，這種隔離開(kāi)關(guān)不但具有融冰跨越連接功能， 同時(shí)還具有避雷器的功能，則可以完美解決問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)如如圖5 和圖6 所示：

圖5 帶防雷功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)示意圖（合）

圖6 帶防雷功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)示意圖（分）

這種帶防雷功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)，在支架（11）上設(shè)有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（9），在電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（9）上連接有垂直連桿（8），在支架（11）的頂部設(shè)有底座（10），在底座（10）上設(shè)有支柱避雷器（4）及低側(cè)支柱絕緣子（7），垂直連桿（8）的頂部與低側(cè)支柱絕緣子（7）的底部連接；在低側(cè)支柱絕緣子（7）上設(shè)有低側(cè)接線(xiàn)板（6），在低側(cè)支柱絕緣子（7）的頂部連接有可折疊的導(dǎo)電桿（5），在支柱避雷器（4）的頂部連接有均壓環(huán)（3），在均壓環(huán)（3）的底部設(shè)有靜觸頭（2），導(dǎo)電桿（5）的頂部能與靜觸頭（2）接觸，在均壓環(huán)（3）的頂部設(shè)有高側(cè)接線(xiàn)板（1）。

圖7 增加常規(guī)隔離開(kāi)關(guān)時(shí)的斷面圖

電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)每相1 個(gè)，實(shí)現(xiàn)分相操作，三相之間電氣聯(lián)動(dòng)操作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過(guò)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)將導(dǎo)電桿折疊，使導(dǎo)電桿與融冰母線(xiàn)的軸線(xiàn)保持平行，使裝置處于分閘位置，原有線(xiàn)路和融冰裝置按照常規(guī)模式正常運(yùn)行，此時(shí)的裝置具有避雷器的功能；當(dāng)需要將線(xiàn)路輸電線(xiàn)首端與融冰母線(xiàn)進(jìn)行三相跨越連接時(shí)，只需將線(xiàn)路停電并拉開(kāi)該線(xiàn)路開(kāi)關(guān)單元的隔離開(kāi)關(guān)，再通過(guò)電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)使導(dǎo)電桿與靜觸頭接觸即可，此時(shí)的裝置具有融冰專(zhuān)用隔離開(kāi)關(guān)功能。

由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用將避雷器與具有融冰跨越連接的隔離開(kāi)關(guān)合二為一，能夠有效減少占地面積，降低工程投資和縮短施工工期，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠(帶防雷功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)已取得專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)ZL 2012 2 0299930.8)。下圖為應(yīng)用該設(shè)備前后占地面積的對(duì)比圖（以110kV 出線(xiàn)間隔為例）：

圖8 采用具有防雷功能的隔離開(kāi)關(guān)時(shí)的斷面圖

通過(guò)圖7 和圖8 的對(duì)比，每個(gè)110kV AIS 配電裝置出線(xiàn)間隔可節(jié)省用地面積為8×[(2.3+0.5+2.5)-2.8]=20 平方米（公式中的8 為110kV AIS 配電裝置出線(xiàn)間隔的標(biāo)準(zhǔn)寬度）。

3.2 融冰線(xiàn)路末端三相短路連接的關(guān)鍵技術(shù)研究

目前，在融冰線(xiàn)路的末端，只能采用圖3 和圖4 的方法進(jìn)行三相短接， 如果在現(xiàn)有出線(xiàn)間隔內(nèi)線(xiàn)路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加短路但不接地的功能，則可以解決問(wèn)題，這種帶融冰短路功能的隔離開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)如圖9、圖10 所示。

圖9 帶融冰短路功能的隔離開(kāi)關(guān)斷面圖（兼在系統(tǒng)中的接線(xiàn)示意圖）

圖10 帶融冰短路功能的隔離開(kāi)關(guān)俯視圖

包括兩個(gè)垂直支架（10），其特征在于：在每個(gè)垂直支架（10）上都設(shè)有操作機(jī)構(gòu)（9），在操作機(jī)構(gòu)（9）的頂部連接有垂直連桿（8），在垂直連桿（8）的頂部設(shè)有水平支架（7），在水平支架（7）上設(shè)有雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開(kāi)關(guān)（12），在雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開(kāi)關(guān)（12）的一側(cè)設(shè)有三個(gè)對(duì)應(yīng)的絕緣子（2），在絕緣子（2）的底部設(shè)有傳動(dòng)連桿A（5），傳動(dòng)連桿A（5）與垂直連桿（8）接觸，在絕緣子（2）的底部設(shè)有傳動(dòng)連桿B（6），在絕緣子（2）的頂部設(shè)有導(dǎo)電桿動(dòng)觸頭（3），在雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開(kāi)關(guān)（12）靠近絕緣子（2）的線(xiàn)路側(cè)絕緣子接線(xiàn)座處設(shè)有導(dǎo)電桿靜觸頭（4）；在絕緣子（2）頂部設(shè)有接線(xiàn)柱（1），在接線(xiàn)柱（1）之間設(shè)有短接導(dǎo)體（11）。

在具體使用中，將本隔離開(kāi)關(guān)安裝到待融冰線(xiàn)路的末端：一端連接到變電站母線(xiàn)側(cè)(13)，另一端連接到輸電線(xiàn)路(14)，將隔離開(kāi)關(guān)(12)的融冰短路組件操作到分閘位置，即可按照原有隔離開(kāi)關(guān)(12)的常規(guī)模式正常運(yùn)行；當(dāng)需要將線(xiàn)路進(jìn)行短路時(shí)，只需拉開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)(12)后，再合上隔離開(kāi)關(guān)融冰短路組件即可完成輸電線(xiàn)路的三相短路連接(這種帶融冰短路功能的隔離開(kāi)關(guān)已取得專(zhuān)利， 專(zhuān)利號(hào)為ZL 2012 20115423.4)。 在系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖可參考圖9。

由于采用了上述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，完成輸電線(xiàn)路三相短接解除短接的工作只需要不超過(guò)2 分鐘時(shí)間（現(xiàn)有短接解除短接方式至少需要3-4 小時(shí)），工作效率提高了90-120 倍，而且不需要檢修人員參與，完全消除了檢修人員的作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 采用新技術(shù)后注意事項(xiàng)

采用完善輸電線(xiàn)路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)后，此時(shí)的融冰回路已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)與常規(guī)的倒閘操作完全相同的操作方式。在運(yùn)行中應(yīng)該注意的問(wèn)題是：

4.1 帶防雷功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)(或具有融冰跨越連接功能的隔離開(kāi)關(guān))：該隔離開(kāi)關(guān)的操作應(yīng)受到融冰裝置的控制：當(dāng)確認(rèn)線(xiàn)路處于可融冰狀態(tài)后，該隔離開(kāi)關(guān)才能夠進(jìn)行操作。

4.2 帶短路功能的融冰隔離開(kāi)關(guān)： 該隔離開(kāi)關(guān)的短路部分與主刀之間應(yīng)有機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖：當(dāng)主刀處于運(yùn)行位置（合位）時(shí)，不允許操作至線(xiàn)路短路狀態(tài)，只有當(dāng)主刀處于分閘位置時(shí)才可以操作至線(xiàn)路短路狀態(tài)。 有條件時(shí)應(yīng)受到融冰裝置的控制。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)多個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓輸電線(xiàn)路的融冰操作與常規(guī)的倒閘操作完全相同，從而大大提高融冰的工作效率、降低運(yùn)行人員的操作風(fēng)險(xiǎn)和消除檢修人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于帶融冰短路功能的隔離開(kāi)關(guān)， 雖然能夠達(dá)到應(yīng)用的目的，但存在一個(gè)問(wèn)題是：比原有刀閘增加了一定的空間(以110kV 級(jí)GW4 型隔離開(kāi)關(guān)為例，增加了1.3 米的空間)，使其通用性受到了一定的限制。目前已經(jīng)通過(guò)對(duì)原有接地刀閘的系統(tǒng)改造，在不增加額外空間的前提下解決了這個(gè)問(wèn)題，由于專(zhuān)利證書(shū)未到，因此不再詳細(xì)敘述。

［1］李宏力.提高輸電線(xiàn)路融冰工作效率的技術(shù)措施[J].廣西電力技術(shù)，2012（1）.