湖南電網(wǎng)直流融冰裝置運(yùn)行與維護(hù)

譚艷軍，朱遠(yuǎn)，熊威，李波，方針

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心，湖南長(zhǎng)沙410129；2.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410129)

湖南電網(wǎng)直流融冰裝置運(yùn)行與維護(hù)

Operation and maintenance of DC de-icing equipments in Hunan power grid

譚艷軍1，2，朱遠(yuǎn)1，2，熊威1，2，李波1，2，方針1，2

(1.國(guó)網(wǎng)湖南省電力公司防災(zāi)減災(zāi)中心，湖南長(zhǎng)沙410129；2.國(guó)家電網(wǎng)公司輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410129)

2008年以來，直流融冰裝置得到廣泛應(yīng)用。其特殊性和不常用性，決定了直流融冰裝置運(yùn)行維護(hù)工作的重要性。文中介紹直流融冰裝置的基本原理及結(jié)構(gòu)組成，闡述固定式直流融冰裝置運(yùn)行的簡(jiǎn)要步驟，提出直流融冰裝置運(yùn)行維護(hù)工作的內(nèi)容及要求。

直流融冰；裝置；結(jié)構(gòu)；運(yùn)行維護(hù)；湖南電網(wǎng)

2008年1月10日至2月初，國(guó)內(nèi)先后出現(xiàn)4次大范圍雨雪冰凍天氣過程。其中，湖南、江西、貴州大部、湖北東部、安徽南部出現(xiàn)凍雨或冰凍天氣。持續(xù)的低溫雨雪冰凍天氣過程給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的損失。全國(guó)有13個(gè)省(區(qū)、市)電網(wǎng)運(yùn)行受到影響，170個(gè)縣(市)停電。截至2008年2月11日，110 kV及以上線路倒塔8 709基，斷線2.7萬余條，變電站停運(yùn)1 497座〔1〕。

2008年電網(wǎng)冰災(zāi)過后，為抗擊輸電線路冰雪災(zāi)害，國(guó)內(nèi)的專家學(xué)者進(jìn)行了多種融冰技術(shù)措施研究，如新型交流融冰技術(shù)、直流融冰技術(shù)、機(jī)械除冰等〔2〕。目前應(yīng)用最為成熟的屬交流融冰技術(shù)和直流融冰技術(shù)，且直流融冰技術(shù)現(xiàn)已納入國(guó)家電網(wǎng)公司科技推廣項(xiàng)目〔3〕。交流輸電線路的三相，直流融冰裝置可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線兩相串聯(lián)或兩并一串的融冰方式。

兩相串聯(lián)方式是將輸電線路三相中的兩相串聯(lián)構(gòu)成電流回路，即一相接直流融冰裝置直流側(cè)的正極，另一相接直流融冰裝置直流側(cè)的負(fù)極，見圖1。

圖1 兩相串聯(lián)融冰方式

1 裝置原理

兩并一串方式是將輸電線路的三相構(gòu)成電流回路，即三相中的兩相并聯(lián)接至直流融冰裝置直流側(cè)的正極，第三相接至直流融冰裝置直流側(cè)的負(fù)極〔4〕，見圖2。

直流融冰裝置是將交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并將覆冰線路作為負(fù)載，施加直流電流使導(dǎo)線發(fā)熱，從而融化輸電線路上的覆冰。

目前湖南主電網(wǎng)直流融冰裝置分為配置平波消諧部件與配置整流變壓器2種類型，前者為長(zhǎng)線路直流融冰裝置，后者為短線路直流融冰裝置。針對(duì)

圖2 兩并一串融冰方式

2 裝置組成

長(zhǎng)線路直流融冰裝置主要由平波消諧部件、風(fēng)冷系統(tǒng)、6脈波整流器、感應(yīng)電壓抑制部件、組合輸出隔離開關(guān)、融冰電纜及保護(hù)系統(tǒng)組成，見圖3。

圖3 長(zhǎng)線路直流融冰裝置組成

短線路直流融冰裝置主要由整流變壓器、風(fēng)冷系統(tǒng)、12脈波整流器、串并聯(lián)隔離開關(guān)、感應(yīng)電壓抑制部件、組合輸出隔離開關(guān)、融冰電纜及保護(hù)系統(tǒng)組成。

圖4 短線路直流融冰裝置組成

平波消諧部件對(duì)整流產(chǎn)生的諧波進(jìn)行抑制，使整流產(chǎn)生的諧波滿足允許接入電網(wǎng)的規(guī)程規(guī)定范圍。

整流變壓器的作用是提供交流/直流的隔離，且可針對(duì)不同長(zhǎng)度的線路選擇相應(yīng)的電壓檔位。

整流器通過橋式整流接線將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再通過組合刀閘選擇融冰線路的融冰方式，將直流電流通過融冰電纜與線路連接形成直流融冰回路，使輸電線路發(fā)熱，最終實(shí)現(xiàn)融冰。風(fēng)冷系統(tǒng)通過大功率軸流風(fēng)機(jī)將整流器中產(chǎn)生的熱量揮發(fā)，達(dá)到冷卻作用。

感應(yīng)電壓抑制部件的作用是針對(duì)同塔雙回線路融冰時(shí)，避免待融冰線路產(chǎn)生的感應(yīng)電壓影響整流器正常整流。

3 裝置運(yùn)行與維護(hù)

直流融冰裝置中的整流變壓器、隔離開關(guān)、融冰電纜的運(yùn)行維護(hù)工作與常規(guī)設(shè)備無太大差異，難點(diǎn)在于整流器及控制保護(hù)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)。控制保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)工作涉及設(shè)備較多，出現(xiàn)故障的概率也較大，任何故障都可能造成直流融冰裝置不能正

常投入運(yùn)行〔5〕。另外，因?yàn)橹绷魅诒b置的特殊性和不常用性，其日常維護(hù)工作顯得尤為重要。

3.1 直流融冰裝置的運(yùn)行

1)應(yīng)核查待融冰線路的直流融冰方案(包括融冰線路參數(shù)、融冰電流和保護(hù)定值的計(jì)算、融冰回路設(shè)備的通流能力等)，如有不符應(yīng)重新進(jìn)行仿真計(jì)算并修改融冰方案。

2)根據(jù)融冰方案調(diào)節(jié)整流變壓器的檔位(采用帶整流變壓器的直流融冰裝置時(shí))。

3)合上二次低壓電源，打開整流器的除濕器，根據(jù)直流融冰方案設(shè)置輸出組合隔離開關(guān)方式。

4)根據(jù)直流融冰方案設(shè)置保護(hù)定值，并通過急停按鈕等進(jìn)行裝置內(nèi)部跳閘校核及保護(hù)輸出跳融冰開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)。

5)待融冰線路對(duì)側(cè)三相短接，直流裝置側(cè)變電站依次合上融冰回路所有隔離開關(guān)并進(jìn)行檢查。

6)關(guān)閉整流器的除濕器，開啟直流融冰裝置所有部件的冷卻風(fēng)機(jī)。

7)合上融冰電源開關(guān)，開始融冰并監(jiān)視站內(nèi)融冰回路設(shè)備和直流融冰裝置運(yùn)行狀況。

8)融冰線路觀測(cè)人員監(jiān)視線路的融冰情況并及時(shí)匯報(bào)。

9)線路一相或兩相(兩并一串或兩相串聯(lián)方式下)融冰完成后斷開融冰電源開關(guān)轉(zhuǎn)為熱備用。

10)通過輸出組合隔離開關(guān)進(jìn)行換相融冰。

11)輸電線路三相融冰完成后將融冰電源開關(guān)和融冰線路轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)。

12)依次分開融冰回路中所有隔離開關(guān)。

13)融冰裝置直流輸出正負(fù)極之間與正負(fù)極對(duì)地充分放電。

14)對(duì)側(cè)變電站拆除三相短路線或分開短路刀閘。

15)融冰完成后直流融冰裝置冷卻風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)行30 min后關(guān)閉。

針對(duì)移動(dòng)式直流融冰裝置，其運(yùn)行工作還應(yīng)包括直流融冰裝置輸入電纜、輸出電纜、內(nèi)部連接電纜、二次電源電纜以及保護(hù)跳閘信號(hào)電纜的接入與拆除等。

3.2 直流融冰裝置的維護(hù)

1)整流變壓器、平波消諧部件、感應(yīng)電壓抑制部件、融冰電纜的例行試驗(yàn)。主要包括絕緣電阻測(cè)量、工頻交流耐壓等。

2)輸出組合隔離開關(guān)及相關(guān)隔離開關(guān)的檢查，包括絕緣電阻測(cè)量、工頻交流耐壓、分合閘試驗(yàn)、電氣閉鎖(或五防功能)檢查等。

3)整流器的年度檢查。

通風(fēng)散熱系統(tǒng)及驅(qū)潮系統(tǒng)檢查:檢測(cè)風(fēng)冷系統(tǒng)是否正常工作，能否滿足通風(fēng)散熱要求；檢查加熱驅(qū)潮系統(tǒng)在一定溫濕度環(huán)境下是否正常工作。

控制系統(tǒng)檢查:主要是指裝置的控制功能是否滿足要求。

保護(hù)系統(tǒng)檢查:主要檢查直流融冰裝置的過流、過熱、風(fēng)機(jī)停風(fēng)等保護(hù)能否正常啟動(dòng)、保護(hù)出口是否正確動(dòng)作等。

絕緣電阻測(cè)量和工頻交流耐壓:檢查整流裝置的絕緣狀況是否合格，防止不必要的高電壓破壞。

低壓大電流試驗(yàn):主要是檢驗(yàn)裝置在額定電流下電路的各個(gè)環(huán)節(jié)與主電路各元器件是否相互協(xié)調(diào)正常工作，溫升是否滿足要求。試驗(yàn)原理見圖5。

圖5 低壓大電流試驗(yàn)原理圖

空載升壓試驗(yàn):輸出電壓升至額定電壓運(yùn)行半個(gè)小時(shí)，檢驗(yàn)電路的各個(gè)環(huán)節(jié)與主電路各元器件是否相互協(xié)調(diào)正常工作。試驗(yàn)原理見圖6。

圖6 空載升壓試驗(yàn)原理圖

以6脈波整流器為例，空載升壓試驗(yàn)時(shí)示波器測(cè)量電壓波形如圖7所示。

圖7 6脈波整流器空載升壓試驗(yàn)波形圖

圖7 中從上至下分別為正負(fù)極疊加波形(即整流器輸出直流電壓波形)、正極波形和負(fù)極波形。從波形圖分析，1個(gè)工頻周期內(nèi)，整流器輸出有6個(gè)脈沖，即整流器工作正常。

4)直流融冰裝置的控制系統(tǒng)也應(yīng)進(jìn)行定期檢查，以免二次控制長(zhǎng)時(shí)間不帶電運(yùn)行，接線端子受潮銹蝕，導(dǎo)致接觸不良，影響直流融冰裝置正常投入運(yùn)行。

5)每年應(yīng)對(duì)變電站融冰電源間隔相關(guān)設(shè)備進(jìn)行例行試驗(yàn)，避免融冰時(shí)電源不能正常投入，直流融冰裝置保護(hù)系統(tǒng)在裝置年度檢查中，也應(yīng)進(jìn)行保護(hù)出口傳動(dòng)試驗(yàn)，做好相關(guān)的二次連接片及轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換工作，以免造成保護(hù)拒動(dòng)或引起越級(jí)跳閘。

直流融冰裝置應(yīng)納入變電站運(yùn)行日常巡視檢查中。每年融冰期前應(yīng)對(duì)直流融冰裝置進(jìn)行一次全面的檢查維護(hù)。重點(diǎn)對(duì)整流器、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行全面的檢查維護(hù)工作，以保證直流融冰裝置在融冰期安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

4 結(jié)論

直流融冰裝置的運(yùn)行與維護(hù)工作十分重要。只有檢修人員嚴(yán)格按照要求進(jìn)行維護(hù)和試驗(yàn)，運(yùn)行人員正確熟練地掌握了直流融冰裝置的運(yùn)行，才能保證在防凍融冰期電網(wǎng)遭遇冰凍災(zāi)害的情況下，直流融冰裝置能正常快速地投入，確保直流融冰裝置安全穩(wěn)定的運(yùn)行，提高電網(wǎng)抗擊雨雪冰凍的能力。

〔1〕劉澤洪.直流輸電線路覆冰與防治〔M〕.北京:中國(guó)電力出版社，2012.

〔2〕阮啟運(yùn)，顧雪平，陸佳政，等.湖南電網(wǎng)220 kV線路直流融冰問題研究〔J〕.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，39(9): 131-136.

〔3〕陸佳政，蔣正龍，張紅先，等.湖南電網(wǎng)2008年冰災(zāi)技術(shù)分析〔J〕.湖南電力，2008，28(3):1-9.

〔4〕李黨學(xué).移動(dòng)式直流融冰裝置的運(yùn)行維護(hù)〔J〕.云南電力技術(shù)，2009，37(3):55-56.

〔5〕陸佳政，張紅先，李波，等.2008年湖南電網(wǎng)冰災(zāi)應(yīng)用中技術(shù)措施的應(yīng)用效果分析〔J〕.湖南電力，2008，28(3): 10-12.

TM752.5

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1008-0198(2016)01-0025-03

譚艷軍(1983)，男，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)檩旊娋€路防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.007

2015-05-21

國(guó)家電網(wǎng)公司科研項(xiàng)目(521820150003)

朱遠(yuǎn)(1988)，男，碩士研究生，助理工程師，研究方向?yàn)檩旊娋€路防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)。