35kV線路交流短路融冰的優(yōu)化分析

莘燕 湯鵬博

摘 要：35kV線路是農(nóng)網(wǎng)35kV變電站的的輸電線路，因此35kV線路故障將會(huì)對(duì)農(nóng)村居民用電產(chǎn)生不利影響，而覆冰又是影響35kV線路正常供電的主要因素之一。因此，采取一套切實(shí)可行的融冰方案非常關(guān)鍵。據(jù)此，本文筆者結(jié)合相關(guān)知識(shí)，淺析35kV線路融冰方案的優(yōu)化，以供參考。

【關(guān)鍵詞】35kV線路 交流短路融冰 優(yōu)化

1 交流短路融冰

交流短路融冰是35kV線路常用的融冰方式，其工作原理為：根據(jù)線路的長(zhǎng)度、電源分布和運(yùn)行環(huán)境等因素，利用融冰變壓器融冰和通過(guò)小水電零起升壓調(diào)控發(fā)電車、發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓實(shí)現(xiàn)融冰。交流短路融冰時(shí)，將交流電壓直接接在導(dǎo)線上，同時(shí)通過(guò)在線路上的指定位置進(jìn)行三相短接來(lái)形成短路電流，以使導(dǎo)線發(fā)熱，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)融化覆冰的目的，詳見(jiàn)圖1。圖1中，覆冰線路選取35kV龍兩線和關(guān)兩T線；導(dǎo)線選取長(zhǎng)31.76km的LGJ-150；融冰時(shí)，同時(shí)關(guān)停2級(jí)線路來(lái)進(jìn)行串聯(lián)融冰。融冰電流的選通常受到線路長(zhǎng)度、融冰電壓、線徑等數(shù)值的影響，綜合考慮，決定選用串變壓器35/10kV主變，以使融冰電壓下降到3.15kV。短路點(diǎn)的選擇步驟為：以線端為短路點(diǎn)，電流定在60-80%之間，若計(jì)算電流過(guò)低，則需改變短路點(diǎn)再行計(jì)算；計(jì)算當(dāng)時(shí)融冰需求的電流，并基于此提升融冰電流至熱穩(wěn)為65%、75%的短路點(diǎn)再行計(jì)算。

通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，若線端故障，實(shí)際故障電流比理論計(jì)算電流至少低193A，則需重選短路點(diǎn)；65%熱穩(wěn)電流在實(shí)際融冰中的融冰效果不一定滿足實(shí)際要求，因此需制定一套備用方案，即按75%熱穩(wěn)電流計(jì)算融冰電流。綜上，短路線應(yīng)設(shè)在最接近理論計(jì)算距離的桿塔上，然后再校核融冰電流，以防過(guò)大的融冰電流引起導(dǎo)線舞動(dòng)斷線。

通過(guò)上述分析發(fā)現(xiàn)，35kV線路選取交流短路融冰方式進(jìn)行融冰存在以下問(wèn)題：一是在系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的影響下，無(wú)法通過(guò)穿接線完成全線融冰，且一些線路架設(shè)在覆冰嚴(yán)重的區(qū)域；二是交流短路融冰時(shí)，無(wú)法動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電流，而只能根據(jù)短路點(diǎn)的理論計(jì)算結(jié)果搭接登桿，如此做法存在方案論證的計(jì)算量大和短接線路的裝設(shè)風(fēng)險(xiǎn)（比如作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)、交通風(fēng)險(xiǎn)）大等不足；三是變電站臨時(shí)引流線搭的做法存在10kV開(kāi)關(guān)柜內(nèi)搭接難度大、恢復(fù)難度大等不足；四是通常需要串接多級(jí)線路來(lái)為實(shí)際融冰提供所需電流，因此停電范圍較廣。

2 交流短路融冰的改進(jìn)

2.1 融冰系統(tǒng)的組成

交流融冰變壓器系統(tǒng)應(yīng)包括保護(hù)裝置、控制系統(tǒng)、融冰刀閘、融冰母排、融冰變壓器和融冰斷路器柜。

2.2 融冰變壓器的選型

以圖1為例：融冰變壓器高壓側(cè)連接到110kV新場(chǎng)變35kV系統(tǒng)；按110kV新場(chǎng)變35kV線路的運(yùn)行方式設(shè)定融冰變低壓側(cè)的輸出電壓，其中輸出電壓U=IZ（I為融冰電流；Z為融冰線路阻抗）；變壓器短路容量S=UI；結(jié)合覆冰線路的熱穩(wěn)電流來(lái)控制線路的輸出電流，并確定調(diào)節(jié)范圍，其中輸出電流的最大值為422A）。

2.3 控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

將融冰電流的目標(biāo)值輸入控制系統(tǒng)；在融冰時(shí)，由控制系統(tǒng)完成實(shí)際電流的采樣；通過(guò)變送器將采樣電流信號(hào)傳輸至系統(tǒng)控制柜，并與目標(biāo)電流比對(duì)，若與要求不相符，則再自動(dòng)調(diào)控35kV融冰變壓器低壓側(cè)的電壓調(diào)節(jié)器。在融冰變中配備變壓器主板差動(dòng)和后備保護(hù)；確定能夠滿足覆冰線路融冰要求的融冰方式，并進(jìn)一步求解所需的定值，最后再輸入不同的定值區(qū)域，以滿足融冰方式的使用要求。

2.4 融冰短路搭接

將融冰母排裝設(shè)在系統(tǒng)的側(cè)面，并設(shè)專用的融冰隔離開(kāi)關(guān)，同時(shí)將一組短路接地刀裝設(shè)在線路的末端。

綜上，改進(jìn)之后的交流融冰變壓器系統(tǒng)主要利用固定式融冰變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)融冰，以此來(lái)彌補(bǔ)交流短路融冰方式存在的不足。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，合理選擇覆冰線路的融冰方案將對(duì)降低線路斷線和倒桿的發(fā)生率具有重要作用，進(jìn)而保障線路運(yùn)行安全。通過(guò)上述研究可知，35kV線路所采取的傳統(tǒng)融冰方案主要存在技術(shù)層面上的缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致最終的融冰效果不佳。對(duì)此，筆者分別從系統(tǒng)組成、變壓器選型、融冰短路搭接、控制系統(tǒng)及保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等方面討論了交流融冰變壓器系統(tǒng)的改進(jìn)，以期降低現(xiàn)場(chǎng)搭接的難度，擴(kuò)大調(diào)節(jié)的范圍，提高系統(tǒng)的兼容性，進(jìn)而保障35kV線路的安全供電。

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1.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司張北縣供電分公司 河北省張家口市 076450

2.國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司赤城縣供電分公司 河北省張家口市 075599