直流融冰裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

高蘋芝

（韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512026）

直流融冰裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

高蘋芝

（韶關(guān)供電局，廣東 韶關(guān) 512026）

摘要：2008年初，韶關(guān)北部地區(qū)遭遇了有氣象記錄以來(lái)最為嚴(yán)重的冰雪凝凍災(zāi)害天氣，惡劣的天氣使輸電線路上凝結(jié)了堅(jiān)硬而厚重的冰，導(dǎo)致輸電線路不堪重負(fù)，發(fā)生斷線、倒塔，整個(gè)韶關(guān)北部電網(wǎng)處于崩潰狀態(tài)，此次災(zāi)害天氣給韶關(guān)電網(wǎng)帶來(lái)了很大的損失，220kV通濟(jì)站在此次災(zāi)害中也有220kV坪通線、110kV通洛甲線、通洛乙線等多條線路因冰災(zāi)停運(yùn)，針對(duì)韶關(guān)地區(qū)的特點(diǎn)，韶關(guān)供電局在220kV通濟(jì)站裝設(shè)了直流融冰裝置，該裝置可進(jìn)行站內(nèi)220kV及110kV出線的融冰工作，為重要負(fù)荷的安全供電提供了保證。

直流融冰；方案；短路電流

輸電線路在冬季覆冰嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。由于導(dǎo)線上增加了冰載荷，對(duì)導(dǎo)線、鐵塔和金具都會(huì)帶來(lái)一定的機(jī)械損壞，覆冰嚴(yán)重時(shí)會(huì)斷線、倒桿塔，導(dǎo)致大面積停電事故，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成重大損失。直流融冰裝置利用直流短路電流在導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生熱量使覆冰融化。對(duì)不同線徑和長(zhǎng)度的線路，直流融冰裝置通過(guò)調(diào)節(jié)其直流輸出電壓，以達(dá)到不同融冰電流。融冰時(shí)對(duì)系統(tǒng)沖擊小，需要的倒閘操作少。另外由于6脈動(dòng)直流融冰裝置的體積較小，可在站間移動(dòng)融冰。

1.直流融冰概述

直流融冰是指利用直流融冰裝置將來(lái)自電力系統(tǒng)或交流發(fā)電機(jī)的交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能，并將直流電流加載在待融冰線路上，利用直流短路電流在導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生熱量，從而使導(dǎo)線上的覆冰融化的方法。直流融冰裝置有配置整流變與不配置整流變兩種類型，一般前者為固定式，后者為可移動(dòng)式。直流融冰時(shí)的線路組合形式有多種，主要包括選取三相中的兩相構(gòu)成電流回路、三相線路同時(shí)構(gòu)成電流回路兩種。

2.直流融冰的工作原理

利用直流短路電流在導(dǎo)線電阻中產(chǎn)生熱量，從而使覆冰融化。首先將待融冰線路末端三相短路，然后從變電站變壓器低壓側(cè)10kV取電源，經(jīng)整流裝置輸出直流電流，并調(diào)節(jié)裝置，獲得線路所需的融冰電流。直流融冰原理如圖1所示。

直流融冰裝置額定電壓12.5kV，從變壓器的10kV側(cè)取電源，不需經(jīng)過(guò)整流變，可將裝置做為6脈動(dòng)。

融冰整流裝置對(duì)三相線路采用的融冰方式為：將退出運(yùn)行的線路三相并聯(lián)，通過(guò)三相線路的自動(dòng)切換裝置，由控制裝置來(lái)自動(dòng)切換三相線路連接到整流裝置，保證三相線路均衡融冰，切換過(guò)程中整流裝置及開關(guān)的操作都由自動(dòng)順序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種融冰方式的特點(diǎn)是三相線路融冰程度均衡，不會(huì)產(chǎn)生三相導(dǎo)線的張力差并對(duì)桿塔造成影響。

采用以上方式時(shí)，直流融冰電源可調(diào)節(jié)直流輸出電壓，對(duì)不同線徑和長(zhǎng)度的線路采用不同融冰電流，融冰時(shí)對(duì)系統(tǒng)沖擊小，需要的倒閘操作少。

3.通濟(jì)站直流融冰裝置簡(jiǎn)介

通濟(jì)站融冰裝置采用南瑞繼保電氣有限公司提供的變電站直流融冰裝置，采用6脈動(dòng)整流橋接線，容量為25MW，額定輸入電壓：交流10kV，額度輸出電壓：直流12.5kV，輸出電流：0～2000A可調(diào)。該裝置由站內(nèi)10kVⅢ段的F31531開關(guān)柜提供電源，能根據(jù)線路線徑及長(zhǎng)度等參數(shù)設(shè)定不同的融冰電流，對(duì)站內(nèi)220kV坪通線、110kV通洛甲線、110kV通洛乙線及110kV通大線進(jìn)行融冰工作，融冰電流最大能達(dá)到2000A，此外，該裝置將直流融冰裝置的保護(hù)功能整合到直流融冰裝置主控制中，提高了控制和保護(hù)系統(tǒng)的故障精度，對(duì)閥組件提供了閥短路保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、交流過(guò)電壓保護(hù)；對(duì)極保護(hù)采用了直流過(guò)電壓保護(hù)、直流欠電壓保護(hù)、極保護(hù)區(qū)接地保護(hù)等保護(hù)形式，在直流融冰過(guò)程中，若出現(xiàn)故障，能迅速動(dòng)作，跳開531開關(guān)，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.直流融冰裝置的操作及維護(hù)

4.1 直流融冰操作

直流融冰前的準(zhǔn)備工作：

（1）空出10kVⅡ段母線，即將10kV所有出線開關(guān)斷開，停用#2站變，將10kVⅡ、Ⅲ段母線并列，將融冰回路中的電磁式電壓互感器（10kV母線PT）退出運(yùn)行，將阻波器短接做好融冰線路準(zhǔn)備工作，將待融冰線路轉(zhuǎn)為檢修狀態(tài)，線路首端接入融冰母線，線路末端三相短路。即站內(nèi)安排融冰母線及線路的跳通，對(duì)側(cè)安排線路未端三相短路。

（2）確認(rèn)融冰母線與待融冰線路連接良好后斷開融冰母線上的固定連接點(diǎn)地線，對(duì)融冰母線及構(gòu)支架進(jìn)行詳細(xì)檢查，拉開待融冰線路線路側(cè)地刀。

檢查融冰專用開關(guān)柜10kV F31 531開關(guān)柜。

檢查融冰裝置柜無(wú)異常，關(guān)閉融冰裝置側(cè)門，將融冰裝置轉(zhuǎn)為冷備用

狀態(tài)。然后合上交流開關(guān)對(duì)整流變充電。

（5）將待融冰線路和融冰母線與運(yùn)行設(shè)備用遮攔進(jìn)行隔離，做好安全措施，派人看守，嚴(yán)禁任何人員接近待融冰線路和融冰母線，以防發(fā)生安全事故。

運(yùn)行人員可通過(guò)裝有人機(jī)界面的運(yùn)行人員工作站進(jìn)行所有必要的直流融冰裝置的控制與監(jiān)視，OWS中含有主接線、順控流程、站網(wǎng)結(jié)構(gòu)、整流閥、閥冷、事件列表、報(bào)警列表、故障列表、異常列表、歷史事件窗口等。

4.2 直流融冰裝置的維護(hù)

由于直流融冰裝置的所有設(shè)備均裝于一個(gè)12m長(zhǎng)集裝柜內(nèi)，故對(duì)溫濕度和水冷系統(tǒng)的要求較高，日常設(shè)備巡視應(yīng)檢查柜內(nèi)空調(diào)是否正常運(yùn)行，水循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行正常，可定期對(duì)水量及水質(zhì)進(jìn)行必要的檢查，除此之外要按設(shè)備巡視周期檢查集裝箱內(nèi)是否斷電和箱體有無(wú)滲漏水，融冰跳線應(yīng)定期檢查，線上應(yīng)無(wú)破損、斷股、散股等，相別標(biāo)示是否齊全，線掌的螺絲、金具、配件等應(yīng)齊全、可用。保護(hù)屏柜應(yīng)長(zhǎng)期通電，定期進(jìn)行自檢操作。直流融冰裝置外形如圖2所示。

圖1　直流融冰原理圖

圖2　直流融冰裝置外形圖

5.直流融冰裝置的保護(hù)、控制及監(jiān)視系統(tǒng)：

直流融冰裝置采用了南京南瑞繼保電氣有限公司NARI-RELAYS型保護(hù)，其控制保護(hù)系統(tǒng)可以控制、監(jiān)視和保護(hù)直流融冰裝置系統(tǒng)內(nèi)所有的開關(guān)、刀閘、換流變本體、水冷系統(tǒng)、換流閥以及控制保護(hù)系統(tǒng)本身的硬件設(shè)備，本直流融冰裝置的保護(hù)功能整合到直流融冰裝置主控制中，采用這種方案，控制和保護(hù)系統(tǒng)的故障精度極高。控制及保護(hù)功能采用將保護(hù)作為控制故障和電源故障時(shí)的后備的方式而獨(dú)立運(yùn)行。在實(shí)際運(yùn)用中，直流融冰裝置采用專門的微機(jī)監(jiān)視和控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)視功能，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流融冰裝置的控制，向閥組發(fā)出控制脈沖，控制裝置的融冰直流電流，實(shí)現(xiàn)直流融冰裝置的起/停等順序控制，在直流融冰過(guò)程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)融冰電流及融冰線路的情況，檢測(cè)閥組和水冷系統(tǒng)的運(yùn)行工況，在異常或故障運(yùn)行時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警或跳閘命令跳開531開關(guān)，保證融冰裝置的正常運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)

隨著通濟(jì)站直流融冰裝置于2008年12月正式啟動(dòng)，韶關(guān)電網(wǎng)抵御凝凍災(zāi)害天氣的能力將更為強(qiáng)大，冰災(zāi)面前，我們?cè)米约罕娭境沙堑膱F(tuán)隊(duì)精神取得了勝利，冰災(zāi)之后，我們反思總結(jié)并積極采取行動(dòng)，更用我們先進(jìn)的直流融冰設(shè)備為韶關(guān)電網(wǎng)保駕護(hù)航。

[1]傅闖，饒宏，黎小林，等.直流融冰裝置的研制與應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33（11）：53-56.

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