四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰方法應(yīng)用研究

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(國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610072)

四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰方法應(yīng)用研究

曹軍，鄧元實

(國網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院，四川 成都 610072)

四川電網(wǎng)冬季配電網(wǎng)線路融冰需求較為迫切。通過綜述在四川電網(wǎng)運用較為廣泛的配電網(wǎng)線路交流融冰方法的技術(shù)原理、特點、適用范圍，經(jīng)對比：現(xiàn)有交流融冰方法由于融冰電流無法調(diào)節(jié)，因而存在較大適用局限性；變壓器串聯(lián)交流融冰方法作為其有效補充，提高了現(xiàn)有交流融冰方法的適用性；電容串補交流融冰方法可以調(diào)節(jié)交流融冰電流，具有較廣的工程應(yīng)用價值。

配電網(wǎng)線路；交流融冰

0 引 言

在冬季，四川盆地周邊山區(qū)及高海拔、高寒地區(qū)的配網(wǎng)線路易受寒潮影響引起不同程度覆冰，線路結(jié)冰現(xiàn)象較為普遍。根據(jù)國網(wǎng)四川電科院設(shè)備狀態(tài)評價中心對2015年冬季至2016年春季四川電網(wǎng)配電網(wǎng)覆冰情況的統(tǒng)計，共有涼山、宜賓、資陽、瀘州、阿壩、甘孜、廣安、雅安等供電公司共計20條配網(wǎng)線路因冰跳閘，停電總時長超過了305 h，造成居民停電共計24 514戶，影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動和居民日常生活。

下面結(jié)合四川電網(wǎng)配電網(wǎng)交流融冰作業(yè)特點，對目前運用較多的幾種主要交流融冰技術(shù)進(jìn)行了論證，比較當(dāng)前適用的幾種融冰方法，并針對配電網(wǎng)線路特點，給出適用的融冰方法。

1 四川電網(wǎng)配電網(wǎng)融冰方法概述

1.1現(xiàn)有交流融冰方法

線路交流融冰是將三相輸電線路短路連接，利用流經(jīng)線路的大電流產(chǎn)生的熱量融化線路覆冰。線路原理如圖1所示。

圖1 變壓器串聯(lián)交流融冰原理圖

針對配電網(wǎng)線路，一般選擇線路出線變電站內(nèi)10 kV開關(guān)間隔作為融冰電源。設(shè)融冰電壓為U，線路阻抗為R+jX，線路長度為L。由于交流融冰電流值是固定值，因此在融冰前，需對待融冰線路進(jìn)行交流融冰可行性分析計算，即要求滿足[1]

(1)

確保融冰電流處于最小融冰電流與最大融冰電流值之間，待融冰的覆冰段需在線路可融冰范圍內(nèi)，方可進(jìn)行交流融冰。

表1為環(huán)境溫度-5 ℃、導(dǎo)線覆冰層溫度0 ℃、環(huán)境風(fēng)速5 m/s、線路覆冰厚度10 mm條件下，采用現(xiàn)有交流融冰方法適用導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長度范圍。

表1 交流融冰方法適用的導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長度范圍[1]

表2 變壓器串聯(lián)方法配電網(wǎng)線路交流融冰快速可行性分析參考[1]

2.2變壓器串聯(lián)的交流融冰方法

當(dāng)采用站內(nèi)10 kV開關(guān)間隔作為融冰電源，若采用上述2.1節(jié)所述方法，在線路合適位置短接后，如融冰電流超過了線路最大融冰電流，則可嘗試變壓器串聯(lián)的融冰方法。

圖2 變壓器串聯(lián)交流融冰原理圖

變壓器串聯(lián)方法的主要思想是降低融冰電源電壓，從而降低融冰電流。即準(zhǔn)備1臺35 kV備用變壓器(后文稱為融冰變壓器)并運輸至站內(nèi)，融冰變壓器的35 kV側(cè)接入10 kV電源，二次側(cè)則降壓輸出2.86 kV融冰電壓，此時融冰電流將減小。如圖2所示。

設(shè)融冰電壓為U，線路阻抗為R+jX，線路長度為L，融冰變壓器二次側(cè)短路阻抗為R短。由于交流融冰電流值是固定值，因此在融冰前，需對待融冰線路進(jìn)行交流融冰可行性分析計算，即要求滿足[1]

(2)

確保融冰電流處于最小融冰電流與最大融冰電流值之間，待融冰的覆冰段需在線路可融冰范圍內(nèi)，方可進(jìn)行交流融冰。

表2為環(huán)境溫度-5 ℃、導(dǎo)線覆冰層溫度0 ℃、環(huán)境風(fēng)速5 m/s、線路覆冰厚度10 mm條件下，采用變壓器串聯(lián)的交流融冰方法適用導(dǎo)線參數(shù)和可融冰線路長度范圍。

1.3電容串聯(lián)補償?shù)慕涣魅诒椒?/p>

上述兩種配電網(wǎng)線路交流融冰方法的融冰電流均無法調(diào)節(jié)，只要不滿足式(1)、式(2)的關(guān)系，則無法使用交流融冰，使得交流融冰方法存在較大的局限性。因此，只要融冰電流大小可調(diào)，則交流融冰將適用于更多的配電網(wǎng)線路。可以利用電容串聯(lián)補償?shù)姆椒▽崿F(xiàn)阻抗匹配控制電流，如圖3所示。交流融冰電源始終是10 kV。當(dāng)線路距離過長時，利用電容的容抗抵消輸電線路的感抗；當(dāng)線路距離較短時，采用“過補償”使輸電線路呈容性。最終使輸電線路總的阻抗保持在一定范圍內(nèi)，進(jìn)而使融冰電流在導(dǎo)線的融冰電流范圍內(nèi)，達(dá)到將輸電線路覆冰融化的目的。

圖3 電容串聯(lián)補償?shù)慕涣魅诒?/p>

根據(jù)仿真計算，補償電容值在100～300 μF之間可滿足四川電網(wǎng)配電網(wǎng)線路交流融冰補償需求。

2 結(jié) 論

四川電網(wǎng)穿越高海拔地區(qū)的配電網(wǎng)線路分布廣，冬季抗冰融冰工作需求較為迫切。通過闡述了3種常見的配電網(wǎng)交流融冰方法，明確了各種方法適用范圍，得出了以下結(jié)論：

1)現(xiàn)有交流融冰方法由于融冰電流無法調(diào)節(jié)，因而存在較大適用局限性。變壓器串聯(lián)交流融冰方法作為其有效補充，提高了現(xiàn)有交流融冰方法的適用性。

2)電容串聯(lián)補償?shù)慕涣魅诒椒ㄍㄟ^電容補償使線路阻抗與融冰電壓相匹配，滿足待融冰線路融冰電流、融冰功率的要求。該方法可在配電網(wǎng)交流融冰工作中推廣使用，具有一定的工程應(yīng)用價值。

[1] 鄧元實，宋靜文，張燃，等.變壓器串聯(lián)的配網(wǎng)線路交流融冰方法研究與應(yīng)用[J].四川電力技術(shù)，2016，39(6)：29-31.

[2] 雷洪才，陸家政，李波，等.可調(diào)電容串聯(lián)補償式交流融冰裝置在湖南電網(wǎng)的應(yīng)用[J].湖南電力，2009，29(5)：28-29.

[3] 朱遠(yuǎn)，周秀東，李波，等.配網(wǎng)交流融冰仿真分析及工程應(yīng)用研究[J].湖南電力，2015，35(6)：32-34.

AC ice-melting is in a great demand of distribution network in Sichuan power grid. The principle, characteristics and application scope of AC ice-melting method which is used commonly in Sichuan power grid are summarized. Through comparison, the existing AC ice-melting method has some limitations due to the fixed ice-melting current. As a beneficial supplement to AC ice-melting, the AC ice-melting using transformers in series improves the applicability of the existing method. The AC ice-melting using series capacitor compensation has a wider application prospect because of its adjustable ice-melting current.

distribution network; AC ice-melting

TM75

：A

：1003-6954(2017)04-0059-02

2017-03-02)

曹 軍(1958)，高級技師，從事電網(wǎng)一次設(shè)備評價與管理。