高寒山區電網配電線路的特點及融冰裝置分析

隨著社會的發展，電網的覆蓋面越來越大，其面臨的運行環境也越來越復雜，尤其是高寒山區受到海拔因素的影響，溫度較低，極易出現覆冰災害，出現大規模停電現象。文章首先分析了高寒山區電網配電線路的特點，闡述了麗水配電網由于受到高寒山區的影響，在電壓質量方面存在嚴重不足，并基于我國電網配電線路現有的融冰方法、裝置的基礎上，提出了一種基于無功流動的新型非失電配電網融冰方法，實踐證明了此種融冰方法的有效性。

【關鍵詞】高寒山區電網 無功流動 非失電配電網融冰

1 引言

麗水市地處山區，電網配電線路長期受到覆冰災害威脅，嚴重影響了區域電網運行安全。目前，我國電網以高壓直流融冰為主，主要適用于高壓線路，對于高寒山區電網配電線路并不適用，由此綜合考慮非失電模式下的、與山區高寒山區電網配電線路特點相適應的融冰技術，切實保證用戶用電安全。

2 高寒山區電網配電線路的特點

高寒山區海拔高、氣溫低，土壤內存在常年不化的凍土層，由于受到地勢、氣候的影響，此區域的電網配電線路一直遭受著冰凍災害的影響，線路結冰情況十分嚴重，同時山區交通不便，維護、搶修難度較大，極易因為冰災程度的不斷加重，造成大范圍的故障。

根據高寒山區電網配電線路運行情況調查可知，線路覆冰主要分為以下幾種類型：雨淞，其主要是大氣過冷卻水滴覆蓋在導線迎風面而形成的，密度大、機械負荷大，危害嚴重；霧凇，其主要是大氣水氣過飽和時覆蓋在導線上受到低溫影響后凝結而成，粘附力相對較弱；混合淞，前兩者的混合物，硬度大，具有較強的粘附力；積雪，其主要是由自然降雪所致，包括干雪、濕雪。通過長期的覆冰、融冰，高寒山區電網配電線路主要事故特點如下：在長期的覆冰下，線路過荷載，出現短線、金具脫落、導線對地間距減小以及倒桿等情況；在不均勻覆冰下，出現張力差，造成導線斷開、絕緣子損壞等等；在覆冰、融冰的過程中，出現絕緣子冰閃情況；覆冰導線舞動，由此出現金具損壞、倒桿等情況。

麗水市地處山區，麗水電網擁有500kV變電站1座、220kV變電站9座、110kV變電站30座，35kV變電站83座。由于獨特的山地特點，麗水配電網電壓質量方面，存在不足。如，在2008年我國百年一遇特大雪災中，麗水受損嚴重，據統計，麗水蓮都電網1座35kV變電所全所失電、35kV線路桿塔（斷）倒17基、10kV線路桿塔（斷）倒283基、低壓線路桿（斷）倒256基、供電線路斷線累計>200km。此次事故影響范圍涉及到了蓮都區205個自然村、23027戶，共計7萬8千多人斷電。由此，針對高寒山區特點，必須因地制宜地制定融冰措施，保證電網配電線路的運行安全。

3 高寒山區電網配電線路融冰方法分析

隨著我國電力系統的發展，電網在高寒山區覆蓋面不斷擴大，相應的配電線路融冰技術方法也在不斷豐富，有效保證了寒冷環境下配電線路的運行安全。我國現有典型融冰方法主要包括：交流方式融冰、交流短路融冰、發電機零起升流融冰、直流弧焊機融冰等，同時根據融冰裝置適用情況的不同，可以將其分為三種：固定式、移動式、便攜式。

針對麗水地區電網配電線路情況，現提出一種基于無功流動的新型非失電配電網融冰方法，提出預融冰理念，變事后處理為事前主動處理，即將發生覆冰風險情況下，系統主動啟動預融冰模式，避免覆冰風險。

此種非失電模式下的融冰原理如下：基于無功流動，實現末端強無功注入，提升線路潮流，提升線路溫升，達到融冰的效果。當線路處于正常運行狀態，線路功率因數在0.7～1.0，無功不倒送，電流不會太大，存在覆冰風險；當線路處于融冰模式，無功補償裝置向線路倒送大容量的無功，線路有功損耗大大增加，熱量提升，實現線路不停電下的融冰。

本項目提出的是非失電配電網融冰方法，相應的導線溫度高于外界溫度，即：融冰電流小于停電模式下的融冰電流，由此在配置相同容量的融冰裝置時，本項目采用的方式能夠在更低的環境溫度下進行融冰。

4 高寒山區電網配電線路融冰裝置的應用

基于上一章節所提出的基于無功流動的新型非失電配電網融冰方法，現主要針對融冰裝置的應用展開了具體分析：

4.1 融冰裝置參數

如表1所示為選用的融冰裝置的具體參數。

4.2 融冰裝置工作原理

合上跌落式熔斷器，裝置高壓電源接通，二次回路AC220V電源接通，融冰裝置開始工作，通過融冰裝置控制器，設定的投切電容組，啟動融冰功能；使用遠程方式時需要后臺下發投切電容組以及融冰投入指令。

4.3 主要電器設備

4.3.1 高壓并聯電容器組

符合《標稱電壓1kV以上交流電力系統用并聯電容器》（GB/T11024.1-2001）的要求。電容器內裝有放電電阻和熔絲，熔絲可切除故障元件，延長電容器的使用壽命。注意：電容器退出運行5min后電容器電荷通過放電電阻泄放至50V以下，此時仍不能用手觸摸電容器的電極，而應用帶絕緣手柄的金屬棒短接電容器兩電極后再將其端子接地方可觸及。

4.3.2 戶外（戶內）交流高壓真空開關（接觸器）

戶外（戶內）交流高壓真空開關（接觸器）是新一代電容器投切設備，其技術指標和投切性能滿足國標《交流高壓真空斷路器的開合電容器組試驗》（GB7675-87）要求，且壽命長，在額定電流下可達10萬次，這對于用于無功補償時的頻繁投切，是很重要的。

4.3.3 專用電壓互感器

由該元件提供低壓操作電源，又兼作電壓互感器提供線路電壓取樣，變比為10/0.22kV，準確度為1級，環氧樹脂澆注。

4.4 融冰裝置控制器

通過人機界面，實現對融冰裝置的參數進行設定，實時監視運行的當前狀態等，指示燈可直觀指示裝置的當前狀態及已投入的電容器組。

4.5 應用效果

以西民線小高山支線為例，主線大概2km左右，導線型號為JKLYJ-3×240，支線是LGJ-120，在山上海拔1000m左右，每年都有覆冰，都有凍雨，時間12月底到2月初。正常情況下，小高山支線電流≤270A，小于導線保線電流，極端情況下存在覆冰風險。

當線路進入融冰模式時，無功補償裝置向線路倒送大容量的無功，使線路有功損耗大大增加，也就是都轉換為熱量，線路電流能達到370A，預防線路覆冰，從而實現線路不停電情況下的融冰功能。即使是融冰模式，線路末端也存在覆冰風險，越靠近線路首端，電流越大，覆冰風險越小。因此，融冰裝置一般安裝在需融冰線路末端，且較為集中。

5 結束語

綜上所述，電網配電線路在高寒山區中運行，必然會受到覆冰事故的影響，由此必須從設計施工到運行維護，均需重點考慮抗覆冰問題。文章主要從融冰方法、裝置應用的角度出發，提出了無功流動下的一種新型非失電配電網融冰方法，并配備了相應的融冰裝置，通過配電網融冰控制系統的兩種運行模式：正常模式和融冰模式，在實現線路融冰的同時，也切實達到降損節能的效果。

參考文獻

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作者簡介

傅穎（1975-），女，浙江省麗水市人。大學本科學歷。高級技師，主要從事電力系統輸變配電運行檢修管理。

作者單位

1.國網浙江省電力公司麗水供電公司 浙江省麗水市 323000

2.國網浙江縉云縣供電公司 浙江省麗水市 323000endprint