±500kV同塔雙回直流輸電架空地線融冰時抑制直流感應電壓研究

（遼寧榮信興業電力技術有限公司，遼寧鞍山 114018）

0.引言

南方電網某±500kV同塔雙回直流輸電線路全長1221.7km（折算成同塔雙回長度）[1]，線路輸送容量為6400MW，額定電流3200A[2]。站內裝備有1套12脈直流融冰裝置，額定直流電壓±20kV，額定直流電流1500A，額定直流輸出功率60MW。該裝置可對架空地線、光纖復合架空地線（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire, OPGW），接地極進行融冰作業。

由于采用同塔雙回形式的線路導線間的距離較近，則運行線路會在停運的待融冰線路上產生感應電壓，該感應電壓過大會導致融冰裝置無法正常運行[2-3]。為保證融冰裝置能夠可靠工作，對該感應過電壓對融冰裝置的影響進行分析，并提出相應的抑制措施。

本文以現場的感應電壓作為數據來源，按照實際±500kV線路參數搭建PSCAD仿真模型，通過分析現有避雷器過電壓保護的不足，提出了并聯高壓電阻器抑制感應電壓的措施。

1.計算方法

1.1 系統參數

仿真研究以±500kV同塔雙回線路的普通架空地線融冰為例，將該地線平均分為12段，每3段并聯為1次融冰，具體參數如表1所示，接線如圖1所示[4]，線路的桿塔和極線布置方式如圖2所示[4]，即I回上＋、下－，Ⅱ回上－、下＋。

圖1 3段并聯融冰示意圖

圖2 直流線路桿塔和極線布置示意圖

1.2 架空地線感應電壓分析

采用一回停運、一回以雙極大地回線方式運行時，停運回路地線改為全絕緣運行方式，停運的直流輸電線路及融冰地線上均存在感應直流電壓，該直流電壓通過線路選擇隔離刀閘接入直流融冰裝置，如果該直流電壓過高，則會影響融冰裝置的正常運行。

由于運行的一回直流線路中交流分量很小，因此在停運的一回線路及地線不接地的情況下，感應電壓主要是靜電耦合電壓，該電壓主要由極導線間的互阻抗和極導線對地的自阻抗決定，通過仿真在停運回路兩極線上耦合的電壓能達到56kV[2]。

2.感應過電壓避雷器保護和預防措施

2.1 感應過電壓避雷器保護

目前在融冰裝置正、負極線上安裝避雷器。避雷器保護電壓設置原則為大于融冰裝置額定運行電壓，小于融冰裝置換流閥過電壓保護值，圖3虛框中F1和F2為避雷器安裝位置。

圖3 融冰裝置F1和F2為避雷器安裝位置圖

該方案可以有效保護極線上的設備避免因為靜電耦合電壓而損壞，具有安裝簡單，費用低等優點，但其只能將感應電壓限制在某一固定電壓以下。現場極連接后感應電壓可達-41kV，最終將電壓鉗位在-25kV，表明線路上的感應電壓建立時間短，電壓限制能力有限，如圖4所示，該電壓依然超過融冰裝置的額定運行電壓。

圖4 極連接后正極感應電壓波形圖

2.2 并聯高壓電阻器抑制感應電壓

由于避雷器限制感應電壓能力有限，因此提出在融冰裝置安裝處制造一個高阻接地點，使得融冰線路具有了一個接地鉗位點，此種方式可大幅降低直流感應電壓，使其不影響直流融冰裝置啟動。圖5虛框中中R1和R2是帶直流斷路器接地電阻加裝位置。

圖5 融冰裝置R1和R2為接地電阻安裝位置圖

融冰裝置通過極連接隔離刀閘Q3和Q4連接到地線融冰線路前（見圖5），控制閉合高壓電阻R1和R2的斷路器Q6和Q7，在極連接隔離刀閘閉合后，融冰線路上的感應電壓通過R1和R2放電，當感應電壓降到不影響直流融冰裝置啟動的值后，控制斷開R1和R2的斷路器Q6和Q7，同時融冰裝置迅速啟動，融冰裝置啟動后通過導通的晶閘管鉗位融冰線路電壓。

該種方式具有結構相對簡單，投資較少，安裝時間較短，抑制直流感應電壓能力強，接地電流大小和持續時間可控等優點，根據現場實際情況選擇合適的電阻值，使得產生的接地電流不影響人員安全、融冰裝置及其附屬設備的運行，圖6是R1和R2為100Ω時融冰裝置處直流感應電壓和接地電流的PSCAD仿真波形，其中U1和U2為正、負極感應電壓，I_R1_Curr和I_R2_Curr為流過電阻R1和R2的直流電流。

圖6 接地電阻為100歐姆的PSCAD仿真波形

仿真結果表明直流感應電壓可以在100ms內被降低到融冰裝置直流額定電壓以下，同時接地電流也被控制在不影響融冰裝置運行的范圍內。

3.結論

采用避雷器限制融冰線路感應電壓的能力和效果有限。

仿真結果表明加裝帶直流斷路器的接地電阻，能夠迅速的將融冰線路的感應電壓降至融冰裝置直流額定電壓以下，不影響融冰裝置的啟動和運行，接地電阻投入和切除可控，通過配置接地電阻的阻值可以限值接地電流的大小，并且安裝方便靈活。