中低壓輸電線路融冰實用技術研究

李宏力

（貴州電網公司 都勻供電局，貴州 都勻 558000）

1 中低壓輸電線路融冰技術現狀

1.1 輸電線路融冰回路簡介

輸電線路融冰回路是指融冰裝置輸出的融冰母線→融冰線路首端→融冰線路→融冰線路末端的電流回路，如圖1所示。

圖1 輸電線路融冰回路示意圖

這是一般意義上直流融冰回路，實際應用時，特別是在110kV及以下電壓等級的中低壓輸電線路中，一般都沒有“融冰電源”和“融冰母線”，而是直接通過交流電源用高壓電纜與融冰線路直接連接。

1.2 中低壓輸電線路融冰技術現狀

與220kV及以上輸電線路不同，絕大多數中低壓輸電線路都沒有專用的融冰電源。在實際工作中，110kV及以下輸電線路常用以下方法進行融冰操作：

方法一：人工除冰（木棍、竹桿、滑輪、繩索等）。1km線路大約需要5小時＆10人，而且主要針對10kV和35kV線路。

方法二：采用發電車對線路進行融冰。但由于受到發電車容量和輸出電壓的限制，一般融冰線路的有效距離在2-3km左右，除了需要花費大量時間進行連接及短接操作外，融冰線路太短也應大大降低了融冰效率。經過實踐，用發電車對線路進行1次融冰操作需要花費時間約5小時，如果以1條長度為15km的線路計算，則需要7小時×15/3＝35小時。

方法三：10kV交流電源融冰。就是將10kV交流電源通過電力電纜直接與融冰線路連接。由于電壓無法調節，因此融冰線路的長度是固定的，如對于LGJ-185的線路來說，有效融冰線路的長度約30kV左右，線路太短側融冰電流過大可能發生危險，線路太長側融冰電流過小無法融冰。

也有將10kV交流電源接入35/10kV電力變壓器的35kV側，從而在變壓器的低壓側得到近3kV的融冰電源。

方法四：采用專用10kV交流融冰變壓器融冰。該融冰變壓器輸入電壓為10kV，通過無勵磁分接開關進行調壓，輸出側可以得到1kV、2kV、3kV、4kV和5kV的融冰電源，在一定程度上擴展的融冰線路范圍。但存在的問題是：融冰電壓的能量（6kV至10kV之間的能量）沒有得到充分利用，電壓調節范圍十分有限，仍然不滿足實際需求。

2 輸電線路融冰回路存在的問題

通過上述現狀分析可以看出，現有的各種融冰方法都存在一定的問題或不足，比較結果如下表所示：

表1 各種融冰方法效果比較表

3 中低壓輸電線路融冰實用技術研究

3.1 調節融冰電源輸出電壓實用技術研究

現有10kV交流融冰變壓器的輸出電壓只有1kV、2kV、3kV、4kV和5kV共5個檔位，無論是檔位數量還是電壓調節的精細度都不能滿足現場的實際需求，在此基礎上進行創新，得到一種“自能式調節融冰電源”（專利號：ZL 2013 2 0443449.6），如下圖所示：

圖2 自能式調節融冰電源原理圖

圖3 帶自能式調節融冰電源外形圖

這種自能式調節融冰電源，在箱體1上設有輸入側高壓套管8、輸出側高壓套管9、低壓套管10、油位計11、有載調壓開關2及有載調壓開關操作機構3；在箱體1內設變壓器線圈5，每相只有1個線圈：二次線圈是一次線圈的一部分，其變比最大值可調節為1；在變壓器線圈5上設有105個變壓器線圈抽頭4，變壓器線圈抽頭4與有載調壓開關2的抽頭對應連接；在變壓器線圈5上設有兩個固定輸出抽頭6，兩個固定輸出抽頭6之間的變壓器線圈5形成固定輸出繞組7，變壓器線圈5的輸入端從輸入側高壓套管8引出，變壓器線圈5的輸出端從輸出側高壓套管9引出，固定輸出抽頭6從低壓套管10的A、B、C三相引出，并連接到有載調壓開關操作機構3上；有載調壓開關2通過水平連桿12和垂直連桿13與有載調壓開關操作機構3連接；變壓器線圈5結成星形并引出中性點。

該變壓器線圈抽頭為105個以上，電壓從0.1kV、0.2kV、0.3kV等至10kV可連接調節（每個檔位之間相關為100V）。每相只有1個線圈：二次線圈是一次線圈的一部分，其變比最大值可調節為1。

該設備采用以自耦變壓器的形式將多檔位有載分接開關、配電變壓器集成在一起，通過變壓器輸出380/220V的交流電源，使裝置自身為有載調壓開關操作機構提供能源，從而調節自身的輸出電壓，不需要外接控制電源，適用于各種不同長度的線路，充分利用了融冰電源的能量，擴展了融冰線路的長度，提高了融冰的工作效率，完全滿足中低壓輸電線路融冰工作的實際需求。

3.2 改變融冰線路等效長度實用技術研究

另外一種方法是在恒定的10kV融冰電源下，通過研制可以改變融冰線路長度的模擬等效裝置，以適應不同長度融冰線路的需求。基于這種思想，研制出一種 “自能式融冰電抗器”（專利號：ZL 2013 2 0187304.4），如下圖所示：

圖4 自能式融冰電抗器原理圖

圖5 自能式融冰電抗器外形圖

這種自能式融冰電抗器，在箱體1上設有輸入側高壓套管8、輸出側高壓套管9、低壓套管10、有載調壓開關12及有載調壓開關操作機構13；在箱體1內設有三相三柱式的鐵芯2，在每柱鐵芯2上從外到內分別設有阻抗調節線圈7、變壓器初級線圈5及變壓器次級線圈6；在阻抗調節線圈7上設有27個電抗器線圈抽頭4，電抗器線圈抽頭4與有載調壓開關12的抽頭對應連接；變壓器初級線圈5及阻抗調節線圈7的輸入端從輸入側高壓套管8引出，阻抗調節線圈7的輸出端從輸出側高壓套管9引出，變壓器初級線圈5的另一端在箱體1內部結成星形或三角形，且不引出；變壓器次級線圈6的輸出端從低壓套管10的A、B、C三相引出，并連接到有載調壓開關操作機構13上，其另一端在內部結成星形后從低壓套管10的N相引出；有載調壓開關12通過水平連桿14和垂直連桿15與有載調壓開關操作機構13連接；在箱體1的頂部設有油位計11。

該電抗器線圈抽頭為27個以上。電抗器線圈抽頭與載調壓開關的抽頭對應連接，不同的電抗器線圈抽頭用于改變阻抗調節線圈的匝數，其個數可根據工程實際需要進行增多或減少調整，每個檔位相差1Ω。

該電抗器采用將變壓器與阻抗調節線圈集成在一起，通過變壓器輸出380/220V的交流電源，使裝置自身為有載調壓開關操作機構及有載調壓開關提供能源，從而調節自身的輸出阻抗，不需要外接控制電源；并通過改變阻抗調節線圈的匝數，使其能輸出不同的抗阻值，能夠模擬不同長度的線路，充分利用了融冰電源的能量，擴展了融冰線路的長度，提高了融冰的工作效率，解決了在10kV電壓下，所有0km以上且因線路長度太短需要串聯附加阻抗才能進行融冰的輸電線路能夠進行融冰操作的實際問題。

3.3 對超長融冰線路的實用技術研究

通過理論計算，我們知道：在10kV交流融冰電壓下，其最大輸出能量是一定的。例如對于LGJ-185的輸電線路，最長的融冰距離為30km，超過該距離后，由于融冰電流太小而無法進行融冰操作。有沒有能夠在不改變融冰電源最大能量的前提下，又能夠延長融冰線路的方法或裝置呢？基于這種思想，研制出一種“負阻抗特性的融冰輔助裝置”（專利號：ZL 2013 2 0443305.0），如下圖所示：

這種負阻抗特性的融冰輔助裝置，包括單只電容器1，單只電容器1為6個，所有的單只電容器1均并聯在一起，每個單只電容器1都串聯有一個投切裝置2，所有的單只電容1與投切裝置2組成總電容器3；串聯在一起的單只電容器1與投切裝置2密封在同一油箱4內，投切裝置2的操作機構置于油箱4外；投切裝置2為單相隔離開關（也可采用真空接觸器或真空斷路器）。

以導線型號為LGJ-50的輸電線路為例來說明一下該裝置的設計和運用。根據計算，該導線在10kV融冰電壓下，線路超過43km后，需要串聯電容器才能夠進行融冰操作，當線路長度超過48km后，串聯電容器也無法對其進行融冰操作。因此確定串聯電容器的長度范圍為43－48km，可計算出串聯電容器兩端電壓的變化范圍、所需串聯電容器的容量、串聯電容器在特定容量和電壓下呈現的容抗，如下表所示：

表2 阻抗特性的融冰輔助裝置設計計算表A

根據上述計算結果，（以三相中的1相為例）可將該串聯電容器設計為6個組：

表3 阻抗特性的融冰輔助裝置設計計算表B

在現場使用前，需要針對融冰線路的具體情況計算出需要串聯電容器的實際使用容量，并將其調節到實際使用容量，然后將裝置串聯接入線路中，線路的末端W需要三相短路連接，線路的首端A與三相交流融冰電源連接。

該設備將單只電容器與投切裝置組合后并聯成一個總電容器，通過改變操作投切裝置來改變單只電容器的并聯數量，從而調節總電容器的容量及輸出容抗XC的大小，充分利用了融冰電源的能量，擴展了融冰線路的長度，提高了融冰的工作效率。

4 結語

通過對現有的中低壓輸電線路融冰現狀的調查分析和研究，在此基礎上提出了擁有完全自主知識產權的多項中低壓輸電線路融冰實用關鍵技術。通過這些實用關鍵技術的推廣應用，解決了中低壓輸電線路的融冰技術問題，提高了融冰的工作效率。