35 kV 配網線路融冰技術的改進

蔣道乾，余榮強

(云南電網公司昭通供電局，云南 昭通 657000)

0 前言

35 kV 配網線路是縣(區)鄉鎮負荷重要輸送通道，因輸電線路走廊特殊的地形及氣候，部分配網線路架設經過高海拔地方，冬季嚴重的線路覆冰將可能導致線路斷線、倒塔。近年來，各地對融冰方法開展了大量的有效的應用研究［1－6］，常用融冰方法受線路長度、地理條件、安全、效果等影響，存在一些局限性。以下對35 kV 線路融冰方法進行總結，闡明傳統交流融冰方法存在的問題，提出改進方案。

1 35 kV 線路傳統融冰方法

35 kV 線路融冰主要采用交流短路融冰方式，根據其電源分布、地理條件、線路長短等特點，主要采用融冰變壓器融冰、小水電零起升壓控制發電機機端電壓、發電車等進行融冰［6］。融冰時，直接將交流電壓加到導線上，并在線路上的某一特定位置三相短接，產生短路電流，使導線發熱，溫度升高，從而將覆冰融化。

1)覆冰線路系統簡況:系統如圖1，覆冰線路為35kV 龍兩線、關兩T 線，導線型號均為LGJ－150 (熱穩電流按445A)，共31.76km;融冰期間，采用2 級線路同時停電串聯融冰。

圖1 融冰路徑連接示意圖

2)融冰電流選擇時主要受融冰電壓、線路長短、線徑影響較大，受系統等值影響相對較小。以上述龍兩線、關兩線(共31.76km)為例分析。選擇35 kV 龍安變35 kV 側作融冰電壓時，線末關口電站35 kV 母線(以下簡稱線末)三相短路時，短路電流1 168 A，超過線路熱穩要求，需重新選擇。選擇35 kV 龍安變10 kV 做融冰電壓時，線末故障電流415 A，接近線路熱穩電流，按照文獻［4］數據可以采用此電源融冰，實際不可取，此時線路脫冰舞動大，斷線風險高，需重新選擇。上述兩種情況均因為電流較大所致，考慮改變系統阻抗，通過串線路或主變，但系統中無下級線路可串，因此只能用串變壓器:35/10 kV 主變，此時將融冰電壓降至3.15 kV。

3)短路點選擇:首先短路點在線末，計算電流選在60～80%的熱穩電流范圍，可滿足融冰要求。如果計算電流偏小，需重新改變短路點進行計算。其次根據文獻［7］計算出當時融冰所需的基本電流，在此基礎上將融冰電流提高到導線熱穩的65%、75%的短路點進行計算。以下為計算實例:

圖2 線末故障計算示意圖

系統示意圖、等值及各元件標幺值如圖2，根據以上分析融冰電壓為3.15 kV，設Sb=100MVA，Ub=Uav。通過文獻［8］計算，Xs*=1.722，3.15 kV 基準電流:Ib=18.33 kA、基準阻抗Zb=0.099 Ω。由圖2 得系統等值綜合阻抗:Z*=67.28+j131.55。線末故障，短路電流:Ik*=1/Z*=0.006 768，有名值:Ik=Ik＊＊IB=0.006 768×18.33 kA=124 A，短路功率:Sk=0.68 MVA。

通過文獻［7］計算，根據測溫導線溫度－3°，融冰時間1 小時，覆冰7 mm，風速3m/s，計算理論電流至少252 A。LGJ－150 導線，線路的熱穩電流為445 A。但上述計算在線末故障時，故障電流僅為124 A，遠小于線路融冰理論計算電流，因此需另選址短路點。

因受現場風速、溫度等影響，在理論計算電流(252 A)的基礎上適當提高融冰電流，按線路熱穩電流的65% (289 A)進行理論計算，此時計算結果為35 kV 關兩T 線距兩河變6.31 km處，但此處無法裝設短路線，需移到最近34 號桿，距兩河變5.73 km，此時融冰電流299 A，短路容量1.63 MVA，滿足融冰要求，融冰時間53分鐘，融冰效果明顯。實際融冰中為預防65%熱穩電流時融冰效果不佳，需準備一個備有方案，按熱穩電流的75%進行融冰電流計算。

根據上述計算結果選擇距理論計算距離最近的桿塔裝設短路線，再進行融冰電流校核，防止融冰電流過大后導線舞動斷線。

2 存在的問題

1)因受系統固有設備參數影響，不能實現串接線全線融冰，部分線路還處在重冰區段。

2)融冰期間電流不能動態調節，僅通過預先理論計算出的短路點進行登桿搭接，方案論證時計算量大，并且裝設短路線時交通風險、作業風險大。

3)站內臨時引流線搭，10kV 開關柜內不易搭接、恢復不方便。

4)為滿足融冰電流需要，經常多級線路串接，停電范圍廣。

3 繼電保護定值校核及試驗

融冰前需對融冰方式下的保護進行校核、調整、試驗，確保融冰期間可用。存在以下問題:

1)融冰前需對保護設備進行試驗，需停電，融冰期間再停電，存在重復停電。

2)為滿足融冰電流要求，存在使用臨時融冰變情況，設備保護配置不完善，增加了融冰期間設備運行風險。

4 35kV 線路融冰改進方案

1)融冰系統的基本構成:交流融冰變壓器系統主要由融冰變壓器、融冰母排、融冰刀閘、融冰斷路器柜、控制系統、保護裝置。

2)融冰變壓器設備參數選型:以上述圖1為例，融冰變壓器高壓側接入110 kV 新場變35 kV 系統;融冰變低壓側輸出電壓根據110 kV 新場變各35 kV 線路各種運行方式而定，輸出電壓:U=IZ，其中I—融冰電流，Z—融冰線路阻抗;變壓器短路容量S=UI;輸出電流根據覆冰線路熱穩電流進行控制，可調節范圍(可輸出最大值422 A)。

3)控制系統設計:在控制系統中輸入融冰電流目標值，融冰時控制系統對實際電流進行采樣，將運行采樣電流信號經過變送器輸入系統控制柜與目標電流進行比較，不滿足要求后對35kV融冰變壓器低壓側電壓調節器進行自動控制，直至滿足設定的融冰目標電流值。

4)保護系統設計:對融冰變配置完整的變壓器主板差動、后備保護;根據線路可能的融冰方式計算出所需的定值，置入不同定值區，滿足各種方式使用。

5)融冰短路搭接:系統側裝設融冰母排，設置專門融冰隔離開關，線路末端裝設一組短路接地刀。

5 結束語

改進后的系統采用固定式融冰變壓器進行融冰，解決了傳統融冰方法碰到的問題。該系統具有電流自動調節功能及完善的保護配置，現場搭接簡單，系統兼容性好，調節范圍廣，能適應不同線路不同電流、同一線路不同電流融冰要求。系統不受融冰方式限制，因此使得融冰期間電網方式安排更靈活。

［1］陳雪林，周志龍.電流融冰法在郴州市電網的應用［J］.湖南水利水電，2007 (6):56－58.

［2］潘旭輝.35kV 變對線路交流短路融冰的方案研究［J］.貴州電力技術，2011 (2):85－87.

［3］姚璞，易煒溟，鄧健，等.35 kV 線路融冰方案的優化［J］.電網技術，2008，32 (7):100－102.

［4］趙立進，馬曉紅，許逵，等.貴州電網融冰方法的研究和應用［J］.南方電網技術，2011，5 (6):118－122.

［5］李宏力，朱鏡勛.35kV 交流融冰變壓器的改造方案［J］.貴州電力技術，2011 (7):58－59，87

［6］傅闖，饒宏，許樹楷，等.輸電線路融冰技術研究與應用評述［J］.南方電網技術，2012，3 (6):33－37.

［7］輸電線路交流沖擊短路融冰方案研究［J］.紅水河，2010 (76):120－122.

［8］陳珩，電力系統暫態分析［M］.北京電力出版社，2003.