直流融冰裝置在電力系統的應用

高蘋芝

（韶關供電局，廣東 韶關 512026）

直流融冰裝置在電力系統的應用

高蘋芝

（韶關供電局，廣東 韶關 512026）

摘要：2008年初，韶關北部地區遭遇了有氣象記錄以來最為嚴重的冰雪凝凍災害天氣，惡劣的天氣使輸電線路上凝結了堅硬而厚重的冰，導致輸電線路不堪重負，發生斷線、倒塔，整個韶關北部電網處于崩潰狀態，此次災害天氣給韶關電網帶來了很大的損失，220kV通濟站在此次災害中也有220kV坪通線、110kV通洛甲線、通洛乙線等多條線路因冰災停運，針對韶關地區的特點，韶關供電局在220kV通濟站裝設了直流融冰裝置，該裝置可進行站內220kV及110kV出線的融冰工作，為重要負荷的安全供電提供了保證。

直流融冰；方案；短路電流

輸電線路在冬季覆冰嚴重威脅電力系統的安全運行。由于導線上增加了冰載荷，對導線、鐵塔和金具都會帶來一定的機械損壞，覆冰嚴重時會斷線、倒桿塔，導致大面積停電事故，對國民經濟造成重大損失。直流融冰裝置利用直流短路電流在導線電阻中產生熱量使覆冰融化。對不同線徑和長度的線路，直流融冰裝置通過調節其直流輸出電壓，以達到不同融冰電流。融冰時對系統沖擊小，需要的倒閘操作少。另外由于6脈動直流融冰裝置的體積較小，可在站間移動融冰。

1.直流融冰概述

直流融冰是指利用直流融冰裝置將來自電力系統或交流發電機的交流電能轉換為直流電能，并將直流電流加載在待融冰線路上，利用直流短路電流在導線電阻中產生熱量，從而使導線上的覆冰融化的方法。直流融冰裝置有配置整流變與不配置整流變兩種類型，一般前者為固定式，后者為可移動式。直流融冰時的線路組合形式有多種，主要包括選取三相中的兩相構成電流回路、三相線路同時構成電流回路兩種。

2.直流融冰的工作原理

利用直流短路電流在導線電阻中產生熱量，從而使覆冰融化。首先將待融冰線路末端三相短路，然后從變電站變壓器低壓側10kV取電源，經整流裝置輸出直流電流，并調節裝置，獲得線路所需的融冰電流。直流融冰原理如圖1所示。

直流融冰裝置額定電壓12.5kV，從變壓器的10kV側取電源，不需經過整流變，可將裝置做為6脈動。

融冰整流裝置對三相線路采用的融冰方式為：將退出運行的線路三相并聯，通過三相線路的自動切換裝置，由控制裝置來自動切換三相線路連接到整流裝置，保證三相線路均衡融冰，切換過程中整流裝置及開關的操作都由自動順序控制來實現。這種融冰方式的特點是三相線路融冰程度均衡，不會產生三相導線的張力差并對桿塔造成影響。

采用以上方式時，直流融冰電源可調節直流輸出電壓，對不同線徑和長度的線路采用不同融冰電流，融冰時對系統沖擊小，需要的倒閘操作少。

3.通濟站直流融冰裝置簡介

通濟站融冰裝置采用南瑞繼保電氣有限公司提供的變電站直流融冰裝置，采用6脈動整流橋接線，容量為25MW，額定輸入電壓：交流10kV，額度輸出電壓：直流12.5kV，輸出電流：0～2000A可調。該裝置由站內10kVⅢ段的F31531開關柜提供電源，能根據線路線徑及長度等參數設定不同的融冰電流，對站內220kV坪通線、110kV通洛甲線、110kV通洛乙線及110kV通大線進行融冰工作，融冰電流最大能達到2000A，此外，該裝置將直流融冰裝置的保護功能整合到直流融冰裝置主控制中，提高了控制和保護系統的故障精度，對閥組件提供了閥短路保護、過流保護、交流過電壓保護；對極保護采用了直流過電壓保護、直流欠電壓保護、極保護區接地保護等保護形式，在直流融冰過程中，若出現故障，能迅速動作，跳開531開關，保證系統安全穩定運行。

4.直流融冰裝置的操作及維護

4.1 直流融冰操作

直流融冰前的準備工作：

（1）空出10kVⅡ段母線，即將10kV所有出線開關斷開，停用#2站變，將10kVⅡ、Ⅲ段母線并列，將融冰回路中的電磁式電壓互感器（10kV母線PT）退出運行，將阻波器短接做好融冰線路準備工作，將待融冰線路轉為檢修狀態，線路首端接入融冰母線，線路末端三相短路。即站內安排融冰母線及線路的跳通，對側安排線路未端三相短路。

（2）確認融冰母線與待融冰線路連接良好后斷開融冰母線上的固定連接點地線，對融冰母線及構支架進行詳細檢查，拉開待融冰線路線路側地刀。

檢查融冰專用開關柜10kV F31 531開關柜。

檢查融冰裝置柜無異常，關閉融冰裝置側門，將融冰裝置轉為冷備用

狀態。然后合上交流開關對整流變充電。

（5）將待融冰線路和融冰母線與運行設備用遮攔進行隔離，做好安全措施，派人看守，嚴禁任何人員接近待融冰線路和融冰母線，以防發生安全事故。

運行人員可通過裝有人機界面的運行人員工作站進行所有必要的直流融冰裝置的控制與監視，OWS中含有主接線、順控流程、站網結構、整流閥、閥冷、事件列表、報警列表、故障列表、異常列表、歷史事件窗口等。

4.2 直流融冰裝置的維護

由于直流融冰裝置的所有設備均裝于一個12m長集裝柜內，故對溫濕度和水冷系統的要求較高，日常設備巡視應檢查柜內空調是否正常運行，水循環系統運行正常，可定期對水量及水質進行必要的檢查，除此之外要按設備巡視周期檢查集裝箱內是否斷電和箱體有無滲漏水，融冰跳線應定期檢查，線上應無破損、斷股、散股等，相別標示是否齊全，線掌的螺絲、金具、配件等應齊全、可用。保護屏柜應長期通電，定期進行自檢操作。直流融冰裝置外形如圖2所示。

圖1　直流融冰原理圖

圖2　直流融冰裝置外形圖

5.直流融冰裝置的保護、控制及監視系統：

直流融冰裝置采用了南京南瑞繼保電氣有限公司NARI-RELAYS型保護，其控制保護系統可以控制、監視和保護直流融冰裝置系統內所有的開關、刀閘、換流變本體、水冷系統、換流閥以及控制保護系統本身的硬件設備，本直流融冰裝置的保護功能整合到直流融冰裝置主控制中，采用這種方案，控制和保護系統的故障精度極高。控制及保護功能采用將保護作為控制故障和電源故障時的后備的方式而獨立運行。在實際運用中，直流融冰裝置采用專門的微機監視和控制系統實現控制和監視功能，能夠實現對直流融冰裝置的控制，向閥組發出控制脈沖，控制裝置的融冰直流電流，實現直流融冰裝置的起/停等順序控制，在直流融冰過程中隨時監測融冰電流及融冰線路的情況，檢測閥組和水冷系統的運行工況，在異常或故障運行時及時發出報警或跳閘命令跳開531開關，保證融冰裝置的正常運行。

結語

隨著通濟站直流融冰裝置于2008年12月正式啟動，韶關電網抵御凝凍災害天氣的能力將更為強大，冰災面前，我們曾用自己眾志成城的團隊精神取得了勝利，冰災之后，我們反思總結并積極采取行動，更用我們先進的直流融冰設備為韶關電網保駕護航。

[1]傅闖，饒宏，黎小林，等.直流融冰裝置的研制與應用[J].電力系統自動化，2009，33（11）：53-56.

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