直流融冰裝置操作及原理探討

王 偉（安徽省電力公司檢修公司，安徽銅陵244000）

直流融冰裝置操作及原理探討

王 偉（安徽省電力公司檢修公司，安徽銅陵244000）

結(jié)合500kV官山變電站固定式直流融冰裝置運(yùn)行及融冰情況，簡要介紹直流融冰裝置的工作原理及操作。

直流融冰工作原理；操作

1 引言

500kV官山變電站直流融冰兼SVC裝置于2015年9月投運(yùn)，其融冰模式額定容量為100MW，融冰額定輸出直流電流為5000A，直流額定電壓為20kV，可滿足300km的輸電線路融冰需求。平時作為SVC裝置（靜置無功補(bǔ)償器）運(yùn)行，可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，實現(xiàn)-120MVar～+180MVar無功連續(xù)調(diào)節(jié)，能抑制暫態(tài)過電壓，改善電能質(zhì)量。阻尼系統(tǒng)低頻振蕩，提供系統(tǒng)穩(wěn)定極限和輸送能力。直流融冰兼SVC裝置配置多模式切換閘刀，改變主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可重構(gòu)直流融冰/SVC模式。遭遇冰雪災(zāi)害天氣，可快速構(gòu)建成輸電線路直流融冰裝置，對輸電線路進(jìn)行快速融冰，提高輸電線路抗擊冰雪災(zāi)害的能力，保證電網(wǎng)安全運(yùn)行。

1.1 基本原理

直流融冰裝置其直流融冰電源由變電站35kVIII母線提供交流電源，通過主電路6脈動相控整流電路，以定電流控制作為主要控制手段。直流融冰裝置對三相線路采用的融冰方式為：

圖1 直流融冰示意圖

將需要融冰的運(yùn)行線路改為冷備用，將線路對側(cè)三相短接，本側(cè)線路三相通過導(dǎo)線分別接入融冰母線，通過三相線路的自動切換裝置，由控制裝置自動切換將線路連接到換流閥，通過換流閥將交流電變?yōu)橹绷麟姾螅暂旊娋€路的導(dǎo)線作為負(fù)載，使較大的直流電流流過輸電線路，從而保證每相線路均衡融冰。通過三相線路的切換開關(guān)的不同組合，可實現(xiàn)融冰線路一進(jìn)一回和一進(jìn)兩回融冰。這種融冰方式的特定是每相線路融冰程度均衡，不會產(chǎn)生三相導(dǎo)線的張力差并對桿塔造成影響。對于特定融冰線路，直流融冰裝置輸出事先設(shè)定的恒定直流融冰電流，對不同線路融冰可以設(shè)定不同的融冰電流定值。

1.2 工作原理

直流融冰裝置采用可控整流方式，由運(yùn)行人員設(shè)定電流升降速率變化至預(yù)定電流定值，換流觸發(fā)控制中的閥組控制接收到電流指令，產(chǎn)生alpha指令，控制脈沖發(fā)生器接收到alpha指令，將其轉(zhuǎn)換成120°寬的控制脈沖，送至VCU，由VCU將控制脈沖變?yōu)橛|發(fā)脈沖，送至晶閘管實現(xiàn)觸發(fā)?？煽卣鞣绞娇蓪崿F(xiàn)零起升流，對電網(wǎng)和融冰設(shè)備沖擊很小，對不同線徑和長度的線路可以通過調(diào)節(jié)，提供不同強(qiáng)度的融冰電流，適應(yīng)性較好，需要的倒閘操作少。35kVIII母線上安裝了濾波裝置，主要考慮在融冰過程中產(chǎn)生的奇次諧波 （以5次、7次、11次諧波為主）。

1.3 融冰方式

直流電壓為兩相（正極、負(fù)極），需融冰的線路為三相（A、B、C相），如何將兩相電源轉(zhuǎn)化為三相線路融冰？解決方法有兩種：一相懸空，融兩相，即“方式1-1”同一時間進(jìn)行兩相線路融冰，兩相線路串聯(lián)，一相接融冰輸出正極，一相接融冰輸出負(fù)極。具體分3種接法：A+B-、B+C-、A+C-。

圖2 直流融冰裝置設(shè)置的融冰方式1（A+B-）

兩相并列與另外一相融冰，即“方式1-2”，同一時間進(jìn)行三相線路融冰，三相線路采用兩并一串的接法，即一相接正（負(fù)）極，另兩相接負(fù)（正）極。具體分2種接法：A+BC-、AB+C-。

圖3 直流融冰裝置設(shè)置的融冰方式2（A+B C-）

在實際融冰工作中，由于天氣濕度、溫度、風(fēng)速以及導(dǎo)線的覆冰厚度等不確定因素較多，本站采取的是“順控模式”下的手動操作。通常采用手動模式加現(xiàn)場觀察線路重覆冰區(qū)，覆冰掉落情況的方式進(jìn)行線路融冰工作。

2 融冰方式實踐

2.1 用“方式1-1”加“方式1-1”融冰

2015年12月15日，官山變先后對2條500kV線路和2條220kV線路進(jìn)行了直流融冰工作。以500kV山瀝5366線為例：當(dāng)時環(huán)境溫度為-5℃，濕度為90%，導(dǎo)線覆冰厚度為10mm，線路長度131km，融冰前控制冷卻水電導(dǎo)率小于0.2us/ cm，以3000A的融冰電流用“方式1-1”對A-B相采用“升降速率”為800A/min設(shè)置，并解鎖晶閘管閥。控制室與現(xiàn)場隨時保持聯(lián)系，25min后，現(xiàn)場反應(yīng)融冰效果不明顯。后臺隨即將融冰電流按照“升降速率”800A/min由“3000A”升至“4000A”。15min后A、B兩相線路覆冰全部掉落，線路測溫A、B兩相分別為21℃、22℃。然后再用“方式1-1”對B-C相進(jìn)行直流融冰，參數(shù)為 “升降速率”800A/min由 “0A”-“4000A”，歷時40min C相線路覆冰全部掉落，線路測溫B、C兩相分別為32℃、21℃。B相通過4000A電流55min，溫升接近37℃。而融冰方案規(guī)定導(dǎo)線溫升達(dá)到36℃時，需終止融冰，實際融冰過程中溫升已達(dá)到安全臨界值。整條線路全部融冰時間為80min。

2.2 用“方式1-2”加“方式1-1”融冰

通過對融冰方式、覆冰全部掉落時間、導(dǎo)線溫升情況進(jìn)行綜合分析。在接下來對220kV線路融冰時，采用了“方式1-2”加“方式1-1”的融冰組合方式，實踐證明該方式可以有效縮短融冰時間、控制導(dǎo)線溫升、提高融冰效率。

以220kV官徽4D81線為例：該導(dǎo)線為4*JLHA2-400（四分裂導(dǎo)線），線路全長137.226km，當(dāng)時環(huán)境溫度為-5℃，濕度為90%，導(dǎo)線覆冰厚度為12mm，以3900A的融冰電流用“方式1-2”對A、B、C相采用“升降速率”為800A/min設(shè)置，并解鎖晶閘管閥。此時B、C相并聯(lián)再與A相串聯(lián)，控制室與現(xiàn)場隨時保持聯(lián)系，25min后，A相線路覆冰全部掉落，B、C相線路覆冰部分脫落。線路測溫B、C兩相溫度分別為17℃、18℃。A相為25℃。然后用“方式1-1”對B、C相融冰，20min后B、C相線路覆冰全部脫落，測得B、C兩相線路溫度分別為26℃、29℃。整條線路融冰歷時45min。

表1 融冰電流范圍

從表1中可以看出雖然5366線和4D81線參數(shù)相差較大，但在實際融冰過程中，關(guān)鍵參數(shù)例如：線路長度、導(dǎo)線類型、晶閘閥輸出直流電流、升降速率都相差無幾，但融冰效果和融冰線路溫升程度及融冰時間卻相差很大。

3 結(jié)束語

直流融冰裝置采用了大功率的可控晶閘管及水冷技術(shù)，調(diào)節(jié)范圍快，可長期大角度大電流運(yùn)行。安全性高，控制靈活，保護(hù)完備。作為華東電網(wǎng)首套直流融冰兼動補(bǔ)裝置在官山變的投入運(yùn)行，為超高壓線路應(yīng)對極端氣候提供了強(qiáng)有力的應(yīng)急手段。

在融冰工作過程中，結(jié)合融冰實際操作經(jīng)驗，已經(jīng)充分說明了使用融冰“方式1-2”加“方式1-1”的組合方式進(jìn)行融冰，能有效的避免由于溫升過大對融冰線路造成的安全運(yùn)行威脅，同時大大縮短了融冰時間，并且能夠更加有效的進(jìn)行融冰。對于500kV及以上的線路而言，大電流直流融冰技術(shù)具有很好的推廣意義和實用價值。隨著華東電網(wǎng)的高速發(fā)展，在不久的將來必將陸續(xù)有直流融冰兼動補(bǔ)裝置投入運(yùn)行，本文對直流融冰裝置的基本原理、工作原理及實踐操作方面進(jìn)行了探討，為直流融冰裝置在華東電網(wǎng)的推廣應(yīng)用提供一點參考。

[1]南方電網(wǎng)技術(shù)研究中心.南方電網(wǎng)融冰技術(shù)及應(yīng)用研究方案報告.

[2]華東電網(wǎng)直流融冰兼動補(bǔ)裝置調(diào)度實施方案.

[3]謝惠蕃，王海軍，盧志良.可重構(gòu)SVC兼直流融冰裝置及其應(yīng)用[J]電網(wǎng)技術(shù)，2011，35（增刊2）：843～849.

TM75

A

2095-2066（2016）24-0081-02

2016-5-17

王 偉（1973-），男，安徽人，高級技師、助理工程師，本科，主要從事變電站運(yùn)維工作。