冰區架空地線節能與直流融冰技術研究

王逸之

（東南大學，江蘇 南京211189）

1 架空地線節能技術要求

架空地線在應用的過程中需要選擇合理的技術，確保整體的經濟性能，保證整體安全性能。

為了消除基本電磁感應電流和接地或多點接地的架空線引起的功率損耗，節約了架空地線，輸電線路的防雷性能，采用單點接地架空絕緣導線端感應電壓應限于500～1 000 V，保證地線作業的安全運行。

當架空地線感應電壓不超過1 000 V，單點接地方式應采用在地面或在絕緣架空地線端。當電感電壓高于1 000 V，架空地線應使用，

絕緣架空地線應安裝雙絕緣子張力線絕緣子，保護間隙懸浮絕緣子應在線定位，以減少絕緣子和避雷針的頻率，校驗接地裝置的熱穩定性及安全保護措施。

對于地線絕緣子的保護間隙距離需要確保其符合相關要求：（1）導體絕緣子的保護間隙工頻放電電壓需要小于接地絕緣子工頻時耐受電壓、擊穿電壓和閃絡電壓。（2）需要控制導線絕緣子保護間隙沖擊放電電壓，不能大于地面絕緣子雷電沖擊耐受電壓、雷電沖擊擊穿電壓和雷電沖擊電壓。（3）考慮地線融冰，導線絕緣子保護間隙的直流（或頻率）覆冰耐受電壓需要確保其大于地線融冰所需的最高直流（或工頻）融冰電壓。

2 冰區架空地線節能

架空地線應以先進的技術、合理的經濟性、可靠接地的安全原則為基礎。為了消除基本電磁感應電流和接地架空線引起的功率損耗，節約架空地線，提高輸電線路的防雷性能，架空接地線接地絕緣可以單點接地，線端的感應電壓應限制在500～1 000 V電壓，以保證工作安全。

2.1 地線絕緣子選擇

（1）直流放電電壓為7～9 kV時，覆冰絕緣子間隙常見為30 mm，10 kV直流放電電壓需要控制在間隙為60 mm，接地閃絡絕緣子40 mm～50 mm，直流放電電壓的間隙需要控制，確保其之間存在保護間隙。為了滿足地下冰絕緣子和縫隙的電性能要求，電壓小于10 kV時間隔40 mm線直流融冰、融冰直流電壓小于12 kV時間隔50 mm。

（2）融冰地線絕緣子。當接地線的長度大于40 km，直流融冰電壓可以達到15 kV甚至更高，而直流融冰裝置的輸出電壓為15～20 kV，所以一種新的地線絕緣子可以考慮直流融冰滿足節能和冰架空地線融冰需求類型。

2.2 可靠接地方式

根據纖維線長度，通過熱穩定性檢查，定義一種可靠的線路分流、分段絕緣和單點接地方式為可靠接地方式。無分流線路兩側的地面要求桿塔接地，沒有其他要求的設置接地線的距離范圍為5 km。以20 km地線的運行方式為例，對普通地線和OPGW線路進行了桿塔接地。兩根地線形成電路，造成很大的損耗，常見的地線張力部分的塔絕緣，每個張力段的一端產生接地。這種方法消除了絕緣線循環損失，減少傳輸線附件的功率損耗，但運行功耗仍然是巨大的。由損耗引起的電磁感應和靜電感應的感應電流也是巨大的。包括直流地線絕緣子、復合絕緣子、角電極、冰帽式防護罩。導線覆冰條件下的直流電壓不小于30 kV，大小傘結構或大傘裙，插入一個小傘裙，高度結構的范圍控制在300～600 mm，漏電距離也需要控制在合理的范圍內，一般是900～1 800 mm，確保其達到覆冰直流電壓的要求。當直流放電電壓不小于15 kV，具有高的角形電極為8～14 mm鍍鋅鋼或扁鋼，同時使用箍進行固定。角狀形電極和帽蓋的相對位置需要確保控制在合理的孔隙中，范圍是在50～80 mm。角狀電極和電極間隙，減少污染和防止鳥糞堆積凍結。軋制前鋁合金封閉式防護罩，鋁合金底的鋁合金厚度為0.25 mm～邊緣1 mm的鋁合金管，8～20 mm等效直徑和鑲嵌或焊接式防護罩頂，直徑200～400 mm。

2.3 架接地線接地絕緣

普通地面絕緣在中間接地，可分為在兩個地線換位中間的電纜兩端接地絕緣，具體做法是行5 km線兩側的桿塔接地，地面的中間部分每5 km換位一次。每盤電纜中間連接地線換位后，公共地線斷開，普通地面絕緣，得到OPGW連接換位基于塔，其它絕緣，可以保持連續。常見的接地電纜絕緣可消除循環之間的線路損耗、電磁感應傳輸線電壓大大降低。采用導線換位的方法，降低了感應電流的電磁感應和靜電感應電壓，也減少了相應的損失。

3 冰區架空地線直流融冰技術

3.1 導線融冰方式

該部分需要結合直流融冰的技術原理進行，將直流電壓除冰裝置應用在短路側方面，進行各個輸出電流的控制。對于2個直流母線，需要保證在3個交流輸電線路中，能夠產生很多的直流融冰電路，三相電流回路兩相的成分選擇稱為1－1；三相線路同時構成電流回路的方式稱為1－2方式。另外對于1－2融冰模式其總的直流電阻是最小的，而需要的電源容量也是最小的。

3.2 地線融冰方式

地面融冰目前主要使用的方案有以下幾種：地線為導體融冰，地線與導線串聯融冰結合。因此對于地線的融冰方法也有很多種，主要是地線的組合及導地線的組合，如圖1所示為地線組合融冰方式、導地線組合融冰方式的一種。

圖1 地線融冰方式

因為結構方案的原因，對于負地的集成直流融冰裝置，單極運行方式也能夠實現，主要是將地球為回路運行，然后進行架空線路的融冰，從而能夠進一步降低直流輸出電壓和設備冰融裝置的絕緣要求。如圖2所示為地線的地面冰融模式是相同的，圖中的導線和地線可以是單線或地線，也可以是它們的一系列并行組合。

圖2 地線的地面冰融模式

4 結束語

隨著社會的發展，輸電線路建設越來越受到重視。輸電線路冰災事故比較多，在很大程度上影響了電力系統的運行，直接威脅著電力行業的發展，因此在實際應用中需要引起重視，不斷地進行優化控制，實現架空地線融冰，確保輸電線路安全。