直流融冰装置在电力系统的应用

高苹芝

（韶关供电局，广东 韶关 512026）

直流融冰装置在电力系统的应用

高苹芝

（韶关供电局，广东 韶关 512026）

摘要：2008年初，韶关北部地区遭遇了有气象记录以来最为严重的冰雪凝冻灾害天气，恶劣的天气使输电线路上凝结了坚硬而厚重的冰，导致输电线路不堪重负，发生断线、倒塔，整个韶关北部电网处于崩溃状态，此次灾害天气给韶关电网带来了很大的损失，220kV通济站在此次灾害中也有220kV坪通线、110kV通洛甲线、通洛乙线等多条线路因冰灾停运，针对韶关地区的特点，韶关供电局在220kV通济站装设了直流融冰装置，该装置可进行站内220kV及110kV出线的融冰工作，为重要负荷的安全供电提供了保证。

直流融冰；方案；短路电流

输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行。由于导线上增加了冰载荷，对导线、铁塔和金具都会带来一定的机械损坏，覆冰严重时会断线、倒杆塔，导致大面积停电事故，对国民经济造成重大损失。直流融冰装置利用直流短路电流在导线电阻中产生热量使覆冰融化。对不同线径和长度的线路，直流融冰装置通过调节其直流输出电压，以达到不同融冰电流。融冰时对系统冲击小，需要的倒闸操作少。另外由于6脉动直流融冰装置的体积较小，可在站间移动融冰。

1.直流融冰概述

直流融冰是指利用直流融冰装置将来自电力系统或交流发电机的交流电能转换为直流电能，并将直流电流加载在待融冰线路上，利用直流短路电流在导线电阻中产生热量，从而使导线上的覆冰融化的方法。直流融冰装置有配置整流变与不配置整流变两种类型，一般前者为固定式，后者为可移动式。直流融冰时的线路组合形式有多种，主要包括选取三相中的两相构成电流回路、三相线路同时构成电流回路两种。

2.直流融冰的工作原理

利用直流短路电流在导线电阻中产生热量，从而使覆冰融化。首先将待融冰线路末端三相短路，然后从变电站变压器低压侧10kV取电源，经整流装置输出直流电流，并调节装置，获得线路所需的融冰电流。直流融冰原理如图1所示。

直流融冰装置额定电压12.5kV，从变压器的10kV侧取电源，不需经过整流变，可将装置做为6脉动。

融冰整流装置对三相线路采用的融冰方式为：将退出运行的线路三相并联，通过三相线路的自动切换装置，由控制装置来自动切换三相线路连接到整流装置，保证三相线路均衡融冰，切换过程中整流装置及开关的操作都由自动顺序控制来实现。这种融冰方式的特点是三相线路融冰程度均衡，不会产生三相导线的张力差并对杆塔造成影响。

采用以上方式时，直流融冰电源可调节直流输出电压，对不同线径和长度的线路采用不同融冰电流，融冰时对系统冲击小，需要的倒闸操作少。

3.通济站直流融冰装置简介

通济站融冰装置采用南瑞继保电气有限公司提供的变电站直流融冰装置，采用6脉动整流桥接线，容量为25MW，额定输入电压：交流10kV，额度输出电压：直流12.5kV，输出电流：0～2000A可调。该装置由站内10kVⅢ段的F31531开关柜提供电源，能根据线路线径及长度等参数设定不同的融冰电流，对站内220kV坪通线、110kV通洛甲线、110kV通洛乙线及110kV通大线进行融冰工作，融冰电流最大能达到2000A，此外，该装置将直流融冰装置的保护功能整合到直流融冰装置主控制中，提高了控制和保护系统的故障精度，对阀组件提供了阀短路保护、过流保护、交流过电压保护；对极保护采用了直流过电压保护、直流欠电压保护、极保护区接地保护等保护形式，在直流融冰过程中，若出现故障，能迅速动作，跳开531开关，保证系统安全稳定运行。

4.直流融冰装置的操作及维护

4.1 直流融冰操作

直流融冰前的准备工作：

（1）空出10kVⅡ段母线，即将10kV所有出线开关断开，停用#2站变，将10kVⅡ、Ⅲ段母线并列，将融冰回路中的电磁式电压互感器（10kV母线PT）退出运行，将阻波器短接做好融冰线路准备工作，将待融冰线路转为检修状态，线路首端接入融冰母线，线路末端三相短路。即站内安排融冰母线及线路的跳通，对侧安排线路未端三相短路。

（2）确认融冰母线与待融冰线路连接良好后断开融冰母线上的固定连接点地线，对融冰母线及构支架进行详细检查，拉开待融冰线路线路侧地刀。

检查融冰专用开关柜10kV F31 531开关柜。

检查融冰装置柜无异常，关闭融冰装置侧门，将融冰装置转为冷备用

状态。然后合上交流开关对整流变充电。

（5）将待融冰线路和融冰母线与运行设备用遮拦进行隔离，做好安全措施，派人看守，严禁任何人员接近待融冰线路和融冰母线，以防发生安全事故。

运行人员可通过装有人机界面的运行人员工作站进行所有必要的直流融冰装置的控制与监视，OWS中含有主接线、顺控流程、站网结构、整流阀、阀冷、事件列表、报警列表、故障列表、异常列表、历史事件窗口等。

4.2 直流融冰装置的维护

由于直流融冰装置的所有设备均装于一个12m长集装柜内，故对温湿度和水冷系统的要求较高，日常设备巡视应检查柜内空调是否正常运行，水循环系统运行正常，可定期对水量及水质进行必要的检查，除此之外要按设备巡视周期检查集装箱内是否断电和箱体有无渗漏水，融冰跳线应定期检查，线上应无破损、断股、散股等，相别标示是否齐全，线掌的螺丝、金具、配件等应齐全、可用。保护屏柜应长期通电，定期进行自检操作。直流融冰装置外形如图2所示。

图1　直流融冰原理图

图2　直流融冰装置外形图

5.直流融冰装置的保护、控制及监视系统：

直流融冰装置采用了南京南瑞继保电气有限公司NARI-RELAYS型保护，其控制保护系统可以控制、监视和保护直流融冰装置系统内所有的开关、刀闸、换流变本体、水冷系统、换流阀以及控制保护系统本身的硬件设备，本直流融冰装置的保护功能整合到直流融冰装置主控制中，采用这种方案，控制和保护系统的故障精度极高。控制及保护功能采用将保护作为控制故障和电源故障时的后备的方式而独立运行。在实际运用中，直流融冰装置采用专门的微机监视和控制系统实现控制和监视功能，能够实现对直流融冰装置的控制，向阀组发出控制脉冲，控制装置的融冰直流电流，实现直流融冰装置的起/停等顺序控制，在直流融冰过程中随时监测融冰电流及融冰线路的情况，检测阀组和水冷系统的运行工况，在异常或故障运行时及时发出报警或跳闸命令跳开531开关，保证融冰装置的正常运行。

结语

随着通济站直流融冰装置于2008年12月正式启动，韶关电网抵御凝冻灾害天气的能力将更为强大，冰灾面前，我们曾用自己众志成城的团队精神取得了胜利，冰灾之后，我们反思总结并积极采取行动，更用我们先进的直流融冰设备为韶关电网保驾护航。

[1]傅闯，饶宏，黎小林，等.直流融冰装置的研制与应用[J].电力系统自动化，2009，33（11）：53-56.

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