500 kV双龙变直流融冰系统施工中相关问题的处理

章伟勇，赵寿生，毛航旗，吴良建

（金华送变电工程有限公司，浙江 金华 321016）

浙江电网在2008年的冰灾中遭受了巨大的损失。为了全面提高浙江电网的抗灾能力，浙江省电力公司联合浙江省电力设计院和浙江大学，经过一年多的探索和试验，研制了直流融冰兼无功补偿（SVC）系统，并于2009年11月在500 kV双龙变完成了系统安装和系统试验。本文对项目施工过程中的相关问题进行深入分析，通过实践优化设计方案，增强其可行性和经济性。

1 直流融冰兼SVC系统特点

与传统的融冰技术方案相比，直流融冰兼SVC系统的显著特点是系统利用率高。因冰灾是偶发事件，融冰系统大部分时间无需为线路进行除冰，造成系统的利用率较低。另外系统长期处于闲置状态，其性能也将受到一定影响，当需要融冰时系统的运行可靠性存在隐患。此次研制的直流融冰兼SVC系统解决了上述矛盾。系统有两种运行模式：融冰模式和SVC模式。在融冰模式下，以变电站内主变35 kV母线作为系统的交流输入，经过滤波和整流变压器的变换，再经由全控型整流电路的整流后输出5 000 A的直流电流。通过切换隔离开关，可依次将该电流引至需融冰的线路进行融冰。无需融冰时系统以SVC模式运行，即通过切换开关，系统可配置成一台静止无功补偿器（SVC），为500 kV输电线路提供动态可调的容性无功。

2 系统施工过程中的相关问题分析

2.1 布置融冰系统时应注意的问题

在500 kV变电站中需要合理设计融冰系统各功能模块的布置方案。从500 kV双龙变的3号主变压器35 kV侧母线引入交流电源，并空出原有的1号主变压器6号电容器、5号电抗器场地用于布置SVC装置，包括L-C滤波器组、整流变压器、主控室、整流室、水冷室以及直流选相刀闸室等。整流器输出融冰所需的大电流通过选相刀闸切换后输出，用管型母线方式将电流引至500 kV线路下方，再采用西门子公司研制“移动式母线连接器”将母线与需要融冰的线路相连。该方案有效利用了变电站的可使用面积，布局紧凑。

上述方案最大的缺点是受到场地限制，无法为相关设备留出检修通道。比如由于受场地限制，各滤波支路过于紧凑，没有相应的检修通道，融冰期间如果某一支路出现故障，由于安全距离不够，必须将所有滤波支路全部退出，检修人员方能进入。平波电抗器及硅整流设备也存在同样的问题。

建议将各次滤波设备从紧密型布置改为松散型布置，通过高压电缆将滤波设备分散到站内其余可利用空地，将预留的空间用于平波电抗器及硅整流设备，充分利用现有场地，留出足够的空间建立相应的检修通道。

2.2 线路间隔的改造

融冰系统安装时应尽量缩短停电时间以及减少对现有设备的更改。按原设计方案，在保持原进线结构不变，用移动式母线连接器将线路与直流母线连通时，首先必须改造500 kV线路间隔。即在线路避雷器侧增加1组支柱绝缘子支撑上层管母线，并将原避雷器的设备引线更换为与出线相匹配的大截面导线，并与上层管母线相连，再由上层管母通过移动式母线连接器接入母线侧下层管母线。分析该方案后，提出以下3条建议：

（1）更换避雷器侧引线要花费较多的时间，可以考虑直接从线路引入上层管母线，原避雷器侧引线保持不变，这样可降低施工难度且有效缩短因线路改造而造成的停电时间。该方案得到相关设计人员的充分肯定并实施。

（2）上、下层管母线受场地限制，原设计采用单柱单支持结构，在安装时对支持瓷瓶抽检试验发现存在不合格现象，后采用单柱双支撑结构，并更换了不合格支持瓷瓶。考虑到大风、冰灾等恶劣天气时有发生，建议在今后类似工程中可考虑双柱双支撑结构，以增加上、下层管母线的结构稳定性。

（3）移动式母线连接器是多条500 kV线路的通用闸刀，在调试过程中必须确保所有位置闸刀合闸范围在产品允许范围内。考虑到停电时间的限制，以及上层管母静触头对下层管母安全距离的限制，上层管母静触头全部采用在地面制作安装，故不通过调整静触头高低来保证合闸高度。在调试时，选用一台连接器作为基准，标出合闸标准位置和上、下限位置，通过模拟融冰状态测出各条线路静触头实际高差，并按照最低点在闸刀下限范围内为调试依据，统一调整3台连接器高度，有效减少了线路停电次数和停电时间。经过双龙变各线路融冰实际试验，连接器合闸高度覆盖了应到的各个位置。图1为移动式母线连接器实物照片。

2.3 直流电源的接入

理论上直流电源只需两路管母进行输出，实际应用时会增加电站操作的复杂性。因此采用了“三相母线”方式布置，且管母沿围墙架设，不影响所内其它设备。当线路融冰时，可直接通过直流闸刀选择完成相位切换，降低了操作的复杂程度。设计过程中需要注意的是，采用三相母线布置时应充分考虑线路母线支撑管母与融冰母线支撑管母的安全距离。根据设计规范，最小安全距离为3.8 m，而本工程实测距离仅为3.9 m，余地较小。施工过程中也发现融冰母线侧感应电强烈，故施工中采用了多组接地线多点接地进行防范。考虑到今后检修时挂接地线比较困难，还特别制作了专用金具，在母线上增加了6处接地挂设点。

2.4 特殊金具的应用

直流管母是整个直流融冰改造项目的重要组成部分，其单相长度为710 m，使用的金具数量庞大，且均为初次设计使用，还有多处转角、跨越。为了实现管母段间、管母与穿墙套管等特殊部位之间的连接，施工与设计单位和金具厂紧密合作，施工准备阶段就参与了金具厂设备定型工作，对一些事先不能确定的金具在安装时按实际加工，避免了施工中因与设备和实际不匹配而造成金具浪费。双龙变使用的金具在以后的融冰项目中可作为定型产品直接加以应用。图2是为本工程设计制作的特殊金具。

图2 特殊金具的应用

2.5 新工法的应用

双龙变直流融冰兼SVC系统工程具有施工周期短、设备特殊等特点，如按常规变电工程组织施工，将无法如期完成工程施工，必须打破常规进行技术革新，采用新设备、新工法才能满足工程的需要。工程配备了大量施工机具，成立2个QC小组，通过QC活动共自制8种新工具，解决了Φ250管母制作和安装问题。施工中提出并实施了3个新工法，如电容器耐压采用电抗器补偿法，大大加快了试验速度；直流管母感应电强，且空间受限，项目在吊装时大胆采用自动脱扣工法，加快了施工速度，减少了登高次数。

3 结语

浙江电网近年来得到了较快的发展，基本形成了500 kV骨干环网，直流融冰兼SVC系统有助于提高电网抵御自然灾害的能力。系统安装投运实施过程中获得的宝贵经验，可为今后类似系统的设计安装和投运提供借鉴。

[1]SERGE JOURDEN.魁北克水电公司高压电网Levis变电站的融冰装置[J]．南方电网技术，2009，3（1）∶7-9．

[2]南方电网融冰技术及应用研究[G]．贵阳：中国南方电网有限责任公司．2007.

[3]GRANGER M，DUTIL A，NANTEL A.Performance aspects of Levis substation de-icing project using DC technology[C].11th Int.Workshop on Atmospheric Icing of Structures.Montreal,Canada,June 2005.