35 kV 配网线路融冰技术的改进

蒋道乾，余荣强

(云南电网公司昭通供电局，云南 昭通 657000)

0 前言

35 kV 配网线路是县(区)乡镇负荷重要输送通道，因输电线路走廊特殊的地形及气候，部分配网线路架设经过高海拔地方，冬季严重的线路覆冰将可能导致线路断线、倒塔。近年来，各地对融冰方法开展了大量的有效的应用研究［1－6］，常用融冰方法受线路长度、地理条件、安全、效果等影响，存在一些局限性。以下对35 kV 线路融冰方法进行总结，阐明传统交流融冰方法存在的问题，提出改进方案。

1 35 kV 线路传统融冰方法

35 kV 线路融冰主要采用交流短路融冰方式，根据其电源分布、地理条件、线路长短等特点，主要采用融冰变压器融冰、小水电零起升压控制发电机机端电压、发电车等进行融冰［6］。融冰时，直接将交流电压加到导线上，并在线路上的某一特定位置三相短接，产生短路电流，使导线发热，温度升高，从而将覆冰融化。

1)覆冰线路系统简况:系统如图1，覆冰线路为35kV 龙两线、关两T 线，导线型号均为LGJ－150 (热稳电流按445A)，共31.76km;融冰期间，采用2 级线路同时停电串联融冰。

图1 融冰路径连接示意图

2)融冰电流选择时主要受融冰电压、线路长短、线径影响较大，受系统等值影响相对较小。以上述龙两线、关两线(共31.76km)为例分析。选择35 kV 龙安变35 kV 侧作融冰电压时，线末关口电站35 kV 母线(以下简称线末)三相短路时，短路电流1 168 A，超过线路热稳要求，需重新选择。选择35 kV 龙安变10 kV 做融冰电压时，线末故障电流415 A，接近线路热稳电流，按照文献［4］数据可以采用此电源融冰，实际不可取，此时线路脱冰舞动大，断线风险高，需重新选择。上述两种情况均因为电流较大所致，考虑改变系统阻抗，通过串线路或主变，但系统中无下级线路可串，因此只能用串变压器:35/10 kV 主变，此时将融冰电压降至3.15 kV。

3)短路点选择:首先短路点在线末，计算电流选在60～80%的热稳电流范围，可满足融冰要求。如果计算电流偏小，需重新改变短路点进行计算。其次根据文献［7］计算出当时融冰所需的基本电流，在此基础上将融冰电流提高到导线热稳的65%、75%的短路点进行计算。以下为计算实例:

图2 线末故障计算示意图

系统示意图、等值及各元件标幺值如图2，根据以上分析融冰电压为3.15 kV，设Sb=100MVA，Ub=Uav。通过文献［8］计算，Xs*=1.722，3.15 kV 基准电流:Ib=18.33 kA、基准阻抗Zb=0.099 Ω。由图2 得系统等值综合阻抗:Z*=67.28+j131.55。线末故障，短路电流:Ik*=1/Z*=0.006 768，有名值:Ik=Ik＊＊IB=0.006 768×18.33 kA=124 A，短路功率:Sk=0.68 MVA。

通过文献［7］计算，根据测温导线温度－3°，融冰时间1 小时，覆冰7 mm，风速3m/s，计算理论电流至少252 A。LGJ－150 导线，线路的热稳电流为445 A。但上述计算在线末故障时，故障电流仅为124 A，远小于线路融冰理论计算电流，因此需另选址短路点。

因受现场风速、温度等影响，在理论计算电流(252 A)的基础上适当提高融冰电流，按线路热稳电流的65% (289 A)进行理论计算，此时计算结果为35 kV 关两T 线距两河变6.31 km处，但此处无法装设短路线，需移到最近34 号杆，距两河变5.73 km，此时融冰电流299 A，短路容量1.63 MVA，满足融冰要求，融冰时间53分钟，融冰效果明显。实际融冰中为预防65%热稳电流时融冰效果不佳，需准备一个备有方案，按热稳电流的75%进行融冰电流计算。

根据上述计算结果选择距理论计算距离最近的杆塔装设短路线，再进行融冰电流校核，防止融冰电流过大后导线舞动断线。

2 存在的问题

1)因受系统固有设备参数影响，不能实现串接线全线融冰，部分线路还处在重冰区段。

2)融冰期间电流不能动态调节，仅通过预先理论计算出的短路点进行登杆搭接，方案论证时计算量大，并且装设短路线时交通风险、作业风险大。

3)站内临时引流线搭，10kV 开关柜内不易搭接、恢复不方便。

4)为满足融冰电流需要，经常多级线路串接，停电范围广。

3 继电保护定值校核及试验

融冰前需对融冰方式下的保护进行校核、调整、试验，确保融冰期间可用。存在以下问题:

1)融冰前需对保护设备进行试验，需停电，融冰期间再停电，存在重复停电。

2)为满足融冰电流要求，存在使用临时融冰变情况，设备保护配置不完善，增加了融冰期间设备运行风险。

4 35kV 线路融冰改进方案

1)融冰系统的基本构成:交流融冰变压器系统主要由融冰变压器、融冰母排、融冰刀闸、融冰断路器柜、控制系统、保护装置。

2)融冰变压器设备参数选型:以上述图1为例，融冰变压器高压侧接入110 kV 新场变35 kV 系统;融冰变低压侧输出电压根据110 kV 新场变各35 kV 线路各种运行方式而定，输出电压:U=IZ，其中I—融冰电流，Z—融冰线路阻抗;变压器短路容量S=UI;输出电流根据覆冰线路热稳电流进行控制，可调节范围(可输出最大值422 A)。

3)控制系统设计:在控制系统中输入融冰电流目标值，融冰时控制系统对实际电流进行采样，将运行采样电流信号经过变送器输入系统控制柜与目标电流进行比较，不满足要求后对35kV融冰变压器低压侧电压调节器进行自动控制，直至满足设定的融冰目标电流值。

4)保护系统设计:对融冰变配置完整的变压器主板差动、后备保护;根据线路可能的融冰方式计算出所需的定值，置入不同定值区，满足各种方式使用。

5)融冰短路搭接:系统侧装设融冰母排，设置专门融冰隔离开关，线路末端装设一组短路接地刀。

5 结束语

改进后的系统采用固定式融冰变压器进行融冰，解决了传统融冰方法碰到的问题。该系统具有电流自动调节功能及完善的保护配置，现场搭接简单，系统兼容性好，调节范围广，能适应不同线路不同电流、同一线路不同电流融冰要求。系统不受融冰方式限制，因此使得融冰期间电网方式安排更灵活。

［1］陈雪林，周志龙.电流融冰法在郴州市电网的应用［J］.湖南水利水电，2007 (6):56－58.

［2］潘旭辉.35kV 变对线路交流短路融冰的方案研究［J］.贵州电力技术，2011 (2):85－87.

［3］姚璞，易炜溟，邓健，等.35 kV 线路融冰方案的优化［J］.电网技术，2008，32 (7):100－102.

［4］赵立进，马晓红，许逵，等.贵州电网融冰方法的研究和应用［J］.南方电网技术，2011，5 (6):118－122.

［5］李宏力，朱镜勋.35kV 交流融冰变压器的改造方案［J］.贵州电力技术，2011 (7):58－59，87

［6］傅闯，饶宏，许树楷，等.输电线路融冰技术研究与应用评述［J］.南方电网技术，2012，3 (6):33－37.

［7］输电线路交流冲击短路融冰方案研究［J］.红水河，2010 (76):120－122.

［8］陈珩，电力系统暂态分析［M］.北京电力出版社，2003.