湖南电网直流融冰装置运行与维护

谭艳军，朱远，熊威，李波，方针

(1.国网湖南省电力公司防灾减灾中心，湖南长沙410129；2.国家电网公司输变电设备防冰减灾技术实验室，湖南长沙410129)

湖南电网直流融冰装置运行与维护

Operation and maintenance of DC de-icing equipments in Hunan power grid

谭艳军1，2，朱远1，2，熊威1，2，李波1，2，方针1，2

(1.国网湖南省电力公司防灾减灾中心，湖南长沙410129；2.国家电网公司输变电设备防冰减灾技术实验室，湖南长沙410129)

2008年以来，直流融冰装置得到广泛应用。其特殊性和不常用性，决定了直流融冰装置运行维护工作的重要性。文中介绍直流融冰装置的基本原理及结构组成，阐述固定式直流融冰装置运行的简要步骤，提出直流融冰装置运行维护工作的内容及要求。

直流融冰；装置；结构；运行维护；湖南电网

2008年1月10日至2月初，国内先后出现4次大范围雨雪冰冻天气过程。其中，湖南、江西、贵州大部、湖北东部、安徽南部出现冻雨或冰冻天气。持续的低温雨雪冰冻天气过程给电网带来了严重的损失。全国有13个省(区、市)电网运行受到影响，170个县(市)停电。截至2008年2月11日，110 kV及以上线路倒塔8 709基，断线2.7万余条，变电站停运1 497座〔1〕。

2008年电网冰灾过后，为抗击输电线路冰雪灾害，国内的专家学者进行了多种融冰技术措施研究，如新型交流融冰技术、直流融冰技术、机械除冰等〔2〕。目前应用最为成熟的属交流融冰技术和直流融冰技术，且直流融冰技术现已纳入国家电网公司科技推广项目〔3〕。交流输电线路的三相，直流融冰装置可以实现导线两相串联或两并一串的融冰方式。

两相串联方式是将输电线路三相中的两相串联构成电流回路，即一相接直流融冰装置直流侧的正极，另一相接直流融冰装置直流侧的负极，见图1。

图1 两相串联融冰方式

1 装置原理

两并一串方式是将输电线路的三相构成电流回路，即三相中的两相并联接至直流融冰装置直流侧的正极，第三相接至直流融冰装置直流侧的负极〔4〕，见图2。

直流融冰装置是将交流电能转换为直流电能，并将覆冰线路作为负载，施加直流电流使导线发热，从而融化输电线路上的覆冰。

目前湖南主电网直流融冰装置分为配置平波消谐部件与配置整流变压器2种类型，前者为长线路直流融冰装置，后者为短线路直流融冰装置。针对

图2 两并一串融冰方式

2 装置组成

长线路直流融冰装置主要由平波消谐部件、风冷系统、6脉波整流器、感应电压抑制部件、组合输出隔离开关、融冰电缆及保护系统组成，见图3。

图3 长线路直流融冰装置组成

短线路直流融冰装置主要由整流变压器、风冷系统、12脉波整流器、串并联隔离开关、感应电压抑制部件、组合输出隔离开关、融冰电缆及保护系统组成。

图4 短线路直流融冰装置组成

平波消谐部件对整流产生的谐波进行抑制，使整流产生的谐波满足允许接入电网的规程规定范围。

整流变压器的作用是提供交流/直流的隔离，且可针对不同长度的线路选择相应的电压档位。

整流器通过桥式整流接线将交流电转换为直流电，再通过组合刀闸选择融冰线路的融冰方式，将直流电流通过融冰电缆与线路连接形成直流融冰回路，使输电线路发热，最终实现融冰。风冷系统通过大功率轴流风机将整流器中产生的热量挥发，达到冷却作用。

感应电压抑制部件的作用是针对同塔双回线路融冰时，避免待融冰线路产生的感应电压影响整流器正常整流。

3 装置运行与维护

直流融冰装置中的整流变压器、隔离开关、融冰电缆的运行维护工作与常规设备无太大差异，难点在于整流器及控制保护系统的运行维护。控制保护系统的维护工作涉及设备较多，出现故障的概率也较大，任何故障都可能造成直流融冰装置不能正

常投入运行〔5〕。另外，因为直流融冰装置的特殊性和不常用性，其日常维护工作显得尤为重要。

3.1 直流融冰装置的运行

1)应核查待融冰线路的直流融冰方案(包括融冰线路参数、融冰电流和保护定值的计算、融冰回路设备的通流能力等)，如有不符应重新进行仿真计算并修改融冰方案。

2)根据融冰方案调节整流变压器的档位(采用带整流变压器的直流融冰装置时)。

3)合上二次低压电源，打开整流器的除湿器，根据直流融冰方案设置输出组合隔离开关方式。

4)根据直流融冰方案设置保护定值，并通过急停按钮等进行装置内部跳闸校核及保护输出跳融冰开关传动试验。

5)待融冰线路对侧三相短接，直流装置侧变电站依次合上融冰回路所有隔离开关并进行检查。

6)关闭整流器的除湿器，开启直流融冰装置所有部件的冷却风机。

7)合上融冰电源开关，开始融冰并监视站内融冰回路设备和直流融冰装置运行状况。

8)融冰线路观测人员监视线路的融冰情况并及时汇报。

9)线路一相或两相(两并一串或两相串联方式下)融冰完成后断开融冰电源开关转为热备用。

10)通过输出组合隔离开关进行换相融冰。

11)输电线路三相融冰完成后将融冰电源开关和融冰线路转为检修状态。

12)依次分开融冰回路中所有隔离开关。

13)融冰装置直流输出正负极之间与正负极对地充分放电。

14)对侧变电站拆除三相短路线或分开短路刀闸。

15)融冰完成后直流融冰装置冷却风机继续运行30 min后关闭。

针对移动式直流融冰装置，其运行工作还应包括直流融冰装置输入电缆、输出电缆、内部连接电缆、二次电源电缆以及保护跳闸信号电缆的接入与拆除等。

3.2 直流融冰装置的维护

1)整流变压器、平波消谐部件、感应电压抑制部件、融冰电缆的例行试验。主要包括绝缘电阻测量、工频交流耐压等。

2)输出组合隔离开关及相关隔离开关的检查，包括绝缘电阻测量、工频交流耐压、分合闸试验、电气闭锁(或五防功能)检查等。

3)整流器的年度检查。

通风散热系统及驱潮系统检查:检测风冷系统是否正常工作，能否满足通风散热要求；检查加热驱潮系统在一定温湿度环境下是否正常工作。

控制系统检查:主要是指装置的控制功能是否满足要求。

保护系统检查:主要检查直流融冰装置的过流、过热、风机停风等保护能否正常启动、保护出口是否正确动作等。

绝缘电阻测量和工频交流耐压:检查整流装置的绝缘状况是否合格，防止不必要的高电压破坏。

低压大电流试验:主要是检验装置在额定电流下电路的各个环节与主电路各元器件是否相互协调正常工作，温升是否满足要求。试验原理见图5。

图5 低压大电流试验原理图

空载升压试验:输出电压升至额定电压运行半个小时，检验电路的各个环节与主电路各元器件是否相互协调正常工作。试验原理见图6。

图6 空载升压试验原理图

以6脉波整流器为例，空载升压试验时示波器测量电压波形如图7所示。

图7 6脉波整流器空载升压试验波形图

图7 中从上至下分别为正负极叠加波形(即整流器输出直流电压波形)、正极波形和负极波形。从波形图分析，1个工频周期内，整流器输出有6个脉冲，即整流器工作正常。

4)直流融冰装置的控制系统也应进行定期检查，以免二次控制长时间不带电运行，接线端子受潮锈蚀，导致接触不良，影响直流融冰装置正常投入运行。

5)每年应对变电站融冰电源间隔相关设备进行例行试验，避免融冰时电源不能正常投入，直流融冰装置保护系统在装置年度检查中，也应进行保护出口传动试验，做好相关的二次连接片及转换开关的切换工作，以免造成保护拒动或引起越级跳闸。

直流融冰装置应纳入变电站运行日常巡视检查中。每年融冰期前应对直流融冰装置进行一次全面的检查维护。重点对整流器、控制系统、保护系统进行全面的检查维护工作，以保证直流融冰装置在融冰期安全稳定地运行。

4 结论

直流融冰装置的运行与维护工作十分重要。只有检修人员严格按照要求进行维护和试验，运行人员正确熟练地掌握了直流融冰装置的运行，才能保证在防冻融冰期电网遭遇冰冻灾害的情况下，直流融冰装置能正常快速地投入，确保直流融冰装置安全稳定的运行，提高电网抗击雨雪冰冻的能力。

〔1〕刘泽洪.直流输电线路覆冰与防治〔M〕.北京:中国电力出版社，2012.

〔2〕阮启运，顾雪平，陆佳政，等.湖南电网220 kV线路直流融冰问题研究〔J〕.电力系统保护与控制，2011，39(9): 131-136.

〔3〕陆佳政，蒋正龙，张红先，等.湖南电网2008年冰灾技术分析〔J〕.湖南电力，2008，28(3):1-9.

〔4〕李党学.移动式直流融冰装置的运行维护〔J〕.云南电力技术，2009，37(3):55-56.

〔5〕陆佳政，张红先，李波，等.2008年湖南电网冰灾应用中技术措施的应用效果分析〔J〕.湖南电力，2008，28(3): 10-12.

TM752.5

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1008-0198(2016)01-0025-03

谭艳军(1983)，男，硕士研究生，工程师，研究方向为输电线路防灾减灾技术。

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.01.007

2015-05-21

国家电网公司科研项目(521820150003)

朱远(1988)，男，硕士研究生，助理工程师，研究方向为输电线路防灾减灾技术。