大容量直流融冰兼SVC装置应用研究

【摘要】500kV桂林变电站直流融冰兼SVC装置是目前国内融冰电压最高、容量最大的直流融冰兼SVC装置，本文介绍了桂林变电站直流融冰兼SVC装置应用过程中存在的问题及解决方法，为电力系统中直流融冰兼SVC装置工程设计和施工提供借鉴。

【关键词】直流融冰;SVC;桂林变电站

1.引言

输电线路在冬季覆冰严重威胁电力系统的安全运行。2008年1-2月，长时间、大范围雨雪冰冻天气袭击我国南方，造成电网设备严重破坏、大面积停电事故，给社会经济带来巨大损失。研制性能优良可靠的大功率融冰装置成为电网安全稳定运行的迫切需要。

2.桂林变电站直流融冰兼SVC装置介绍

桂林变电站直流融冰兼SVC装置2010年7月投入运行，采用两台换流变压器带12脉动换流器方式，融冰方式接线图如图1所示，变压器电压为220/35/20.5kV，变压器35kV侧分别接3组滤波电容器组，用于补偿阀组在SVC运行或整流运行时产生的无功和谐波，主要考虑滤除5、7、11次及以上谐波。每台变压器20.5kV侧接120MVar（感性）TCR电抗器或接115MW整流负荷（方式可以切换），SVC模式容量为-60Mvar（感性）～+180Mvar（容性），最大融冰电流4500A，最长融冰距离300km。

图1 桂林变电站直流融冰兼SVC装置融冰方式接线图

3.应用过程中存在问题分析

3.1 方案选定

变电站出线比较复杂，变电站需要融冰的交流线路长度相差远在50%以上，最长出线达300km，这就要求融冰装置容量超过200MW，换流器运行角度相差60度以上。本工程采用了超大容量直流融冰装置的主回路结构设计方案，采用两台三相三绕组整流变压器，每台整流变压器高压侧连接交流220kV母线，中压侧连接交流滤波器，低压侧连接12脉动换流阀。可以满足对超过300km的500kV交流线路进行融冰的要求，且能够长期大角度大电流运行，利用角度调节直流电压，满足不同线路的融冰需要。在2011年1月的融冰实战中，采用500kV施（秉）黎（平）线与黎（平）桂（林）线串联融冰方式，线路长度达337km。

3.2 施工场地场地面积狭小

变电站最初设计未考虑融冰装置的装设，500kV线路正常运行要与融冰母线保持足够安全距离，若重新征地则比较困难。本工程采用紧凑型的布置型式，利用垂直布置融冰母线、特殊设计的母线金具，有效解决了现场场地紧张的问题。

3.3 同杆并架线路融冰的干扰问题

变电站6条500kV出线均为同杆并架线路，同杆并架线路一回运行，一回融冰时，融冰线路受运行线路干扰较大。本项目提出了一种自动切换工频保护定值的方法，利用融冰装置直流回路中直流电流的工频分量ID_fund构成过工频保护，工频保护采用高低两套定值。能够有效判断直流融冰线路是否受同杆并架的其它交流线路正常感应而产生工频分量，从而自动切换工频保护的高、低两个定值，避免工频保护发生误动并且对于单回线路或等效单回线路不降低工频保护的灵敏度。

3.4 直流融冰与SVC模式转换问题

直流融冰模式与SVC模式之间转换若采用常规拆接线方式，一是接线方式复杂，二是需要大量人力。本工程成功解决了研发了融冰模式和SVC模式间的自动转换技术，采用自动控制刀闸方式进行模式转换，转换操作简单，可在五分钟内完成两种运行模式间的平滑转换。

3.5 TCR电抗器的电磁干扰问题

SVC模式下，TCR电抗器功率达240Mvar，对附近金属设备电磁干扰问题较严重，设备运行过程中，TCR电抗器金属围栏感应电压达40V，对人身安全造成一定威胁，后改为防腐木围栏解决了这一问题。由于受场地限制，Y桥阀组水冷系统水冷外冷风机装设在TCR电抗器旁边，由风机外壳两点接地，其外壳与地网之间形成环路产生涡流，接地扁铁温度达100℃，后改变了其接地方式，有效解决了这一问题。建议在工程设计时金属设备尽量远离TCR电抗器，以免其电磁干扰。

3.6 融冰接线时间过长

线路融冰时由于线路两侧操作需要时间，特别是线路停电后融冰线路与融冰管母的连接与拆除时间较长，导致线路从停电到复电时间超过8小时，对系统稳定影响较大。通过加装融冰线路连接刀闸，来进行融冰线路与融冰管母之间进行连接，将融冰接线时间缩短为10分钟，线路从停电到复电时间缩短为4小时，工作效率提高一倍。

4.总结

大容量直流融冰兼SVC装置的投运，提高了电网抵御极端天气灾害的能力，有效地减少低温雨雪冰冻等极端天气灾害造成的电网设备破坏，在2011年初的抗冰保电过程中，先后进行了12次融冰，确保了西电东送北通道的安全，具有巨大的经济和社会效益;该装置平时可切换为静止无功补偿器（SVC），对交流系统无功和电压进行快速、连续的补偿，充分利用用户投资，提高设备的利用率，并可提高变电站500kV母线电压在电网动态过程中的稳定水平。

参考文献

[1]刘彬，莫峻，李海生，谭建成.桂林站静态无功功率补偿装置损耗分析及仿真[J].南方电网技术，2012，6（5）：83-87.

[2]张翔，田杰等.桂林变电站直流融冰兼SVC工程技术与维护说明.

作者简介：李海生（1980—），男，工程师，现供职于超高压输电公司柳州局，从事变电运行管理工作。