中低压输电线路融冰实用技术研究

李宏力

（贵州电网公司 都匀供电局，贵州 都匀 558000）

1 中低压输电线路融冰技术现状

1.1 输电线路融冰回路简介

输电线路融冰回路是指融冰装置输出的融冰母线→融冰线路首端→融冰线路→融冰线路末端的电流回路，如图1所示。

图1 输电线路融冰回路示意图

这是一般意义上直流融冰回路，实际应用时，特别是在110kV及以下电压等级的中低压输电线路中，一般都没有“融冰电源”和“融冰母线”，而是直接通过交流电源用高压电缆与融冰线路直接连接。

1.2 中低压输电线路融冰技术现状

与220kV及以上输电线路不同，绝大多数中低压输电线路都没有专用的融冰电源。在实际工作中，110kV及以下输电线路常用以下方法进行融冰操作：

方法一：人工除冰（木棍、竹杆、滑轮、绳索等）。1km线路大约需要5小时＆10人，而且主要针对10kV和35kV线路。

方法二：采用发电车对线路进行融冰。但由于受到发电车容量和输出电压的限制，一般融冰线路的有效距离在2-3km左右，除了需要花费大量时间进行连接及短接操作外，融冰线路太短也应大大降低了融冰效率。经过实践，用发电车对线路进行1次融冰操作需要花费时间约5小时，如果以1条长度为15km的线路计算，则需要7小时×15/3＝35小时。

方法三：10kV交流电源融冰。就是将10kV交流电源通过电力电缆直接与融冰线路连接。由于电压无法调节，因此融冰线路的长度是固定的，如对于LGJ-185的线路来说，有效融冰线路的长度约30kV左右，线路太短侧融冰电流过大可能发生危险，线路太长侧融冰电流过小无法融冰。

也有将10kV交流电源接入35/10kV电力变压器的35kV侧，从而在变压器的低压侧得到近3kV的融冰电源。

方法四：采用专用10kV交流融冰变压器融冰。该融冰变压器输入电压为10kV，通过无励磁分接开关进行调压，输出侧可以得到1kV、2kV、3kV、4kV和5kV的融冰电源，在一定程度上扩展的融冰线路范围。但存在的问题是：融冰电压的能量（6kV至10kV之间的能量）没有得到充分利用，电压调节范围十分有限，仍然不满足实际需求。

2 输电线路融冰回路存在的问题

通过上述现状分析可以看出，现有的各种融冰方法都存在一定的问题或不足，比较结果如下表所示：

表1 各种融冰方法效果比较表

3 中低压输电线路融冰实用技术研究

3.1 调节融冰电源输出电压实用技术研究

现有10kV交流融冰变压器的输出电压只有1kV、2kV、3kV、4kV和5kV共5个档位，无论是档位数量还是电压调节的精细度都不能满足现场的实际需求，在此基础上进行创新，得到一种“自能式调节融冰电源”（专利号：ZL 2013 2 0443449.6），如下图所示：

图2 自能式调节融冰电源原理图

图3 带自能式调节融冰电源外形图

这种自能式调节融冰电源，在箱体1上设有输入侧高压套管8、输出侧高压套管9、低压套管10、油位计11、有载调压开关2及有载调压开关操作机构3；在箱体1内设变压器线圈5，每相只有1个线圈：二次线圈是一次线圈的一部分，其变比最大值可调节为1；在变压器线圈5上设有105个变压器线圈抽头4，变压器线圈抽头4与有载调压开关2的抽头对应连接；在变压器线圈5上设有两个固定输出抽头6，两个固定输出抽头6之间的变压器线圈5形成固定输出绕组7，变压器线圈5的输入端从输入侧高压套管8引出，变压器线圈5的输出端从输出侧高压套管9引出，固定输出抽头6从低压套管10的A、B、C三相引出，并连接到有载调压开关操作机构3上；有载调压开关2通过水平连杆12和垂直连杆13与有载调压开关操作机构3连接；变压器线圈5结成星形并引出中性点。

该变压器线圈抽头为105个以上，电压从0.1kV、0.2kV、0.3kV等至10kV可连接调节（每个档位之间相关为100V）。每相只有1个线圈：二次线圈是一次线圈的一部分，其变比最大值可调节为1。

该设备采用以自耦变压器的形式将多档位有载分接开关、配电变压器集成在一起，通过变压器输出380/220V的交流电源，使装置自身为有载调压开关操作机构提供能源，从而调节自身的输出电压，不需要外接控制电源，适用于各种不同长度的线路，充分利用了融冰电源的能量，扩展了融冰线路的长度，提高了融冰的工作效率，完全满足中低压输电线路融冰工作的实际需求。

3.2 改变融冰线路等效长度实用技术研究

另外一种方法是在恒定的10kV融冰电源下，通过研制可以改变融冰线路长度的模拟等效装置，以适应不同长度融冰线路的需求。基于这种思想，研制出一种 “自能式融冰电抗器”（专利号：ZL 2013 2 0187304.4），如下图所示：

图4 自能式融冰电抗器原理图

图5 自能式融冰电抗器外形图

这种自能式融冰电抗器，在箱体1上设有输入侧高压套管8、输出侧高压套管9、低压套管10、有载调压开关12及有载调压开关操作机构13；在箱体1内设有三相三柱式的铁芯2，在每柱铁芯2上从外到内分别设有阻抗调节线圈7、变压器初级线圈5及变压器次级线圈6；在阻抗调节线圈7上设有27个电抗器线圈抽头4，电抗器线圈抽头4与有载调压开关12的抽头对应连接；变压器初级线圈5及阻抗调节线圈7的输入端从输入侧高压套管8引出，阻抗调节线圈7的输出端从输出侧高压套管9引出，变压器初级线圈5的另一端在箱体1内部结成星形或三角形，且不引出；变压器次级线圈6的输出端从低压套管10的A、B、C三相引出，并连接到有载调压开关操作机构13上，其另一端在内部结成星形后从低压套管10的N相引出；有载调压开关12通过水平连杆14和垂直连杆15与有载调压开关操作机构13连接；在箱体1的顶部设有油位计11。

该电抗器线圈抽头为27个以上。电抗器线圈抽头与载调压开关的抽头对应连接，不同的电抗器线圈抽头用于改变阻抗调节线圈的匝数，其个数可根据工程实际需要进行增多或减少调整，每个档位相差1Ω。

该电抗器采用将变压器与阻抗调节线圈集成在一起，通过变压器输出380/220V的交流电源，使装置自身为有载调压开关操作机构及有载调压开关提供能源，从而调节自身的输出阻抗，不需要外接控制电源；并通过改变阻抗调节线圈的匝数，使其能输出不同的抗阻值，能够模拟不同长度的线路，充分利用了融冰电源的能量，扩展了融冰线路的长度，提高了融冰的工作效率，解决了在10kV电压下，所有0km以上且因线路长度太短需要串联附加阻抗才能进行融冰的输电线路能够进行融冰操作的实际问题。

3.3 对超长融冰线路的实用技术研究

通过理论计算，我们知道：在10kV交流融冰电压下，其最大输出能量是一定的。例如对于LGJ-185的输电线路，最长的融冰距离为30km，超过该距离后，由于融冰电流太小而无法进行融冰操作。有没有能够在不改变融冰电源最大能量的前提下，又能够延长融冰线路的方法或装置呢？基于这种思想，研制出一种“负阻抗特性的融冰辅助装置”（专利号：ZL 2013 2 0443305.0），如下图所示：

这种负阻抗特性的融冰辅助装置，包括单只电容器1，单只电容器1为6个，所有的单只电容器1均并联在一起，每个单只电容器1都串联有一个投切装置2，所有的单只电容1与投切装置2组成总电容器3；串联在一起的单只电容器1与投切装置2密封在同一油箱4内，投切装置2的操作机构置于油箱4外；投切装置2为单相隔离开关（也可采用真空接触器或真空断路器）。

以导线型号为LGJ-50的输电线路为例来说明一下该装置的设计和运用。根据计算，该导线在10kV融冰电压下，线路超过43km后，需要串联电容器才能够进行融冰操作，当线路长度超过48km后，串联电容器也无法对其进行融冰操作。因此确定串联电容器的长度范围为43－48km，可计算出串联电容器两端电压的变化范围、所需串联电容器的容量、串联电容器在特定容量和电压下呈现的容抗，如下表所示：

表2 阻抗特性的融冰辅助装置设计计算表A

根据上述计算结果，（以三相中的1相为例）可将该串联电容器设计为6个组：

表3 阻抗特性的融冰辅助装置设计计算表B

在现场使用前，需要针对融冰线路的具体情况计算出需要串联电容器的实际使用容量，并将其调节到实际使用容量，然后将装置串联接入线路中，线路的末端W需要三相短路连接，线路的首端A与三相交流融冰电源连接。

该设备将单只电容器与投切装置组合后并联成一个总电容器，通过改变操作投切装置来改变单只电容器的并联数量，从而调节总电容器的容量及输出容抗XC的大小，充分利用了融冰电源的能量，扩展了融冰线路的长度，提高了融冰的工作效率。

4 结语

通过对现有的中低压输电线路融冰现状的调查分析和研究，在此基础上提出了拥有完全自主知识产权的多项中低压输电线路融冰实用关键技术。通过这些实用关键技术的推广应用，解决了中低压输电线路的融冰技术问题，提高了融冰的工作效率。