直流融冰装置操作及原理探讨

王 伟（安徽省电力公司检修公司，安徽铜陵244000）

直流融冰装置操作及原理探讨

王 伟（安徽省电力公司检修公司，安徽铜陵244000）

结合500kV官山变电站固定式直流融冰装置运行及融冰情况，简要介绍直流融冰装置的工作原理及操作。

直流融冰工作原理；操作

1 引言

500kV官山变电站直流融冰兼SVC装置于2015年9月投运，其融冰模式额定容量为100MW，融冰额定输出直流电流为5000A，直流额定电压为20kV，可满足300km的输电线路融冰需求。平时作为SVC装置（静置无功补偿器）运行，可以进行无功补偿，实现-120MVar～+180MVar无功连续调节，能抑制暂态过电压，改善电能质量。阻尼系统低频振荡，提供系统稳定极限和输送能力。直流融冰兼SVC装置配置多模式切换闸刀，改变主电路拓扑结构，可重构直流融冰/SVC模式。遭遇冰雪灾害天气，可快速构建成输电线路直流融冰装置，对输电线路进行快速融冰，提高输电线路抗击冰雪灾害的能力，保证电网安全运行。

1.1 基本原理

直流融冰装置其直流融冰电源由变电站35kVIII母线提供交流电源，通过主电路6脉动相控整流电路，以定电流控制作为主要控制手段。直流融冰装置对三相线路采用的融冰方式为：

图1 直流融冰示意图

将需要融冰的运行线路改为冷备用，将线路对侧三相短接，本侧线路三相通过导线分别接入融冰母线，通过三相线路的自动切换装置，由控制装置自动切换将线路连接到换流阀，通过换流阀将交流电变为直流电后，以输电线路的导线作为负载，使较大的直流电流流过输电线路，从而保证每相线路均衡融冰。通过三相线路的切换开关的不同组合，可实现融冰线路一进一回和一进两回融冰。这种融冰方式的特定是每相线路融冰程度均衡，不会产生三相导线的张力差并对杆塔造成影响。对于特定融冰线路，直流融冰装置输出事先设定的恒定直流融冰电流，对不同线路融冰可以设定不同的融冰电流定值。

1.2 工作原理

直流融冰装置采用可控整流方式，由运行人员设定电流升降速率变化至预定电流定值，换流触发控制中的阀组控制接收到电流指令，产生alpha指令，控制脉冲发生器接收到alpha指令，将其转换成120°宽的控制脉冲，送至VCU，由VCU将控制脉冲变为触发脉冲，送至晶闸管实现触发。可控整流方式可实现零起升流，对电网和融冰设备冲击很小，对不同线径和长度的线路可以通过调节，提供不同强度的融冰电流，适应性较好，需要的倒闸操作少。35kVIII母线上安装了滤波装置，主要考虑在融冰过程中产生的奇次谐波 （以5次、7次、11次谐波为主）。

1.3 融冰方式

直流电压为两相（正极、负极），需融冰的线路为三相（A、B、C相），如何将两相电源转化为三相线路融冰？解决方法有两种：一相悬空，融两相，即“方式1-1”同一时间进行两相线路融冰，两相线路串联，一相接融冰输出正极，一相接融冰输出负极。具体分3种接法：A+B-、B+C-、A+C-。

图2 直流融冰装置设置的融冰方式1（A+B-）

两相并列与另外一相融冰，即“方式1-2”，同一时间进行三相线路融冰，三相线路采用两并一串的接法，即一相接正（负）极，另两相接负（正）极。具体分2种接法：A+BC-、AB+C-。

图3 直流融冰装置设置的融冰方式2（A+B C-）

在实际融冰工作中，由于天气湿度、温度、风速以及导线的覆冰厚度等不确定因素较多，本站采取的是“顺控模式”下的手动操作。通常采用手动模式加现场观察线路重覆冰区，覆冰掉落情况的方式进行线路融冰工作。

2 融冰方式实践

2.1 用“方式1-1”加“方式1-1”融冰

2015年12月15日，官山变先后对2条500kV线路和2条220kV线路进行了直流融冰工作。以500kV山沥5366线为例：当时环境温度为-5℃，湿度为90%，导线覆冰厚度为10mm，线路长度131km，融冰前控制冷却水电导率小于0.2us/ cm，以3000A的融冰电流用“方式1-1”对A-B相采用“升降速率”为800A/min设置，并解锁晶闸管阀。控制室与现场随时保持联系，25min后，现场反应融冰效果不明显。后台随即将融冰电流按照“升降速率”800A/min由“3000A”升至“4000A”。15min后A、B两相线路覆冰全部掉落，线路测温A、B两相分别为21℃、22℃。然后再用“方式1-1”对B-C相进行直流融冰，参数为 “升降速率”800A/min由 “0A”-“4000A”，历时40min C相线路覆冰全部掉落，线路测温B、C两相分别为32℃、21℃。B相通过4000A电流55min，温升接近37℃。而融冰方案规定导线温升达到36℃时，需终止融冰，实际融冰过程中温升已达到安全临界值。整条线路全部融冰时间为80min。

2.2 用“方式1-2”加“方式1-1”融冰

通过对融冰方式、覆冰全部掉落时间、导线温升情况进行综合分析。在接下来对220kV线路融冰时，采用了“方式1-2”加“方式1-1”的融冰组合方式，实践证明该方式可以有效缩短融冰时间、控制导线温升、提高融冰效率。

以220kV官徽4D81线为例：该导线为4*JLHA2-400（四分裂导线），线路全长137.226km，当时环境温度为-5℃，湿度为90%，导线覆冰厚度为12mm，以3900A的融冰电流用“方式1-2”对A、B、C相采用“升降速率”为800A/min设置，并解锁晶闸管阀。此时B、C相并联再与A相串联，控制室与现场随时保持联系，25min后，A相线路覆冰全部掉落，B、C相线路覆冰部分脱落。线路测温B、C两相温度分别为17℃、18℃。A相为25℃。然后用“方式1-1”对B、C相融冰，20min后B、C相线路覆冰全部脱落，测得B、C两相线路温度分别为26℃、29℃。整条线路融冰历时45min。

表1 融冰电流范围

从表1中可以看出虽然5366线和4D81线参数相差较大，但在实际融冰过程中，关键参数例如：线路长度、导线类型、晶闸阀输出直流电流、升降速率都相差无几，但融冰效果和融冰线路温升程度及融冰时间却相差很大。

3 结束语

直流融冰装置采用了大功率的可控晶闸管及水冷技术，调节范围快，可长期大角度大电流运行。安全性高，控制灵活，保护完备。作为华东电网首套直流融冰兼动补装置在官山变的投入运行，为超高压线路应对极端气候提供了强有力的应急手段。

在融冰工作过程中，结合融冰实际操作经验，已经充分说明了使用融冰“方式1-2”加“方式1-1”的组合方式进行融冰，能有效的避免由于温升过大对融冰线路造成的安全运行威胁，同时大大缩短了融冰时间，并且能够更加有效的进行融冰。对于500kV及以上的线路而言，大电流直流融冰技术具有很好的推广意义和实用价值。随着华东电网的高速发展，在不久的将来必将陆续有直流融冰兼动补装置投入运行，本文对直流融冰装置的基本原理、工作原理及实践操作方面进行了探讨，为直流融冰装置在华东电网的推广应用提供一点参考。

[1]南方电网技术研究中心.南方电网融冰技术及应用研究方案报告.

[2]华东电网直流融冰兼动补装置调度实施方案.

[3]谢惠蕃，王海军，卢志良.可重构SVC兼直流融冰装置及其应用[J]电网技术，2011，35（增刊2）：843～849.

TM75

A

2095-2066（2016）24-0081-02

2016-5-17

王 伟（1973-），男，安徽人，高级技师、助理工程师，本科，主要从事变电站运维工作。