直流融冰装置在500 kV 变电站的应用

陈鑫

(南方电网超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655000)

0 前言

随着电网迅速发展，连接覆冰地区的高压、超高压输电线路的范围越来越广，覆冰造成地区电网受灾的可能性越大，冬春季的覆冰已对电网的安全稳定运行造成严重影响［1－3］。为解决输电线路覆冰给电网带来的严重影响，对输电线路融冰进行了大量的仿真分析研究，并在主网架通道上变电站加装直流融冰装置，通过线路带大电流等现场试验，达到了预期的融冰效果，解除了线路的覆冰影响，在变电站具有广泛的应用空间［4］。本文主要对直流融冰装置在500 kV 变电站的实际应用中存在的问题进行分析，并提出整改防范措施。

1 直流融冰装置配置

直流融冰装置利用直流短路电流在导线电阻中产生热量使覆冰融化。其能够调节直流电流输出大小，对不同线径和长度的线路采用不同融冰电流，融冰时对系统冲击要小。直流融冰装置的电源经2 台135 MVA 容量的换流变取自变电站220 kV 系统。滤波支路接入换流变中压绕组35 kV 侧，滤波电容器6 组，总基波补偿容量180 Mvar。

2 直流融冰装置的融冰接线方式

方式一:每次对三相交流线路的其中两相进行融冰。一相与融冰装置直流电压的正极相连接，另外一相与融冰装置直流电压的负极相连接［5］。对A、B 相融冰时合上极隔离开关DC4501、DC4503。(以图1 接线为例)

方式二:每次对三相交流线路的三相进行融冰。一相与融冰装置直流电压的正极相连接，另外两相与融冰装置直流电压的负极相连接［5］。对A－BC 三相融冰时合上极隔离开关DC4501、DC4503、DC4504，见图1.

图1 500 kV 变电站直流融冰装置接线示意图

3 应用中出现的问题

冬季主网架经受低温冰冻极端天气考验，融冰装置发挥了重要的抗冰作用。个别变电站一天之内可能需要对多条交流线路进行直流融冰，以保证线路在冰期的安全。融冰装置运行方式和运行工况复杂，频繁启动导致融冰装置运行风险更高。

1)直流选相刀闸是线路融冰过程中操作最频繁的设备，不仅需要承受高达4 500 A 的融冰电流，而且在对不同交流线路融冰过程中需要多次频繁切换相别。对于一条覆冰线路的融冰需要2－4 小时，融冰选相刀闸发热较为严重。

2)在直流融冰的零功率升流试验、线路融冰过程中，由于频繁承受谐波和操作过电压，而且运行时间长，换流变阀侧交流PT、CT 存在损坏的风险，目前为止罗平站阀侧交流PT、桂林站阀侧交流CT 出现过设备损坏。

3)线路融冰过程中，由于解闭锁次数多，承受融冰额定电流的时间长，连续大电流运行中晶闸管的电压耐受能力降低，容易出现损坏，若无足够备件，将影响线路融冰工作，导致线路长时间无法正常运行，需要被迫改变运行方式及潮流。

4)直流融冰装置运行中，会产生大量奇次谐波，尤其是5、7 次谐波，需要在解锁前投入5、7 次滤波电容器组，解锁后随电流上升需视谐波状况再投入11 次谐波，因此大量无功的涌入会对站内500 kV、200 kV 母线电压造成影响，在提前投入抵抗的情况下，仍容易出现母线越限情况。

5)融冰装置对某些特定参数的线路融冰时出现谐振过电压损坏设备。黎平融冰装置在对500 kV 施黎甲乙线采用1－1 方式融冰过程中，发生6 次谐振过电压，损坏直流侧刀闸、分压器及避雷器。

4 直流融冰装置运行优化

1)优化融冰启动操作流程，减少对直流选相刀闸的切换次数，优先采用1－1 方式融冰，并使三相直流融冰选相刀闸动作次数基本相等;在线路融冰过程中，尤其是长时间保持大电流流过刀闸时，需加强对融冰选相刀闸的红外测温工作，及时发现异常发热。

2)按照线路融冰要求的投切策略进行投切，需手动投入的滤波器应严格按运行规程执行(投入时先投低次滤波器，退出时先退高次滤波器)，防止谐波过大损坏PT 和CT 等设备;紧急情况下可以拆除阀侧交流PT 的电气连线、阀侧交流CT的电气连线。大电流(50%额定电流以上)线路融冰时应监测PT 电压、CT 电流，分析谐波的影响。必要时更换抗谐波能力强的PT、CT 设备。

3)检查并确保阀组晶闸管击穿检测回路正常、晶闸管冗余数足够。

4)在投入滤波电容器组前，对于母线电压偏高的送端变电站，投入母线上所有低压电抗器，切除所有低压电容器;对于母线电压偏低的受端变电站，在投入滤波电容器组后视母线电压升高情况合理投入低压电抗器。

5)对发生过谐振过电压的线路采用1－2 方式融冰，或者1－1 方式融冰时操作对站线路融冰短接刀闸使非融冰的悬空相断开。

5 结束语

随着电网建设的大力发展，冬季发生低温冰冻极端气候时，对电网的危害就显得更加严重。直流融冰装置已在现实中得到广泛的应用，并取得了较好的融冰效果，保障了线路在冰期的安全，起到了稳定电网运行的作用。本文对直流融冰装置在500 kV 变电站实际应用中出现的问题情况进行了分析，并提出了相应的预防改进措施。

［1］马晓红，赵立进，等，直流融冰技术在贵州电网的应用［J］.南方电网技术，2009，3 (5):107－110。

［2］赵国帅，李兴源，傅闯，等.线路交直流融冰技术综述［J］.电力系统保护与控制，2011，39 (14):148－152.

［3］傅闯，饶宏，黎小林，等.直流融冰装置的研制与应用［J］.电力系统自动化，2009，33 (11):53－56.

［4］陈彦州，王奇，蔡延雷，等，南方电网主网架直流融冰工作流程与融冰效率研究［J］.高压电器，2013，49 (6):86－91.

［5］姚志清，刘涛，张爱玲，等.直流融冰技术的研究及应用［J］.电力系统保护与控制，2010，38 (21):57－62.