±500kV同塔双回直流输电架空地线融冰时抑制直流感应电压研究

（辽宁荣信兴业电力技术有限公司，辽宁鞍山 114018）

0.引言

南方电网某±500kV同塔双回直流输电线路全长1221.7km（折算成同塔双回长度）[1]，线路输送容量为6400MW，额定电流3200A[2]。站内装备有1套12脉直流融冰装置，额定直流电压±20kV，额定直流电流1500A，额定直流输出功率60MW。该装置可对架空地线、光纤复合架空地线（Optical Fiber Composite Overhead Ground Wire, OPGW），接地极进行融冰作业。

由于采用同塔双回形式的线路导线间的距离较近，则运行线路会在停运的待融冰线路上产生感应电压，该感应电压过大会导致融冰装置无法正常运行[2-3]。为保证融冰装置能够可靠工作，对该感应过电压对融冰装置的影响进行分析，并提出相应的抑制措施。

本文以现场的感应电压作为数据来源，按照实际±500kV线路参数搭建PSCAD仿真模型，通过分析现有避雷器过电压保护的不足，提出了并联高压电阻器抑制感应电压的措施。

1.计算方法

1.1 系统参数

仿真研究以±500kV同塔双回线路的普通架空地线融冰为例，将该地线平均分为12段，每3段并联为1次融冰，具体参数如表1所示，接线如图1所示[4]，线路的杆塔和极线布置方式如图2所示[4]，即I回上＋、下－，Ⅱ回上－、下＋。

图1 3段并联融冰示意图

图2 直流线路杆塔和极线布置示意图

1.2 架空地线感应电压分析

采用一回停运、一回以双极大地回线方式运行时，停运回路地线改为全绝缘运行方式，停运的直流输电线路及融冰地线上均存在感应直流电压，该直流电压通过线路选择隔离刀闸接入直流融冰装置，如果该直流电压过高，则会影响融冰装置的正常运行。

由于运行的一回直流线路中交流分量很小，因此在停运的一回线路及地线不接地的情况下，感应电压主要是静电耦合电压，该电压主要由极导线间的互阻抗和极导线对地的自阻抗决定，通过仿真在停运回路两极线上耦合的电压能达到56kV[2]。

2.感应过电压避雷器保护和预防措施

2.1 感应过电压避雷器保护

目前在融冰装置正、负极线上安装避雷器。避雷器保护电压设置原则为大于融冰装置额定运行电压，小于融冰装置换流阀过电压保护值，图3虚框中F1和F2为避雷器安装位置。

图3 融冰装置F1和F2为避雷器安装位置图

该方案可以有效保护极线上的设备避免因为静电耦合电压而损坏，具有安装简单，费用低等优点，但其只能将感应电压限制在某一固定电压以下。现场极连接后感应电压可达-41kV，最终将电压钳位在-25kV，表明线路上的感应电压建立时间短，电压限制能力有限，如图4所示，该电压依然超过融冰装置的额定运行电压。

图4 极连接后正极感应电压波形图

2.2 并联高压电阻器抑制感应电压

由于避雷器限制感应电压能力有限，因此提出在融冰装置安装处制造一个高阻接地点，使得融冰线路具有了一个接地钳位点，此种方式可大幅降低直流感应电压，使其不影响直流融冰装置启动。图5虚框中中R1和R2是带直流断路器接地电阻加装位置。

图5 融冰装置R1和R2为接地电阻安装位置图

融冰装置通过极连接隔离刀闸Q3和Q4连接到地线融冰线路前（见图5），控制闭合高压电阻R1和R2的断路器Q6和Q7，在极连接隔离刀闸闭合后，融冰线路上的感应电压通过R1和R2放电，当感应电压降到不影响直流融冰装置启动的值后，控制断开R1和R2的断路器Q6和Q7，同时融冰装置迅速启动，融冰装置启动后通过导通的晶闸管钳位融冰线路电压。

该种方式具有结构相对简单，投资较少，安装时间较短，抑制直流感应电压能力强，接地电流大小和持续时间可控等优点，根据现场实际情况选择合适的电阻值，使得产生的接地电流不影响人员安全、融冰装置及其附属设备的运行，图6是R1和R2为100Ω时融冰装置处直流感应电压和接地电流的PSCAD仿真波形，其中U1和U2为正、负极感应电压，I_R1_Curr和I_R2_Curr为流过电阻R1和R2的直流电流。

图6 接地电阻为100欧姆的PSCAD仿真波形

仿真结果表明直流感应电压可以在100ms内被降低到融冰装置直流额定电压以下，同时接地电流也被控制在不影响融冰装置运行的范围内。

3.结论

采用避雷器限制融冰线路感应电压的能力和效果有限。

仿真结果表明加装带直流断路器的接地电阻，能够迅速的将融冰线路的感应电压降至融冰装置直流额定电压以下，不影响融冰装置的启动和运行，接地电阻投入和切除可控，通过配置接地电阻的阻值可以限值接地电流的大小，并且安装方便灵活。