高压架空线路地线融冰方案研究

高压架空线路地线融冰方案研究

罗嘉文

罗嘉文

（广东天联电力设计有限公司广东广州510600）

摘要：高压架空线路导线的融冰方案已取得较多的实践经验，而地线融冰方案还处于研究试研阶段，地线融冰不少的关键技术需要通过专题试验研究解决。本文依托工程提出架空地线直流融冰过程中地线融冰的接线方案和地线的绝缘方案。

关键词：架空线路；地线绝缘；融冰

0.前言

2009年实施的《重覆冰架空输电线路设计技术规程》总结了国内外重冰线路设计运行经验，提出了重冰线路“避、抗、融、防、改”的五字建设方针。根据规定，重覆冰线路设计应首先采用避冰及抗冰措施，有条件的地方经技术经济比较好，可采用融冰及防冰等措施。线路的避冰应在线路路径选择阶段认真研究、考虑，一旦线路路径确定后，相应的线路设计冰厚就确定了。因此，架空地线防冰措施可从防冰和融冰方面考虑。

一方面，对现已运行的架空线路，由于地线对铁塔的荷载及投资影响较小，可按实际可能出现的稀有覆冰对地线系统进行融冰或抗冰改造，以达到保证线路安全运行的目的。另一方面，对位处重覆冰地区的新建架空线路，为更好地提升线路防止自然灾害的能力，有条件时也需采取有效的融冰措施。可见，如何实现对架空地线的融冰，对整个电网的安全运行有着举足轻重的作用。

1.架空地线直流融冰

1.1输电线路的融冰技术

地线融冰主要是增大地线的传输电流或采用短路电流，将电能转化为热能，达到融冰热平衡而实现融冰，融冰电流和融冰时与各参数之间热平衡关系式[1]如下：

IC2R0t=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5

IC－临界融冰电流；

R0－0℃时直流电阻；

Q1－被融化部分的冰的温度从Te（结冰时外界温度）升温到T0（地线融冰温度）吸收的热量；

Q2－融化冰所需吸收的热量；

Q3－未被融化的冰温度变化吸收的热量；

Q4－地线温度从Te升温到T0所吸收的热量；

Q5－冰表面散失的热量。

当地线上通过的电流I，大于上式计算的临界融冰电流Ic。经过时间t，地线上冰层融化并脱落，达到融冰的目的。

1.2融冰电流计算

地线融冰电流是指使地线上覆冰融化的电流。融冰电流在导线电阻中产生的热量一部分使冰柱的温度上升至熔点，一部分使冰柱融化，一部分损失在从地线表面到冰柱表面的传递途中，还有一部分通过冰柱表面散失，其计算公式[2]如下：

2.地线融冰方案

2.1地线融冰接线方式

地线融冰电压，主要取决于地线绝缘子的污耐压和冰闪电压（包括间隙）。为了满足融冰装置的输出电压小于地线绝缘子的耐压，需研究地线融冰的接线方案。以广西全州六字界风电220kV送出工程为例，该工程沿新建线路架设2根OPGW复合架空地线，分别提出以下3个接线方案：

分析以上接线方案地线融冰过程中融冰电流、电压及容量的计算结果，可得出以下结论：通过接线方案3进行融冰时，流过OPGW光缆的电流较大，已超出光缆的最大载流量，不建议采用。对接线方案1和2，通过OPGW光缆电流及融冰电压均能满足要求，方案成立。为了减少停电融冰的时间以及登塔作业的次数，建议采用接线方案1进行地线融冰，即：并联两根OPGW通过导线形成回路进行融冰。

2.2地线绝缘方案

目前，输电线路架空地线的绝缘方式多为直接接地，为了满足直流融冰的要求，必须对架空地线进行绝缘[3]。

2.2.1地线绝缘子串型

根据《110kV～750kV架空输电线路设计规范》规定：“地线绝缘时宜使用双联绝缘子串”。根据南网《架空输电线路地线覆冰防治工作导则》，地线绝缘时地线绝缘子宜选用复合绝缘子。

2.2.2地线跳线

普通线路的架空地线在耐张塔两侧都是开断接在耐张塔上，无法形成电流通道。在地线融冰过程中，为形成电流通道，需将耐张塔前后两侧的架空地线加装跳线，同时安装支柱绝缘子，以保证地线与铁塔之间有足够的绝缘间隙。

2.2.3引下线夹、接头盒及余缆架

对于融冰区段光缆分盘处安装的引下线夹，均需采用绝缘引下线夹，以实现地线和塔身之间的绝缘。

对于非开断处的光缆分盘处，安装1个普通型绝缘接头盒；对于融冰开断处的耐张塔，安装1个光电分离型绝缘接头盒，即电分离光不分离。此外，为实现OPGW光缆与杆塔之间的绝缘，余缆架亦需采用绝缘余缆架。

2.2.4融冰接地刀闸

根据南网地线融冰导则，在雷雨季节来临前，宜每隔20～30km选择一基杆塔接地或恢复地线逐塔直接接地方式，地线在变电站终端塔处也应接地。

3.结束语

为了应对越来越频繁的冰灾对电力系统基础设施的严重威胁，国内电力企业和科研单位积极开展了电网防冰融冰技术的研究。导线的直流融冰技术在我国2008年南方电网冰灾后得到长足的发展，众多的研究机构和生产运行单位开展了此项技术的研究，取得了成果并广泛应用于交流110～500kV的架空输电线路上。对地线的直流融冰，仍需各科研单位不断进行探索和创新，才能满足电网线路运行安全性的要求。

参考文献：

[1]中国南方电网，电网防冰融冰技术及应用，中国电力出版社

[2]许树楷，南方电网直流融冰方案仿真研究，南方电网技术

[3]张迅，直流融冰技术在架空地线上的应用与研究，贵州电力技术