特高压输电线路直流融冰变流系统设计王东栋

特高压输电线路直流融冰变流系统设计王东栋

王东栋1郑伟2黄梅1

（1国网河南省电力公司检修公司河南省郑州市450000；2国网河南省电力公司河南省郑州市450000）

摘要：随着我国电力系统的逐渐发展和进步，我国的特高压正输电线路在不断的推广和建设中，所以特高压输电线路的抗冰融冰也逐渐成为电力企业所研究和探讨的重点内容。而根据特高压输电线路本身性质进行分析，其不单单具有线路粗的特点，且线路的长度也相对较大，这样的线路需要更大的电流装置容量，因此一直成为了电流融冰学所研究和探讨的重点问题。本文将针对特高压输电线路的本身特点进行分析，从而对直流融冰方法进行介绍，使得使得特高压输电线路被合理的划分，划分的过程中选择重覆冰区的线路段，在此位置设置直流融冰点以及短路点。这样可以使得融冰装置的容量被大幅度的降低。本文将对特高输电线路的直流融冰变流系统的设计进行探讨，望给相关的从业人员提供帮助。

关键字：特高压；输电线路；直流融冰；变流系统；设计

1前言

改革开发以来我国各行行业都有了突飞猛进的发展，这也大大的促进了我国经济的进步，而在电力行业中500KV的输电系统使得我国的电力系统的运行和发展都得到了一定的保障。但是，随着经济建设的逐渐发展，我国的用电需求也和我国的能源拥有现状相互矛盾，虽然我国的幅员辽阔，各个种类的资源分布十分广泛，但是大部分的能源都在我国的中东部地区所聚集，也是我国经济发展的重点区域。但是我国的能源需求中心处于我国的中心地带，此外，在我国的北部分布着煤炭资源，而水资源也分布在西南部分，所以，对于这些需要发展的地带，500KV的输电系统难以达到。即便实现了远距离的运输，其线路的长度过大，致使大容量的输送能力不足，者使得我国的资源出现严重的制约。[1]因此，我们需要提升电压的输送等级，所以，特高压输电线路在我国的发展也得到了越来越广泛的应用。

2特高压输电线路的输送分析

对特高压输电线路的特点进行分析可以发现，特高压输电线路不单单具有较高的电压等级，且在实际的输送中也可以提供较大的输送容量，且往往特高压电路的输送距离也十分远。特高压的输送区域一般所遇到的地理和气候条件比较恶劣，多在海拔差距大，且气温跨度大的区域。所以，在线路的输送过程中难免会出现一定的安全隐患，这些安全隐患使得电力的输运产生了很多危险事故，一些雷电以及暴雨等自然天气的影响使得我国的特高压输电线路的稳定运行受到了严重的制约。在众多的特高压输电线路的危害中，冰灾危害所带来的线路故障和运输安全尤为明显。[2]在我国的08年所发生的雪灾中，不单单使得南方地区的居民受到严重的影响，还使得我国的国民经济等受到了严重的损失，而在这场灾难中，我国的电力线路输运也受到严重的影响，南方的电网线路则直接瘫痪。所以，我们需要加强对特高压线路的防冰处理措施，从而使得我国的电力防御部门更好的应对冰灾，保护我国的特高压电网可以正常运行。经过对特高压的冰灾危害研究可以发现，当特高压线路出现冰灾时，我们可以利用直流融冰的办法使得冰灾的危害降低，而这种直流融冰的手段不单单在实施的过程中比较安全可靠，且实施起来也十分的安全。若想同样达到融冰的效果，根据研究发现，利用直流电比利用交流电所需要的电流要小很多，这也使得直流融冰的措施在特高压线路溶冰中得到了较好的应用。这种措施不单单在安全性还是在经济性进行考虑均具有较好的使用优势。[3]

3特高压输电线路的直流融冰的系统分析

3.1分段的直流融冰原理分析

一般来说，在特高压的线路输送中比较常用的导线有以及等。这些常用的导线不单单有较粗的直径，且导线的线路也较长，在进行线路的冰灾融冰中具有较好的使用优势。当导线出现冰灾需要融冰时，往往不需要对整个导线的线路进行融冰的处理，仅仅需要确定导线的实际被覆盖的冰区，并在此处进行融冰处理，若对整个导线进行融冰则将使得线路的热损耗加大，融冰的成本变大。为此，在实际的融冰操作中，往往需要进行分段式的融冰，也就是需要把特高压输电线路进行分段处理，而实际的每条线路的融冰装置则可以根据实际需要的容量来进行确定。[4]在每个需要融冰的线路段落中需要对融冰进行起始位置的融冰直流输出，并在分段的线路中使得高压的短路开关被接入，在融冰中，则可以借助融冰的高压短路隔离开关实现融冰线路的短路连接。比如，若线路的长度为1000米，我们可以把该线路分成10个段路，每个段路的线路的长度在100米，融冰时可以采用串联的方式也可以采用两并一串的方式。由于线路的融冰装置的容量比较大，根据我国的线路融冰技术的安全条例，需要把特高压线路的融冰装置建设在临近的变电站内，且需要保障变电站的电压在220KV以上。

3.2线路中的直流融冰的系统结构分析

以型号的导线进行分析，该导线若想实现融冰的操作，其在实际中所需要的融冰电流为12KA。为了实现线路的融冰，需要较大的融冰直流电流，因此若单单使用一台6脉波整流器，会导致输电线路的电流出现较大的谐波畸变。如在融冰的过程中，保持融冰的整流器在大电流的输出下保持一定工作温度，需要采用水冷的方式，但是这种方法不单单会使得整个工程的造价成本升高，还会使得线路的维护结构和控制难度提升，一方面使得设备的维护难度增大，另一方面还会使得设备的安装调试工作流程变得复杂。因此，实际的作业中，往往使用风冷冷却的方式，来使得直流融冰系统保持在工作温度，从而使得融冰冷却系统的可靠性大大提升。但是这种冷却方式需要2KA的电流。为此，我们可以采用多台整流器共同作业的方式，来时的多脉冲波实现大量的电流输出，最终控制单台的整流器可以实现2KA直流电流的输出。我们可以按照以下的方式设计特高压输电线路的直流融冰变流系统，使得变流的部分分为24个脉波的整流结构。这种整流的结构往往使用过整流的变压器以及整流器两者所组成的。其中线路了的整流部分是通过12脉波的两套整流器经过并联处理运行的，而在其中的每一个整流器均是通过整流变压器来对线路提供电源。若特高压输电线路的额定电流是12KA则可以设计两套24脉冲波的变流系统，并使得两者相互并联，而在每一套的脉波变流系统中主要依靠12脉波整流器等相互并联组成，而其中的12脉波整流器则是通过两个6脉冲整流器所并联构成的，这种设计大大的简化了线路中的整流器的设计，从而使得特高压融冰系统的故障概率大大降低。

4结语

综上所述，本文对特高压输电线路直流融冰变流系统的设计进行分析，首先对特高压输电线路的直流融冰变流系统的特点进行分析，在设计中我们可以在特高压输电线路中采用分段直流的融冰方法，使得线路的冰灾隐患降低，这种直流融冰技术不单单可以使得融冰装置的容量减低，还会减少融冰装置的占用体积。而在使用直流融冰变流系统的设计中采用24脉波整流变压器的设计方法，会实现降压后的整流器的科学供电，从而使得线路中的谐波被有效的消除。而整个变流器的系统则是采用的多台整流器的并联输出操作，使得整个特高压线路的整流器的设计更加简化。为了使得整流器在适宜的温度下运行，往往采用的是风冷冷却的方式，减少了冷却的成本，提升了直流融冰的经济价值。特高压输电线路的运行安全性和稳定性对于我国电力的供应至关重要，为了更好的避免冰灾的隐患需要不断的优化特高压输电线路直流融冰变流系统的设计。

参考文献：

[1]陆佳政,朱思国,李波,方针,张红先.特高压输电线路直流融冰变流系统设计[J].电力系统保护与控制,2014(11):124-129.

[2]罗日成,潘俊文,刘化交,邹德华,俞乾.超/特高压输电线路带电直流融冰方法[J].中南大学学报(自然科学版),2016,47(5):1551-1558.

[3]韩浩.直流融冰架空地线行波故障测距方法研究[D].山东理工大学,2016.

[4]陆佳政,谭艳军,李波,方针,张红先.特高压直流输电线路分段直流融冰方案[J].高电压技术,2013,39(3):541-545.