配網(wǎng)交流融冰方式的應(yīng)用探討

配網(wǎng)交流融冰方式的應(yīng)用探討摘要：粵北地區(qū)位于南嶺山脈，受地形影響造就其配網(wǎng)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)分布面廣、支線眾多、線型復(fù)雜的特點(diǎn)，架空線路多經(jīng)過容易覆冰的高寒山區(qū)，其供電可靠性尤為重要。一旦因線路覆冰造成倒桿斷線，將嚴(yán)重影響人民的正常生產(chǎn)和生活用電，是冰災(zāi)防治工作的難點(diǎn)區(qū)域。本文比較當(dāng)前交直流融冰方式的優(yōu)劣，提出一種易于實(shí)現(xiàn)、成本較低，適用于小范圍配網(wǎng)的融冰的方法，對融冰電流進(jìn)行計算分析，并通過選點(diǎn)融冰試驗(yàn)，證實(shí)這種方法的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：配網(wǎng)結(jié)構(gòu)；交流融冰裝置；融冰電流每年寒冬季節(jié)，粵北高寒山區(qū)電網(wǎng)線路都不同程度地遭受雨雪的冰凍災(zāi)害的影響，造成了不少損失，尤其是2008年年初那場冰災(zāi)，由于影響范圍廣，持續(xù)時間長，使得電網(wǎng)系統(tǒng)遭受了史無前例、極其嚴(yán)重的破壞。不少桿塔線路承受不起厚重的覆冰，紛紛發(fā)生倒桿斷線，災(zāi)后重建工作更是耗費(fèi)大量人力物力。目前電力系統(tǒng)抗冰技術(shù)以電流融冰為主，融冰研究的重點(diǎn)集中在主網(wǎng)，對配網(wǎng)系統(tǒng)融冰的研究較少。配網(wǎng)線路點(diǎn)多面廣，所處地形和氣候條件惡劣，現(xiàn)有的電流融冰技術(shù)很難全方位應(yīng)用于配網(wǎng)抗冰，不少地方的配網(wǎng)抗冰還是以人工除冰為主，效率低、安全隱患大［1］。針對上述問題，文中通過比較交直流融冰的特點(diǎn)，提出了一種用于配網(wǎng)融冰的固定式交流融冰方法，以完善充實(shí)當(dāng)前融冰方式。1配網(wǎng)線路交直流融冰比較分析當(dāng)前配網(wǎng)線路融冰方式主要分為交直流融冰兩大類別，直流融冰細(xì)分為固定式直流融冰裝置、車載式直流融冰裝置、便攜式直流融冰裝置；交流融冰分為固定式融冰變壓器、發(fā)電車交流短路融冰。其中固定式直流融冰裝置操作便捷、融冰能力強(qiáng)，融冰范圍可調(diào)［1］，劣勢是投資大，占地多，不適宜配網(wǎng)操作；車載式直流融冰裝置融冰范圍可調(diào)，劣勢是裝置不穩(wěn)定，準(zhǔn)備工作耗時，諧波大，需要10kV電源；便攜式直流融冰裝置操作方便、靈活，不受電源限制，劣勢是融冰范圍小于400米；固定式融冰變壓器是具有融冰能力強(qiáng)，融冰線路長度分級可調(diào)，可以用于多條線路融冰，劣勢是投資大，占地多；發(fā)電車交流短路融冰操作方便、靈活，不受電源限制，劣勢是融冰線路長度固定，不適宜車輛無法到達(dá)的地區(qū)。綜合上述配網(wǎng)融冰應(yīng)以交流融冰方式為主，但是兩種交流融冰的方式都存在明顯的弊端，如果取長補(bǔ)短，介于兩者之間的融冰方式將是未來的主流。2配電變壓器交流短路融冰2.1融冰方式簡介配電變壓器交流短路融冰方法就是因地制宜、就地取材利用10kV主干線路（或支線）串接10kV/400V的配電變壓器，為融冰線路提供400V的融冰電壓，在線路末端進(jìn)行三相短路，如圖1所示。圖1配電變壓器交流短路融冰原理這種方式需要通過配變?nèi)萘?、線型以及融冰電流大小來確定融冰的線路長度，并在前期做適當(dāng)?shù)呐渚W(wǎng)改造，在設(shè)定位置安裝開關(guān)、刀閘［2］其結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示。在達(dá)到啟動條件后對線路停電并在融冰線路末端進(jìn)行三相短接，合上固定式融冰裝置開關(guān)及刀閘，即可實(shí)施交流融冰。

■id截:￥圖2融冰變壓器臺架示意圖圖3短路點(diǎn)刀閘安裝示意圖2.2短路點(diǎn)確定10kV配變將10kV架空線路降壓，由系統(tǒng)提供的電源可視為無窮大，短路阻抗視為零，融冰線段的短路電流由所融線路的長度（阻抗）決定。選取配網(wǎng)較為常見的線徑為LGJ-50架空線路以及配變?nèi)萘繛?00kVA進(jìn)行計算[3]配變?nèi)萘繛?00kVA的額定電流為

線徑為LGJ-50架空線路熱穩(wěn)定限流值查得為182.75A。根據(jù)兩者這比，確定最高短路電流不超過144.3A為宜，將短路電流代入短路點(diǎn)計算公式，可得距離短路點(diǎn)的長度。短路點(diǎn)計算長度為、函川-'■一變壓器低壓側(cè)額定電壓3—單位長度線路阻抗值4（注：線徑為LGJ-50架空線路每公里阻抗值按經(jīng)驗(yàn)選擇為0.7379Q/km。）實(shí)際案例計算校核以110kV大橋站10kV三元線為例，由10kV紅云新村公用臺變供電，通過架設(shè)低壓導(dǎo)線在三元線#84桿接入380V電源，在三元線#107桿短接，采用低壓電源對中壓線路進(jìn)行升溫的方法融冰。#1-#82桿為LGJ-120線路，#84-#107桿LGJ-50線路，10kV紅云新村公用臺變額定容量為200kVA；在試驗(yàn)前僅對電網(wǎng)做了簡單的改造，分別增設(shè)了一臺低壓融冰開關(guān)、一把電源刀閘以及一把短路刀閘?！臁霱圖4三元線#84桿-#107桿線路融冰示意圖3.1短路電流計算依據(jù)2.2可算出#107桿處短路電流

其中，每兩基桿段線路長度按經(jīng)驗(yàn)平均值80米/桿計算。3.2短路電流校核110kV大橋站10kV母線三相短路電流為二10784A，系統(tǒng)阻抗為z.-一-2.皿】10JTxl禎&10kV紅云新村公用臺變額定容量為200kVA，變壓器阻抗為按平均值80米/桿、線徑為LGJ-50架空線路每公里經(jīng)驗(yàn)阻抗為0.7379Q/km、線徑為LGJ-120架空線路每公里經(jīng)驗(yàn)阻抗為0.408Q/km計算［5］線路阻抗為WS0十八十…八,卜sm、工一—x0.40SM頊EDLGJ-120線路阻抗,項(xiàng)〔"大）、mgLGJ-50線路折算一次側(cè)阻抗?10kV側(cè)短路電流為400V側(cè)短路電流為上述短路電流校核誤差不大，計算結(jié)果未超出融冰線徑、配變的繼電保護(hù)整定值及允許容量的限額，可以得出短路點(diǎn)安裝位置選點(diǎn)應(yīng)該沒有問題。3.3融冰試驗(yàn)向配調(diào)申請將110kV大橋站F1210kV三元線#83桿83T1開關(guān)至#108桿108T1開關(guān)段線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)冷備用后，合上#107桿107T01刀閘(短接刀閘)、#84桿84T01融冰刀閘(融冰電源刀閘)后合上110kV大橋站F1210kV三元線紅云新村公用臺變低壓側(cè)低壓融冰開關(guān)。由各組融冰觀測人員定時監(jiān)測導(dǎo)線溫度變化并記錄線路溫度、冰厚和弧垂變化，在三元線紅云新村公用臺變計量裝置觀測點(diǎn)監(jiān)測并記錄輸出電流。由于試驗(yàn)當(dāng)天環(huán)境溫度只有2°C,線路沒有覆冰，只記錄了溫度、電流兩項(xiàng)數(shù)據(jù)。試驗(yàn)開始時間為10:30,試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)見表1。從導(dǎo)線測試溫度情況來看，前2min線路溫升較快，2-6min均勻上升，在第6min溫升不明顯，如果真正覆冰，溫升則肯定會更慢，因此可知溫度是可控的且融冰是有效的。開始時間電流(A)時長(min)溫度(C)開始時間電流(A)時長(min)溫度(C)覆冰變化情況弧垂(m)10:3157218//10:3157223//10:3157231//10:36157233//觀測點(diǎn)紅云新村公用臺10:3157535//表1融冰期間導(dǎo)線溫度變化情況4、結(jié)論配電變壓器交流短路融冰方式最大優(yōu)點(diǎn)是成本低，只需在覆冰地段通過簡單的計算選取合適區(qū)間線段，通過事前簡易改造就可易于實(shí)現(xiàn)，不僅可以應(yīng)對車載式或便攜式交直流設(shè)備無法到達(dá)區(qū)域，而且通過未雨綢繆、提前技改便可有效應(yīng)對面廣點(diǎn)多的冰凍災(zāi)害，提升配網(wǎng)應(yīng)對冰雪災(zāi)害的能力，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，具有重要的推廣意義。參考文獻(xiàn)：朱遠(yuǎn),周秀冬，李波，譚艷軍,朱思國.配網(wǎng)交流融冰仿真分析及工程應(yīng)用研究[J].湖南電力,2015,35(06):32-34.楊芳，侯宇凝.交流融冰方法在粵北山區(qū)的應(yīng)用研究[J].通信電源技術(shù)，2020,37(01):13-17.曹清華，陳松平，李亞濤.山區(qū)配網(wǎng)線路的防凍融冰措施[