高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路的特點(diǎn)及融冰裝置分析

隨著社會(huì)的發(fā)展，電網(wǎng)的覆蓋面越來(lái)越大，其面臨的運(yùn)行環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，尤其是高寒山區(qū)受到海拔因素的影響，溫度較低，極易出現(xiàn)覆冰災(zāi)害，出現(xiàn)大規(guī)模停電現(xiàn)象。文章首先分析了高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路的特點(diǎn)，闡述了麗水配電網(wǎng)由于受到高寒山區(qū)的影響，在電壓質(zhì)量方面存在嚴(yán)重不足，并基于我國(guó)電網(wǎng)配電線路現(xiàn)有的融冰方法、裝置的基礎(chǔ)上，提出了一種基于無(wú)功流動(dòng)的新型非失電配電網(wǎng)融冰方法，實(shí)踐證明了此種融冰方法的有效性。

【關(guān)鍵詞】高寒山區(qū)電網(wǎng) 無(wú)功流動(dòng) 非失電配電網(wǎng)融冰

1 引言

麗水市地處山區(qū)，電網(wǎng)配電線路長(zhǎng)期受到覆冰災(zāi)害威脅，嚴(yán)重影響了區(qū)域電網(wǎng)運(yùn)行安全。目前，我國(guó)電網(wǎng)以高壓直流融冰為主，主要適用于高壓線路，對(duì)于高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路并不適用，由此綜合考慮非失電模式下的、與山區(qū)高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路特點(diǎn)相適應(yīng)的融冰技術(shù)，切實(shí)保證用戶用電安全。

2 高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路的特點(diǎn)

高寒山區(qū)海拔高、氣溫低，土壤內(nèi)存在常年不化的凍土層，由于受到地勢(shì)、氣候的影響，此區(qū)域的電網(wǎng)配電線路一直遭受著冰凍災(zāi)害的影響，線路結(jié)冰情況十分嚴(yán)重，同時(shí)山區(qū)交通不便，維護(hù)、搶修難度較大，極易因?yàn)楸鶠?zāi)程度的不斷加重，造成大范圍的故障。

根據(jù)高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路運(yùn)行情況調(diào)查可知，線路覆冰主要分為以下幾種類型：雨淞，其主要是大氣過(guò)冷卻水滴覆蓋在導(dǎo)線迎風(fēng)面而形成的，密度大、機(jī)械負(fù)荷大，危害嚴(yán)重；霧凇，其主要是大氣水氣過(guò)飽和時(shí)覆蓋在導(dǎo)線上受到低溫影響后凝結(jié)而成，粘附力相對(duì)較弱；混合淞，前兩者的混合物，硬度大，具有較強(qiáng)的粘附力；積雪，其主要是由自然降雪所致，包括干雪、濕雪。通過(guò)長(zhǎng)期的覆冰、融冰，高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路主要事故特點(diǎn)如下：在長(zhǎng)期的覆冰下，線路過(guò)荷載，出現(xiàn)短線、金具脫落、導(dǎo)線對(duì)地間距減小以及倒桿等情況；在不均勻覆冰下，出現(xiàn)張力差，造成導(dǎo)線斷開(kāi)、絕緣子損壞等等；在覆冰、融冰的過(guò)程中，出現(xiàn)絕緣子冰閃情況；覆冰導(dǎo)線舞動(dòng)，由此出現(xiàn)金具損壞、倒桿等情況。

麗水市地處山區(qū)，麗水電網(wǎng)擁有500kV變電站1座、220kV變電站9座、110kV變電站30座，35kV變電站83座。由于獨(dú)特的山地特點(diǎn)，麗水配電網(wǎng)電壓質(zhì)量方面，存在不足。如，在2008年我國(guó)百年一遇特大雪災(zāi)中，麗水受損嚴(yán)重，據(jù)統(tǒng)計(jì)，麗水蓮都電網(wǎng)1座35kV變電所全所失電、35kV線路桿塔（斷）倒17基、10kV線路桿塔（斷）倒283基、低壓線路桿（斷）倒256基、供電線路斷線累計(jì)>200km。此次事故影響范圍涉及到了蓮都區(qū)205個(gè)自然村、23027戶，共計(jì)7萬(wàn)8千多人斷電。由此，針對(duì)高寒山區(qū)特點(diǎn)，必須因地制宜地制定融冰措施，保證電網(wǎng)配電線路的運(yùn)行安全。

3 高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路融冰方法分析

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展，電網(wǎng)在高寒山區(qū)覆蓋面不斷擴(kuò)大，相應(yīng)的配電線路融冰技術(shù)方法也在不斷豐富，有效保證了寒冷環(huán)境下配電線路的運(yùn)行安全。我國(guó)現(xiàn)有典型融冰方法主要包括：交流方式融冰、交流短路融冰、發(fā)電機(jī)零起升流融冰、直流弧焊機(jī)融冰等，同時(shí)根據(jù)融冰裝置適用情況的不同，可以將其分為三種：固定式、移動(dòng)式、便攜式。

針對(duì)麗水地區(qū)電網(wǎng)配電線路情況，現(xiàn)提出一種基于無(wú)功流動(dòng)的新型非失電配電網(wǎng)融冰方法，提出預(yù)融冰理念，變事后處理為事前主動(dòng)處理，即將發(fā)生覆冰風(fēng)險(xiǎn)情況下，系統(tǒng)主動(dòng)啟動(dòng)預(yù)融冰模式，避免覆冰風(fēng)險(xiǎn)。

此種非失電模式下的融冰原理如下：基于無(wú)功流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)末端強(qiáng)無(wú)功注入，提升線路潮流，提升線路溫升，達(dá)到融冰的效果。當(dāng)線路處于正常運(yùn)行狀態(tài)，線路功率因數(shù)在0.7～1.0，無(wú)功不倒送，電流不會(huì)太大，存在覆冰風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)線路處于融冰模式，無(wú)功補(bǔ)償裝置向線路倒送大容量的無(wú)功，線路有功損耗大大增加，熱量提升，實(shí)現(xiàn)線路不停電下的融冰。

本項(xiàng)目提出的是非失電配電網(wǎng)融冰方法，相應(yīng)的導(dǎo)線溫度高于外界溫度，即：融冰電流小于停電模式下的融冰電流，由此在配置相同容量的融冰裝置時(shí)，本項(xiàng)目采用的方式能夠在更低的環(huán)境溫度下進(jìn)行融冰。

4 高寒山區(qū)電網(wǎng)配電線路融冰裝置的應(yīng)用

基于上一章節(jié)所提出的基于無(wú)功流動(dòng)的新型非失電配電網(wǎng)融冰方法，現(xiàn)主要針對(duì)融冰裝置的應(yīng)用展開(kāi)了具體分析：

4.1 融冰裝置參數(shù)

如表1所示為選用的融冰裝置的具體參數(shù)。

4.2 融冰裝置工作原理

合上跌落式熔斷器，裝置高壓電源接通，二次回路AC220V電源接通，融冰裝置開(kāi)始工作，通過(guò)融冰裝置控制器，設(shè)定的投切電容組，啟動(dòng)融冰功能；使用遠(yuǎn)程方式時(shí)需要后臺(tái)下發(fā)投切電容組以及融冰投入指令。

4.3 主要電器設(shè)備

4.3.1 高壓并聯(lián)電容器組

符合《標(biāo)稱電壓1kV以上交流電力系統(tǒng)用并聯(lián)電容器》（GB/T11024.1-2001）的要求。電容器內(nèi)裝有放電電阻和熔絲，熔絲可切除故障元件，延長(zhǎng)電容器的使用壽命。注意：電容器退出運(yùn)行5min后電容器電荷通過(guò)放電電阻泄放至50V以下，此時(shí)仍不能用手觸摸電容器的電極，而應(yīng)用帶絕緣手柄的金屬棒短接電容器兩電極后再將其端子接地方可觸及。

4.3.2 戶外（戶內(nèi)）交流高壓真空開(kāi)關(guān)（接觸器）

戶外（戶內(nèi)）交流高壓真空開(kāi)關(guān)（接觸器）是新一代電容器投切設(shè)備，其技術(shù)指標(biāo)和投切性能滿足國(guó)標(biāo)《交流高壓真空斷路器的開(kāi)合電容器組試驗(yàn)》（GB7675-87）要求，且壽命長(zhǎng)，在額定電流下可達(dá)10萬(wàn)次，這對(duì)于用于無(wú)功補(bǔ)償時(shí)的頻繁投切，是很重要的。

4.3.3 專用電壓互感器

由該元件提供低壓操作電源，又兼作電壓互感器提供線路電壓取樣，變比為10/0.22kV，準(zhǔn)確度為1級(jí)，環(huán)氧樹(shù)脂澆注。

4.4 融冰裝置控制器

通過(guò)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)融冰裝置的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，實(shí)時(shí)監(jiān)視運(yùn)行的當(dāng)前狀態(tài)等，指示燈可直觀指示裝置的當(dāng)前狀態(tài)及已投入的電容器組。

4.5 應(yīng)用效果

以西民線小高山支線為例，主線大概2km左右，導(dǎo)線型號(hào)為JKLYJ-3×240，支線是LGJ-120，在山上海拔1000m左右，每年都有覆冰，都有凍雨，時(shí)間12月底到2月初。正常情況下，小高山支線電流≤270A，小于導(dǎo)線保線電流，極端情況下存在覆冰風(fēng)險(xiǎn)。

當(dāng)線路進(jìn)入融冰模式時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償裝置向線路倒送大容量的無(wú)功，使線路有功損耗大大增加，也就是都轉(zhuǎn)換為熱量，線路電流能達(dá)到370A，預(yù)防線路覆冰，從而實(shí)現(xiàn)線路不停電情況下的融冰功能。即使是融冰模式，線路末端也存在覆冰風(fēng)險(xiǎn)，越靠近線路首端，電流越大，覆冰風(fēng)險(xiǎn)越小。因此，融冰裝置一般安裝在需融冰線路末端，且較為集中。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電網(wǎng)配電線路在高寒山區(qū)中運(yùn)行，必然會(huì)受到覆冰事故的影響，由此必須從設(shè)計(jì)施工到運(yùn)行維護(hù)，均需重點(diǎn)考慮抗覆冰問(wèn)題。文章主要從融冰方法、裝置應(yīng)用的角度出發(fā)，提出了無(wú)功流動(dòng)下的一種新型非失電配電網(wǎng)融冰方法，并配備了相應(yīng)的融冰裝置，通過(guò)配電網(wǎng)融冰控制系統(tǒng)的兩種運(yùn)行模式：正常模式和融冰模式，在實(shí)現(xiàn)線路融冰的同時(shí)，也切實(shí)達(dá)到降損節(jié)能的效果。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

傅穎（1975-），女，浙江省麗水市人。大學(xué)本科學(xué)歷。高級(jí)技師，主要從事電力系統(tǒng)輸變配電運(yùn)行檢修管理。

作者單位

1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司麗水供電公司 浙江省麗水市 323000

2.國(guó)網(wǎng)浙江縉云縣供電公司 浙江省麗水市 323000endprint