高寒山区电网配电线路的特点及融冰装置分析

随着社会的发展，电网的覆盖面越来越大，其面临的运行环境也越来越复杂，尤其是高寒山区受到海拔因素的影响，温度较低，极易出现覆冰灾害，出现大规模停电现象。文章首先分析了高寒山区电网配电线路的特点，阐述了丽水配电网由于受到高寒山区的影响，在电压质量方面存在严重不足，并基于我国电网配电线路现有的融冰方法、装置的基础上，提出了一种基于无功流动的新型非失电配电网融冰方法，实践证明了此种融冰方法的有效性。

【关键词】高寒山区电网 无功流动 非失电配电网融冰

1 引言

丽水市地处山区，电网配电线路长期受到覆冰灾害威胁，严重影响了区域电网运行安全。目前，我国电网以高压直流融冰为主，主要适用于高压线路，对于高寒山区电网配电线路并不适用，由此综合考虑非失电模式下的、与山区高寒山区电网配电线路特点相适应的融冰技术，切实保证用户用电安全。

2 高寒山区电网配电线路的特点

高寒山区海拔高、气温低，土壤内存在常年不化的冻土层，由于受到地势、气候的影响，此区域的电网配电线路一直遭受着冰冻灾害的影响，线路结冰情况十分严重，同时山区交通不便，维护、抢修难度较大，极易因为冰灾程度的不断加重，造成大范围的故障。

根据高寒山区电网配电线路运行情况调查可知，线路覆冰主要分为以下几种类型：雨淞，其主要是大气过冷却水滴覆盖在导线迎风面而形成的，密度大、机械负荷大，危害严重；雾凇，其主要是大气水气过饱和时覆盖在导线上受到低温影响后凝结而成，粘附力相对较弱；混合淞，前两者的混合物，硬度大，具有较强的粘附力；积雪，其主要是由自然降雪所致，包括干雪、湿雪。通过长期的覆冰、融冰，高寒山区电网配电线路主要事故特点如下：在长期的覆冰下，线路过荷载，出现短线、金具脱落、导线对地间距减小以及倒杆等情况；在不均匀覆冰下，出现张力差，造成导线断开、绝缘子损坏等等；在覆冰、融冰的过程中，出现绝缘子冰闪情况；覆冰导线舞动，由此出现金具损坏、倒杆等情况。

丽水市地处山区，丽水电网拥有500kV变电站1座、220kV变电站9座、110kV变电站30座，35kV变电站83座。由于独特的山地特点，丽水配电网电压质量方面，存在不足。如，在2008年我国百年一遇特大雪灾中，丽水受损严重，据统计，丽水莲都电网1座35kV变电所全所失电、35kV线路杆塔（断）倒17基、10kV线路杆塔（断）倒283基、低压线路杆（断）倒256基、供电线路断线累计>200km。此次事故影响范围涉及到了莲都区205个自然村、23027户，共计7万8千多人断电。由此，针对高寒山区特点，必须因地制宜地制定融冰措施，保证电网配电线路的运行安全。

3 高寒山区电网配电线路融冰方法分析

随着我国电力系统的发展，电网在高寒山区覆盖面不断扩大，相应的配电线路融冰技术方法也在不断丰富，有效保证了寒冷环境下配电线路的运行安全。我国现有典型融冰方法主要包括：交流方式融冰、交流短路融冰、发电机零起升流融冰、直流弧焊机融冰等，同时根据融冰装置适用情况的不同，可以将其分为三种：固定式、移动式、便携式。

针对丽水地区电网配电线路情况，现提出一种基于无功流动的新型非失电配电网融冰方法，提出预融冰理念，变事后处理为事前主动处理，即将发生覆冰风险情况下，系统主动启动预融冰模式，避免覆冰风险。

此种非失电模式下的融冰原理如下：基于无功流动，实现末端强无功注入，提升线路潮流，提升线路温升，达到融冰的效果。当线路处于正常运行状态，线路功率因数在0.7～1.0，无功不倒送，电流不会太大，存在覆冰风险；当线路处于融冰模式，无功补偿装置向线路倒送大容量的无功，线路有功损耗大大增加，热量提升，实现线路不停电下的融冰。

本项目提出的是非失电配电网融冰方法，相应的导线温度高于外界温度，即：融冰电流小于停电模式下的融冰电流，由此在配置相同容量的融冰装置时，本项目采用的方式能够在更低的环境温度下进行融冰。

4 高寒山区电网配电线路融冰装置的应用

基于上一章节所提出的基于无功流动的新型非失电配电网融冰方法，现主要针对融冰装置的应用展开了具体分析：

4.1 融冰装置参数

如表1所示为选用的融冰装置的具体参数。

4.2 融冰装置工作原理

合上跌落式熔断器，装置高压电源接通，二次回路AC220V电源接通，融冰装置开始工作，通过融冰装置控制器，设定的投切电容组，启动融冰功能；使用远程方式时需要后台下發投切电容组以及融冰投入指令。

4.3 主要电器设备

4.3.1 高压并联电容器组

符合《标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器》（GB/T11024.1-2001）的要求。电容器内装有放电电阻和熔丝，熔丝可切除故障元件，延长电容器的使用寿命。注意：电容器退出运行5min后电容器电荷通过放电电阻泄放至50V以下，此时仍不能用手触摸电容器的电极，而应用带绝缘手柄的金属棒短接电容器两电极后再将其端子接地方可触及。

4.3.2 户外（户内）交流高压真空开关（接触器）

户外（户内）交流高压真空开关（接触器）是新一代电容器投切设备，其技术指标和投切性能满足国标《交流高压真空断路器的开合电容器组试验》（GB7675-87）要求，且寿命长，在额定电流下可达10万次，这对于用于无功补偿时的频繁投切，是很重要的。

4.3.3 专用电压互感器

由该元件提供低压操作电源，又兼作电压互感器提供线路电压取样，变比为10/0.22kV，准确度为1级，环氧树脂浇注。

4.4 融冰装置控制器

通过人机界面，实现对融冰装置的参数进行设定，实时监视运行的当前状态等，指示灯可直观指示装置的当前状态及已投入的电容器组。

4.5 应用效果

以西民线小高山支线为例，主线大概2km左右，导线型号为JKLYJ-3×240，支线是LGJ-120，在山上海拔1000m左右，每年都有覆冰，都有冻雨，时间12月底到2月初。正常情况下，小高山支线电流≤270A，小于导线保线电流，极端情况下存在覆冰风险。

当线路进入融冰模式时，无功补偿装置向线路倒送大容量的无功，使线路有功损耗大大增加，也就是都转换为热量，线路电流能达到370A，预防线路覆冰，从而实现线路不停电情况下的融冰功能。即使是融冰模式，线路末端也存在覆冰风险，越靠近线路首端，电流越大，覆冰风险越小。因此，融冰装置一般安装在需融冰线路末端，且较为集中。

5 结束语

综上所述，电网配电线路在高寒山区中运行，必然会受到覆冰事故的影响，由此必须从设计施工到运行维护，均需重点考虑抗覆冰问题。文章主要从融冰方法、装置应用的角度出发，提出了无功流动下的一种新型非失电配电网融冰方法，并配备了相应的融冰装置，通过配电网融冰控制系统的两种运行模式：正常模式和融冰模式，在实现线路融冰的同时，也切实达到降损节能的效果。

参考文献

[1]夏辉军.输电线路防冰减灾技术研究及覆冰在线监测系统设计与实现[D].成都：电子科技大学，2011.

[2]黄筱婷.基于在线监测数据的输电线路覆冰短期预测研究[D].广州：华南理工大学，2013.

[3]晏鸣宇，周志宇，文劲宇等.基于短期覆冰预测的电网覆冰灾害风险评估方法[J].电力系统自动化，2016（21）：168-175.

[4]孙羽，王秀丽，王建学等.地区电网覆冰闪络跳闸脆弱性曲线及其应用[J].中国电机工程学报，2012（22）：55-63+18.

作者简介

傅颖（1975-），女，浙江省丽水市人。大学本科学历。高级技师，主要从事电力系统输变配电运行检修管理。

作者单位

1.国网浙江省电力公司丽水供电公司 浙江省丽水市 323000

2.国网浙江缙云县供电公司 浙江省丽水市 323000endprint