直流融冰装置理论与应用的若干问题探讨

直流融冰装置是架空导线覆冰最有效的除冰设备,能有效提高电网抵御冰冻灾害的能力。对直流融冰装置理论和应用的若干问题进行了探讨,包括其控制功能、保护功能、带线路融冰模式、开路试验模式、零功率试验模式、有功与无功消耗特性、交直流侧谐波特性、线路谐振过电压等,为直流融冰装置在实际电网的推广应用提供参考。     

新技术

国家电网移动式直流融冰装置国家电网移动式直流融冰装置于10月29日在娄底220 kV上渡变电站现场试验成功。该试验以220 kV田上线作为试验对象,成功地将直流电压施加至12.5 kV,融冰电流1 420 A。10 min后,导线温度由17℃上升至     

广东电网直流融冰装置安装调试及实冰演练

介绍了广东电网直流融冰装置及接入系统参数配置、建设情况,提出融冰装置现场调试项目,详细阐述融冰装置系统调试结果,特别对线路通流试验时交直流系统、水冷系统运行参数、融冰回路温升、各电压等级系统谐波水平进行分析。提出直流融冰装置调试发现的问题和改进建议,建议加装融冰滤波器以消除谐波危害,强调应加强融冰装置的运行维护和技术培训,以最大限度的发挥直流融冰装置作用。     

基于不可控整流移动式直流融冰装置的研究

针对湖南电网输电线路的冰冻灾害,提出了基于不可控整流的直流融冰技术,并研制了移动式直流融冰装置,可实现0～150km各种线型的输电线路融冰,解决了输电线路线型复杂、长度不等的融冰问题.移动式直流融冰装置对长沙向阳变电站110kV向黄I线进行了现场试验,该导线型号为LGJ-185,长度为12.626km,施加603A电流...     

交流输电系统直流融冰装置设计及其应用

为了应对越来越频繁的冰灾,减少覆冰造成的电网设备破坏,避免大面积断线倒塔,进行了直流融冰装置的研发和应用。根据各电压等级架空线路直流融冰参数分析结果和人工气候试验室试验结论,提出了适用于我国电网交流输电线路的直流融冰技术方案。基于直流融冰关键参数研究结果,针对直流融冰的特殊性和变电站实际情况,提出了带专用整流变压器的12脉动直流融冰装置和不带专用整流变压器的6脉动直流融冰装置这2种经济实用的拓扑结构,完成了样机研发和现场试验。根据实际应用效果,进行了直流融冰装置的推广应用。2009—2012年覆冰期直流融冰装置在国内特别是南方电网的实际应用表明,这种直流融冰装置显著提高了电网抵御冰灾的能力。     

保障直流融冰装置现场操作安全的措施

自2008年以来,每年冬季长时间持续的低温雨雪冰冻天气,造成部分地区线路断线、杆塔倒塌,电力供应中断,给国家和人民造成巨大的经济损失。为解决线路的覆冰问题,确保电网的稳定运行,南方电网公司及国家电网公司在多座变电站安装了直流融冰装置,对覆冰线路进行直流融冰。直流融冰装置的投运,增强了电网的抗冰能力,保证了在低温雨雪冰冻天气中线路持续稳定运行的能力。直流融冰,是指利用直流融冰装置整流后输出的直流电流在导线电阻中产生热量,使输电线路覆冰融化。随着电网直流融冰装置的广泛使用,为有效管控直流融冰现场操作的正确性,确保现场操作过程中不发生人身、电网事故,不发生误操作事故,     

基于12脉波的固定式直流融冰装置在城前岭变电站的应用

研制了1套基于12脉波的固定式直流融冰装置,于2008年11月8日在郴州城前岭变电站完成现场试验,试验电流1200A,45min后,LGJ-400导线温度由8℃上升至43℃,2×LGJ300导线温度由8℃上升至16℃。装置具有直流输出电压连续可调、谐波含量小等优点,为0～40km线路融冰提供了一种有效的技术手段。     

国网湖南电力检修公司完成直流融冰试验

正2013年12月10日,国网湖南电力检修公司完成了500千伏黑沙线线路直流融冰装置升流试验。这是湖南主电网移动式直流融冰装置首次在超高压线路上进行升流试验。据了解,为检验融冰装置的实际融冰能力和改进融冰技术方案,国网湖南电力检修公司在每年融冰警戒期到来前,都会安排一次线路模拟融冰试验,但以前仅限于在试验设备上进行模拟,并未真     

新型交直流融冰装置在湖南电网的应用

针对传统交流融冰技术存在负荷转移困难、倒闸操作多、融冰所需容量大等不足,研制出了可调电容串联补偿交流融冰装置、移动式直流融冰装置和固定式直流融冰装置,并完成了现场试验。移动式和固定式直流融冰装置,可满足湖南电网97％的220kV输电线路融冰需求。三套装置的成功研制,为电网防冰减灾提供了新的技术手段。     

直流融冰及试验过程中的问题分析

直流融冰装置具有对全站4条500 kV输电线路的导线、地线、OPGW光缆融冰的功能。2012年至2017年期间,500 kV黎平变电站共开展融冰及试验117次,在直流融冰融冰及试验过程中,遇到了多个技术难题,本文主要分析三个典型的问题及解决方法,以供其他直流融冰装置融冰及试验时参考。     

直流融冰技术在贵州电网的应用

以贵州电网为例,介绍了贵州电网采用的直流融冰技术的原理和系统,分析了所安装的直流融冰装置并介绍了贵州电网实施的大电流温升试验以及4次现场融冰情况。给出直流融冰技术带来的经济效益和社会效益,证明了直流融冰技术在贵州电网的应用是成功的。     

输电线路直流短路融冰的临界电流分析

根据导线覆冰后短路融冰的物理过程,分析直流融冰的基本条件,通过融冰的热平衡过程分析,建立直流临界融冰条件的物理数学模型,提出计算冰面温度和临界融冰电流的方法,分析影响冰面温度和临界融冰电流的因素,并在人工气候室对建立的模型和提出的方法进行了试验验证,试验结果和计算结果基本吻合。分析计算和试验结果表明:在进行直流短路融冰时,融冰电流必须大于临界融冰电流,并根据覆冰和环境条件合理选择融冰电流;临界融冰电流是冰面温度、导线直径和覆冰厚度的函数,冰面温度决定了临界融冰电流,冰面温度与风速、覆冰厚度、导线直径和环境温度等均有关;覆冰厚度虽对临界融冰电流有影响,但不明显,影响临界融冰电流的主要因素是环境温度和风速。     

直流融冰试验在宁波电网的应用

直流融冰是输电线路应对冰灾的一种有效手段。以一条220kV线路直流融冰试验为例,对融冰线路两侧状态的定义和调度操作要求作了明确规定,分析了通过对矩阵闸刀的切换来调整直流融冰装置的融冰模式,并给出了继电保护定值的整定原则。实际试验数据结果分析表明,优化电网中直流融冰装置的布点原则、操作流程并考虑各种风险和约束的融冰调度策略可有效提高融冰效果。     

基于12脉动整流技术的500kV输电线路融冰装置实现

500kV输电线路多采用分裂导线,因此常规的交流融冰方法难以提供足够的融冰电流。为解决500kV覆冰线路的融冰问题,提出了基于12脉动整流技术的高电压、大电流直流融冰方案。并根据500kV输电线路长度的多样性,采用了多档位调压、直流输出方式灵活组合的线路融冰方法。数学理论分析和系统仿真计算表明该方法能够满足不同长度的500kV输电线路的融冰电流需求。根据湖南500kV变电站线路参数,研制了满足15～50km的500kV线路融冰需要的大功率直流融冰装置,并进行了现场运行试验。试验结果为:现场试验波形与设计仿真波形一致,验证了系统模型仿真和理论分析的正确性;500kV线路导线温度从初始31.3°C升至42.9°C,温升11.6°C,温升明显;且直流融冰装置运行正常。试验结果表明,该方法可满足500kV分裂导线的融冰电流需要,电流热效应明显,可较好解决超高压输电线路的覆冰问题。     

基于直流融冰的电网大面积冰灾防御策略

目前,国内外电网均缺乏大规模应用直流融冰装置的实践经验,存在融冰工作效率低、融冰装置配置有待优化等问题,制约了直流融冰装置在抵御电网大面积冰灾方面作用的发挥。在总结南方电网直流融冰装置在2011年初冰灾中应用经验的基础上,分析了线路直流融冰优化调度方法,提出极端冰冻灾害情况下电网保底运行方案,提出了完善直流融冰装置配置的建议,构建基于直流融冰的电网大面积冰灾防御策略。     

220kV站街变直流融冰装置试验及其应用

直流融冰是解决架空导线覆冰是最直接、最有效、最可靠的融冰方式之一,但由于直流融冰装置只在线路覆冰期间投入运行,大部分时间都处于冷备用状态。为保证直流融冰装置在线路覆冰期间能正常运行,须定期对直流融冰装置进行检查及低压整流试验,通过试验检查晶闸管、二次系统设备的工作状况,使直流融冰装置在覆冰季前进入热备用状态,保证输电线路在冰灾期间的安全稳定运行。     

兼具无功补偿与有源滤波功能的新型融冰装置

为解决直流融冰装置利用率较低的问题,将直流融冰装置与静止无功发生器(STATCOM)结合,研究了一种新型的直流融冰装置—集约型直流融冰装置,将装置融冰容量与动态无功补偿容量分开优化配置。该装置利用12脉动直流融冰装置的整流变压器将STATCOM逆变器接入电网,可以使整流变压器得到充分利用,并提供动态无功支撑、改善融冰运行时的电能质量,有效提高了装置利用率。对集约型直流融冰装置的融冰、无功补偿和稳压等功能开展了仿真研究,验证了该装置的可行性。最后对安装在湖南郴州福冲变的集约型直流融冰装置进行试验研究。结果表明,集约型直流融冰装置的融冰容量为28 MW,动态无功补偿容量为±20 MVA,具有显著融冰效果,可有效提高系统电压稳定性,使得220 k V母线电压正偏差下降了0.92%,220 k V母线负序不平衡下降了0.93%。此外,该装置可有效滤除系统低次谐波,使得220 k V母线电压总畸变率下降了0.4%,各次谐波电流减少了0.1~0.3 A。试验结果验证了集约型直流融冰装置的可行性与正确性。     

国家电网公司科技防灾减灾工作取得重大突破

2008年12月31日,由国内自主设计、研制的世界首套大容量固定式直流融冰装置顺利通过试验,并成功应用于湖南电网,标志着我国利用科技手段防灾减灾工作取得了又一重大突破。本套融冰装置设计容量120MW,额定输出电流6kA,创造了容量最大、额定电流最大、融冰距离最长的世界记录,具有对四分裂500mm2截面导线融冰距离180km的能力,同时兼有静止无功补偿功能.。     

直流融冰装置测试用等效模拟负载的温升计算与试验

直流融冰技术是电网防御冰灾的重要技术。现有的直流融冰装置性能检测主要进行短路或开路试验,无法完全模拟实际运行条件下的融冰状态。为了设计直流融冰装置全压大电流试验中所用的模拟负载,以10 MW直流融冰装置为例,根据传热学和计算流体力学(CFD)的基本理论,以水作为模拟负载的导电和散热介质,建立功率1/100的缩比负载的物理模型。采用有限元方法对缩比模型的流场分布和温升进行了数值仿真计算,并开展等效物理试验测量负载模型的温升。最后,根据单台直流融冰装置的实际功率要求,设计了全压大电流负载装置的电气结构及散热方式。结果表明:模拟负载装置以17 m3/h作为入口流速,可以满足极板温升70℃的设计要求值,验证了以水电阻作为直流融冰装置试验的等效模拟负载的可行性。     

国网四川省电力公司首次移动式架空地线直流融冰试验成功

2013年12月l8日至l9日，四川首次110kV架空地线移动式直流融冰在泸州试验取得圆满成功，这是自2012年110kV震走线导线直流融冰试验成功的基础上，四川电网预防雨雪冰冻灾害增添的新举措、