李宏力 周貴發(fā)

LI Hong-li ZHOU Gui-fa

（貴州電網(wǎng)公司 都勻供電局，貴州 都勻558000）

0 前言

目前， 在南方電網(wǎng)公司的典型設(shè)計(jì)中，110kV 和220kV 變電站內(nèi)是不帶旁路母線的。 在這些變電站中加裝直流融冰裝置時(shí)，將會(huì)遇到兩個(gè)不可回避的問題：

一是，在直流融冰裝置輸出側(cè)的融冰母線無法直接與融冰線路首端相連接；在融冰線路的末端，也沒有專門的能夠通過融冰電流的短路設(shè)備。 這就直接導(dǎo)致了整個(gè)融冰過程的工作效率十分低下： 約有44%的時(shí)間(詳見參考文獻(xiàn))消耗在線路首端和連接和線路末端的短接上。

二是，直流融冰母線與融冰線路連接的空間受到限制，如果在融冰母線與融冰線路之間加裝連接設(shè)備的話，就必須要對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行擴(kuò)展征地。

本文針對(duì)上述存在的問題進(jìn)行研究并提出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的能夠完善輸電線路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備。

1 輸電線路融冰回路的現(xiàn)狀

1.1 輸電線路融冰回路簡(jiǎn)介

輸電線路融冰回路是指融冰裝置輸出的融冰母線→融冰線路首端→融冰線路→融冰線路末端的電流回路，如圖1 所示。

圖1 輸電線路融冰回路示意圖

圖2 融冰母線與融冰線路之間的連接示意圖

1.2 融冰母線與融冰線路之間的連接現(xiàn)狀

在沒有旁路母線的變電站內(nèi)（對(duì)于帶旁路母線的變電站，只需要加裝1 組普通隔離開關(guān)將融冰母線與旁路母線連接即可，不在本文的研究范圍內(nèi)），在不征地的前提下，目前通用的做法是將融冰母線修建在圍墻上，融冰母線與線路之間用預(yù)制好的導(dǎo)線人工進(jìn)行連接（即線路正常運(yùn)行時(shí)，預(yù)制好的導(dǎo)線取下來存放，需要融冰操作時(shí)，將線路和線路開關(guān)單元停到檢修狀態(tài)后，由人工將預(yù)制好的導(dǎo)線進(jìn)行連接），如圖2 所示。

1.3 融冰線路末端三相短接現(xiàn)狀

融冰線路末端三相短接主要有兩種方式。 一種，是在線路末端變電站內(nèi)出線避雷器頂端用預(yù)制好的導(dǎo)線人工進(jìn)行短接， 如圖3 所示；另一種，是在線路末端1 號(hào)桿（塔）上用預(yù)制好的導(dǎo)線人工進(jìn)行短接，如圖4 所示。

圖3 避雷器頂端短接示意圖

圖4 線路末端1 號(hào)桿上短接示意圖

2 輸電線路融冰回路存在的問題

由圖2、圖3 和圖4 可以看出，無論是融冰母線與融冰線路之間的連接，還是線路末端在雷器頂端短接，或是在線路末端1 號(hào)桿上短接，在對(duì)線路進(jìn)行融冰之前，都需要將線路操作到檢修狀態(tài)，工作人員辦理相應(yīng)的工作許可手續(xù)后方能將預(yù)制的連接導(dǎo)線連接到相應(yīng)的位置；融冰工作完成后還需要解除連接。 這種方式存在如下問題：

2.1 融冰工作效率低下；

2.2 運(yùn)行人員操作工作量增加；

2.3 檢修人員增加了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和行車風(fēng)險(xiǎn)。

3 完善輸電線路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)研究

3.1 融冰線路首端連接的關(guān)鍵技術(shù)研究

從圖2 可見，如果在避雷器與融冰母線之間增加一組具有融冰跨越連接功能的垂直伸縮式隔離開關(guān)(該隔離開關(guān)以本文作者為第一發(fā)明人所取得的專利號(hào)為ZL 2012 2 0115421.5)， 該隔離開關(guān)一端接融冰母線，另一端接在線路上，則可以實(shí)現(xiàn)輸電線路首端連接的自動(dòng)化。但存在問題是：避雷器與融冰母線之間沒有足夠空間來增加設(shè)備。 如果要增加設(shè)備則必須將變電站圍墻向外擴(kuò)展。

如果在圖2 中的避雷器位置安裝一組垂直伸縮式隔離開關(guān)，這種隔離開關(guān)不但具有融冰跨越連接功能， 同時(shí)還具有避雷器的功能，則可以完美解決問題，其結(jié)構(gòu)如如圖5 和圖6 所示：

圖5 帶防雷功能的融冰隔離開關(guān)示意圖（合）

圖6 帶防雷功能的融冰隔離開關(guān)示意圖（分）

這種帶防雷功能的融冰隔離開關(guān)，在支架（11）上設(shè)有電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（9），在電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)（9）上連接有垂直連桿（8），在支架（11）的頂部設(shè)有底座（10），在底座（10）上設(shè)有支柱避雷器（4）及低側(cè)支柱絕緣子（7），垂直連桿（8）的頂部與低側(cè)支柱絕緣子（7）的底部連接；在低側(cè)支柱絕緣子（7）上設(shè)有低側(cè)接線板（6），在低側(cè)支柱絕緣子（7）的頂部連接有可折疊的導(dǎo)電桿（5），在支柱避雷器（4）的頂部連接有均壓環(huán)（3），在均壓環(huán)（3）的底部設(shè)有靜觸頭（2），導(dǎo)電桿（5）的頂部能與靜觸頭（2）接觸，在均壓環(huán)（3）的頂部設(shè)有高側(cè)接線板（1）。

圖7 增加常規(guī)隔離開關(guān)時(shí)的斷面圖

電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)每相1 個(gè)，實(shí)現(xiàn)分相操作，三相之間電氣聯(lián)動(dòng)操作。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，通過電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)將導(dǎo)電桿折疊，使導(dǎo)電桿與融冰母線的軸線保持平行，使裝置處于分閘位置，原有線路和融冰裝置按照常規(guī)模式正常運(yùn)行，此時(shí)的裝置具有避雷器的功能；當(dāng)需要將線路輸電線首端與融冰母線進(jìn)行三相跨越連接時(shí)，只需將線路停電并拉開該線路開關(guān)單元的隔離開關(guān)，再通過電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)使導(dǎo)電桿與靜觸頭接觸即可，此時(shí)的裝置具有融冰專用隔離開關(guān)功能。

由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用將避雷器與具有融冰跨越連接的隔離開關(guān)合二為一，能夠有效減少占地面積，降低工程投資和縮短施工工期，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠(帶防雷功能的融冰隔離開關(guān)已取得專利，專利號(hào)ZL 2012 2 0299930.8)。下圖為應(yīng)用該設(shè)備前后占地面積的對(duì)比圖（以110kV 出線間隔為例）：

圖8 采用具有防雷功能的隔離開關(guān)時(shí)的斷面圖

通過圖7 和圖8 的對(duì)比，每個(gè)110kV AIS 配電裝置出線間隔可節(jié)省用地面積為8×[(2.3+0.5+2.5)-2.8]=20 平方米（公式中的8 為110kV AIS 配電裝置出線間隔的標(biāo)準(zhǔn)寬度）。

3.2 融冰線路末端三相短路連接的關(guān)鍵技術(shù)研究

目前，在融冰線路的末端，只能采用圖3 和圖4 的方法進(jìn)行三相短接， 如果在現(xiàn)有出線間隔內(nèi)線路側(cè)隔離開關(guān)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，增加短路但不接地的功能，則可以解決問題，這種帶融冰短路功能的隔離開關(guān)結(jié)構(gòu)如圖9、圖10 所示。

圖9 帶融冰短路功能的隔離開關(guān)斷面圖（兼在系統(tǒng)中的接線示意圖）

圖10 帶融冰短路功能的隔離開關(guān)俯視圖

包括兩個(gè)垂直支架（10），其特征在于：在每個(gè)垂直支架（10）上都設(shè)有操作機(jī)構(gòu)（9），在操作機(jī)構(gòu)（9）的頂部連接有垂直連桿（8），在垂直連桿（8）的頂部設(shè)有水平支架（7），在水平支架（7）上設(shè)有雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)（12），在雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)（12）的一側(cè)設(shè)有三個(gè)對(duì)應(yīng)的絕緣子（2），在絕緣子（2）的底部設(shè)有傳動(dòng)連桿A（5），傳動(dòng)連桿A（5）與垂直連桿（8）接觸，在絕緣子（2）的底部設(shè)有傳動(dòng)連桿B（6），在絕緣子（2）的頂部設(shè)有導(dǎo)電桿動(dòng)觸頭（3），在雙柱水平旋轉(zhuǎn)隔離開關(guān)（12）靠近絕緣子（2）的線路側(cè)絕緣子接線座處設(shè)有導(dǎo)電桿靜觸頭（4）；在絕緣子（2）頂部設(shè)有接線柱（1），在接線柱（1）之間設(shè)有短接導(dǎo)體（11）。

在具體使用中，將本隔離開關(guān)安裝到待融冰線路的末端：一端連接到變電站母線側(cè)(13)，另一端連接到輸電線路(14)，將隔離開關(guān)(12)的融冰短路組件操作到分閘位置，即可按照原有隔離開關(guān)(12)的常規(guī)模式正常運(yùn)行；當(dāng)需要將線路進(jìn)行短路時(shí)，只需拉開隔離開關(guān)(12)后，再合上隔離開關(guān)融冰短路組件即可完成輸電線路的三相短路連接(這種帶融冰短路功能的隔離開關(guān)已取得專利， 專利號(hào)為ZL 2012 20115423.4)。 在系統(tǒng)中的應(yīng)用示意圖可參考圖9。

由于采用了上述的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，完成輸電線路三相短接解除短接的工作只需要不超過2 分鐘時(shí)間（現(xiàn)有短接解除短接方式至少需要3-4 小時(shí)），工作效率提高了90-120 倍，而且不需要檢修人員參與，完全消除了檢修人員的作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 采用新技術(shù)后注意事項(xiàng)

采用完善輸電線路融冰回路的關(guān)鍵技術(shù)后，此時(shí)的融冰回路已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)與常規(guī)的倒閘操作完全相同的操作方式。在運(yùn)行中應(yīng)該注意的問題是：

4.1 帶防雷功能的融冰隔離開關(guān)(或具有融冰跨越連接功能的隔離開關(guān))：該隔離開關(guān)的操作應(yīng)受到融冰裝置的控制：當(dāng)確認(rèn)線路處于可融冰狀態(tài)后，該隔離開關(guān)才能夠進(jìn)行操作。

4.2 帶短路功能的融冰隔離開關(guān)： 該隔離開關(guān)的短路部分與主刀之間應(yīng)有機(jī)械閉鎖和電氣閉鎖：當(dāng)主刀處于運(yùn)行位置（合位）時(shí)，不允許操作至線路短路狀態(tài)，只有當(dāng)主刀處于分閘位置時(shí)才可以操作至線路短路狀態(tài)。 有條件時(shí)應(yīng)受到融冰裝置的控制。

5 結(jié)語

通過多個(gè)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用，能夠讓輸電線路的融冰操作與常規(guī)的倒閘操作完全相同，從而大大提高融冰的工作效率、降低運(yùn)行人員的操作風(fēng)險(xiǎn)和消除檢修人員的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

對(duì)于帶融冰短路功能的隔離開關(guān)， 雖然能夠達(dá)到應(yīng)用的目的，但存在一個(gè)問題是：比原有刀閘增加了一定的空間(以110kV 級(jí)GW4 型隔離開關(guān)為例，增加了1.3 米的空間)，使其通用性受到了一定的限制。目前已經(jīng)通過對(duì)原有接地刀閘的系統(tǒng)改造，在不增加額外空間的前提下解決了這個(gè)問題，由于專利證書未到，因此不再詳細(xì)敘述。

［1］李宏力.提高輸電線路融冰工作效率的技術(shù)措施[J].廣西電力技術(shù)，2012（1）.