融冰区段入地电流过大研究

目前我国的电线消耗量中，每年对架空地线的消耗量高达百亿kW·h，这样的消耗量严重缩短了输电设备的使用寿命。架空地线的高消耗量也与直流融冰有关，因为融冰过程中对地线的要求较高，常常要将普通地线换为OPGW地线，进而造成地线的高消耗量。

为了降低架空地线的电能消耗量，减少线路改造过程中的投资，进行直流融冰时使用绝缘化方法对架空地线进行了改造；为了得到更加确切的效果反馈信息，使用了分型号、分段的方法计算，由此得来的数据更加准确，并借助PSCAD程序模拟了使用绝缘化方法改造的入地电流值，得到的结果证实了这种节能方法有非常明显的作用。

1　工程概况

1.1　杆塔状况

施黎甲乙线中使用的电压为500kV，工程长度为144.8km×2，具体包含87#～265#的施黎甲线、88#～258#的施黎乙线，其中36.0～106.0km属于常规型的单回路，其他路段属于紧凑型的单回路。2012年时使用绝缘化的方法对施黎甲乙线中的地线进行了改造。

1.2　进行融冰改造的地线出现的分段状况

普通地线和OPGW地线之间有较大的差异性，因此在融冰时通常将两者分开进行，对两者地线采用不同的融冰方法。在施黎甲线中，在31#～177#段、177#～342#段进行融冰时使用分段单独、分段并联的方法进行。155#～177#段使用的融冰方法是局部进行。上述的31#、177#、342#这些位置中都设立了接地刀闸、自动融冰装置。图1为施黎甲线进行全线融冰的方案示意图。

在施黎乙线中，使用普通地线的32#～177#段、177#～336#段以及使用OPGW地线的7#～336#段进行融冰时选择单独融冰、并联融冰的方法进行。使用普通地线的155#～177#段选择的融冰方法是局部进行。

图1　施黎甲线进行全线融冰的方案示意图

2　制定的改造方案

2.1　对施黎甲线制定的改造方案

普通地线运行时使用单点接地、分段绝缘的方法。处在30#位置的地线要换作绝缘地线串，处在341#位置的地线要换作绝缘地线串。此外，341#、30#、154#这3处位置的地线必须保证绝缘，并且将连接刀闸设立在地线与自动融冰装置之间。

2.2　对施黎乙线制定的改造方案

普通地线运行时使用单点接地、分段绝缘的方法。将处在31#位置的普通地线换作绝缘地线串，处在336#位置的普通地线换作绝缘地线串。此外，336#、31#、154#这3处位置的地线必须保证绝缘，并且将连接刀闸设立在地线与自动融冰装置之间。从运行单位的反馈信息中发现，使用OPGW地线的一侧依旧使用上述的运行方法。336#、6#这两处位置的地线必须连接自动融冰装置，并且保证连接刀闸的设立位置在地线与自动融冰装置之间。

3　计算时需要的软件

计算感应电流、感应电压的主要方法是ATP/ EMTP法、手册计算法以及简化计算法。其中第一种计算方法属于电磁暂态程序（Elector-magnetic Transient Program，EMTP），其是这种程序中使用频率最高的一种。使用这种方法计算时，首先要建立模型，在这个过程中需要注意的是，利用恒流源充当模拟线路中的负荷电流；使用OPGW地线与普通地线的区域中，用0.01Ω标准的电阻进行模拟，在绝缘区域使用1×106Ω标准的电阻进行模拟。一定要注意，实际操作过程中，各个工序是十分繁杂的，文章中列出的数据都是简化了现有的数据计算得出的，因此计算的结果只能用来参考。

4　使用500kV电压对施黎甲线进行融冰时计算出的运行方式及提出的意见

4.1　非融冰季节使用的运行方式

从运行单位提供的资料中发现，现阶段进行融冰时使用的运行方法是两端接地。非融冰季节中，341#杆塔小号侧地线通过杆塔与地线连接，31#杆塔大号侧地线通过杆塔与地线连接。176#杆塔地线通过杆塔与地线连接，177#～340#杆塔地线、31#～175#杆塔地线与杆塔保持绝缘。非融冰季节中，施黎甲线的具体地线连接状况见图2。

图2　非融冰季节中施黎甲线运行接线方式图

4.2　计算感应电流、感应电压理论值的具体方法以及对运行方式提出的建议

根据运行单位反馈的信息，当入地电流比较大时，地线在运行时使用单点接地、分段绝缘的方法。

方法1：保证融冰区域的地线绝缘，接地时尽量多点。普通地线341#、176#、154#、31#位置中的杆塔与地线相接。

方法2：保证融冰区域的地线绝缘，接地时采用中间单点。普通地线341#、154#、31#位置中的杆塔必须绝缘，176#位置中的杆塔与地线相接。31#杆塔与其小号侧地线之间保持绝缘，341#杆塔与其大号侧地线之间保持绝缘。

（1）方法1是目前运行单位正在使用的方法，通过相关方法计算得出：341#杆塔的入地电流为9.3A，要＜实际测量值。

（2）方法2中主要对普通地线进行了分段绝缘，位于中间的地线在运行时使用的方法为单点接地，这种方法的好处是对设备的要求比较低，施工单位从工厂中购买的机器就能满足运行要求，使用时不需要进行改造。计算出的感应电压与感应电流的值见表1。

表1　方式2入地电流和感应电压

根据表1得出，对普通地线进行分段绝缘，位于中间的地线在运行时使用的方法为单点接地时，在341#位置处杆塔的感应电压比较小，大约是609V；在这个位置中的入地电流也比实际值小。

4.3　对运行方式提出的建议

方法2能有效地控制入地电流与感应电压，若在施工过程中对这两点的限制程度较大，建议采用方法2，这种方法主要是要求31#杆塔与其小号侧地线之间保持绝缘，341#杆塔与其大号侧地线之间保持绝缘。此外，341#、154#、31#的杆塔地线也要保证绝缘，将接地刀闸设立在地线与自动融冰装置之间，这种方法还有一个优点，就是对机器的要求比较低，不需要进行改造便能投入使用。

5　使用500kV电压对施黎乙线进行融冰时计算出的运行方式以及提出的意见

5.1　非融冰季节使用的运行方式

从运行单位提供的资料中发现，现阶段进行融冰时使用的运行方法是两端接地。非融冰季节中，335#杆塔小号侧地线通过杆塔与地线连接，31#杆塔大号侧地线通过杆塔与地线连接。176#杆塔地线通过杆塔与地线连接，177#～334#杆塔地线、31#～175#杆塔地线与杆塔保持绝缘。6#、335#位置处的杆塔使用的是光电分离绝缘接头盒，335#位置处的杆塔小号侧光缆通过杆塔与地线连接，31#位置处的杆塔大号侧光缆通过杆塔与地线连接，融冰区域中，所有光缆中的接头盒都是通过接地刀闸与地线进行连接的，其他区域中的光缆必须与杆塔保持绝缘。非融冰季节中，施黎乙线的具体地线连接状况见图3。

图3　非融冰季节中施黎乙线运行接线方式图

5.2　可行度较高的运行方法

从运行单位的反馈信息中得到，施工过程中遇到入地电流偏大的情况时，普通地线运行时使用单点接地、分段绝缘的方法。当遇到感应电流偏大的情况时，地线运行过程中增加接地点。

6　结语

综上所述，在直流融冰的过程中，一定要保证使用的架空地线是通过绝缘化方法处理过的，只有这样才能符合融冰的具体要求，当对整个地线完成绝缘化处理后，便可挂掉或支撑放电过程中产生的绝缘子，完成以上操作后，选择最合适的接地方法，这样做的好处是既能降低改造过程中的成本，又能将普通地线的作用发挥最大，还能降低架空地线的电能消耗量，确保架空地线间顺利进行直流融冰。

参考文献

[1]黄旭峰．光纤复合架空地线接地方式的改进[J].高电压技术，2010，（2）.

[2]李振强，戴敏，娄颖，等．特高压线路地线布置方式对地线电能损耗及潜供电流的影响[J].电网技术，2010，（2）.

（作者简介供职于中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局）