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输电线路上的地线由于挂点更高、无运行温度,遇到雨雪冰冻天气时,比导线更易覆冰。为此,陕西电科院研发了特高压线路不停电地线融冰成套装备。1月份,改造升级后的装备用于±800千伏祁韶线、青豫线的地线融冰工作,提高了相关线路抵御雨雪冰冻灾害的能力。
随着全球气候变化,极端恶劣天气呈现多发频发趋势。电网受雨雪冰冻灾害影响的范围扩大、程度加深。特高压线路输送功率大、输送距离长,且多穿越山区,在雨雪冰冻天气中可能出现覆冰情况,而地线(包含传统架空地线和光缆)由于挂点更高、无运行温度,与导线相比,覆冰更严重,防冰、融冰的难度也更大。
在陕西,雨雪冰冻灾害对特高压线路的影响范围和程度呈逐步扩大趋势。2022年6月,国网陕西省电力有限公司电力科学研究院技术人员组建攻坚团队,突破了感应电抑制、雷击防护、融冰电流精准调控三项技术难题,研发了特高压线路不停电地线融冰成套装备,提高了特高压线路抵御雨雪冰冻灾害的能力。
攻坚团队首先要解决的难题是如何抑制感应电。“感应电的防护关系到设备安全和人身安全,做好感应电防护是融冰装备安全运行的基础。”陕西电科院副院长齐卫东说。
感应电是导电设备外部所带的电,对于比较敏感的电子设备影响较大。特高压线路运行时,融冰回路产生的感应电压可达数百千伏,会影响融冰装备安全稳定运行。为此,攻坚团队搭建了1∶1的电路与电磁场耦合模型,结合融冰回路现场感应电压实地测试,开展了数十次仿真和测试,掌握了地线/光缆不对称感应电压特性,研发了感应电压抑制装置。“单点接地+感应电压抑制装置”双重保护措施为融冰装备的启动和安全稳定运行打下基础。
“融冰电流如果过小,覆冰无法消融;融冰电流如果过大,容易造成光缆发热熔断,还可能造成脱冰跳跃,引发线路机械、电气故障。因此,精确控制融冰电流对光缆融冰回路至关重要。”攻坚团队负责人李伟说。
攻坚团队从经济性、技术性和操作便捷性等方面考虑,在5种技术方案中选取了“整流变压器+12脉动晶闸管接线”方案,通过调整晶闸管触发角,使输出电压电流连续可调,实现对融冰电流的精准控制。
2022年12月,特高压线路不停电地线融冰成套装备研制完成并投入运行,与传统地线停电融冰方式相比,全程用时从24小时压缩至2小时,且在地面操作,消除了雨雪冰冻天气登塔作业的安全风险。该装置投运以来,累计开展了9次融冰工作,助力保障陕西境内特高压线路易覆冰区段安全稳定运行。
融冰回路需进行绝缘化改造。改造后,地线与地隔离,一旦遇到雷击,雷电流无法快速泄放至大地。针对这种情况,攻坚团队创新提出“保护间隙+避雷器+快速接地装置”三重防护体系:保护间隙为雷电流提供泄放通道,避雷器将残压控制在安全阈值内,快速接地装置将融冰设备及交流供电系统与故障点隔离,实现兼顾特高压线路融冰与防雷。
操作特高压线路不停电地线融冰成套装备需要输电、配电、变电、调度、通信等多专业协同作业,且部分作业任务难度大、专业性要求高。攻坚团队希望能够提升装备操作的智能化、自动化水平,让融冰操作更便捷。
2024年,攻坚团队基于线路参数、线路覆冰厚度及温度在线监测数据、微气象等环境数据,升级了特高压线路不停电地线融冰成套装备,构建了地线融冰智慧感知决策和控制体系。该设备可通过持续监测融冰过程中光缆运行温度与覆冰脱落情况,自动调整融冰电流,提升融冰效率,在实现覆冰顺利消融的同时保障融冰过程中光缆安全运行。
特高压线路不停电地线融冰成套装备不仅增加了一键顺控功能,还可以同时为两条距离相近的特高压线路融冰。3名运维人员5分钟即可完成融冰准备工作,2小时内完成两条特高压直流线路不停电地线融冰。今年1月,改造升级后的装备已用于±800千伏祁韶线、青豫线的地线融冰工作。“‘一站两线’改造升级使融冰装备功能更强大。后续,我们将引入人工智能技术,实现融冰全过程智能感知和决策。”国网陕西电力副总经理罗建勇说。
攻坚团队依托国网(西安)环保技术中心有限公司签订了成果转化协议。相关产品已在国网陕西电力电商平台上架,进一步推广应用,还通过技术服务方式在±800千伏复奉线、锦苏线应用。1月,特高压线路不停电地线融冰成套装备入选国家能源局“第四批能源领域首台(套)重大技术装备”。
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