融冰线路首端和末端连接方式研究

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1、融冰线路首端和末端连接方式研究融冰线路首端和末端连接方式研究The first port and terminal connections of ice - melting line李宏力、周贵发Li Hong-li Zhou Gui-fa(贵州电网公司都匀供电局，贵州 都匀 558000)【摘要摘要】完善输电线路融冰回路的关键技术研究。通过对已经建成却没有旁路母线的变电站内融冰母线布置方式的研究和融冰线路末端隔离开关结构的研究，在此基础上提出了拥有完全自主知识产权的完善输电线路融冰回路的关键技术。通过这种关键技术的推广应用，能够让输电线路的融冰操作与常规的倒闸操作完全相同，从而大大提高融冰的

2、工作效率、降低运行人员的操作风险和消除检修人员的作业风险。【关键词关键词】输电线路 融冰回路 主知识产权 关键技术【Abstract】【Abstract】Study on key technology for perfect ice melting circuit of transmission line. Has been built without bypass bus through the study of melting ice within the substation bus arrangement and study on the melting ice of isolatin

3、g switch at the end of transmission line structure, Owns full independent intellectual property rights are made on the basis of this key technology for perfect ice melting circuit of transmission line. This application of key technologies, That allows transmission line ice melting operation identica

4、l to the normal switching operation, So as to significantly improve the efficiency of the melting ice, reducing operational risk and eliminating maintenance of operating personnel personnel job risks.【Keywords】【Keywords】Transmission line Ice melting loop Key technology Independent intellectual prope

5、rty rights0 0前言前言目前，在南方电网公司的典型设计中，110kV 和 220kV 变电站内是不带旁路母线的。在这些变电站中加装直流融冰装置时，将会遇到两个不可回避的问题：一是在直流融冰装置输出侧的融冰母线无法直接与融冰线路首端相连接；在融冰线路的末端，也没有专门的能够通过融冰电流的短路设备。这就直接导致了整个融冰过程的工作效率十分低下：约有 44的时间(详见参考文献)消耗在线路首端和连接和线路末端的短接上。二是直流融冰母线与融冰线路连接的空间受到限制，如果在融冰母线与融冰线路之间加装连接设备的话，就必须要对场地进行扩展征地。本文针对上述存在的问题进行研究并提出具有完全自主知识产权

6、的能够完善输电线路融冰回路的关键技术及设备。1输电线路融冰回路的现状输电线路融冰回路的现状1.1输电线路融冰回路简介输电线路融冰回路是指融冰装置输出的融冰母线融冰线路首端融冰线路融冰线路末端的电流回路，如图 1 所示。图 1 输电线路融冰回路示意图1.2融冰母线与融冰线路之间的连接现状在没有旁路母线的变电站内（对于带旁路母线的变电站，只需要加装 1 组普通隔离开关将融冰母线与旁路母线连接即可，不在本文的研究范围内），在不征地的前提下，目前通用的做法是将融冰母线修建在围墙上，融冰母线与线路之间用预制好的导线人工进行连接（即线路正常运行时，预制好的导线取下来存放，需要融冰操作时，将线路和线路开关单

7、元停到检修状态后，由人工将预制好的导线进行连接），如图 2 所示。图 2 融冰母线与融冰线路之间的连接示意图1.3融冰线路末端三相短接现状融冰线路末端三相短接主要有两种方式。一种是在线路末端变电站内出线避雷器顶端用预制好的导线人工进行短接，如图 3 所示；另一种是在线路末端 1 号杆（塔）上用预制好的导线人工进行短接，如图 4 所示。图 3 避雷器顶端短接示意图图 4 线路末端 1 号杆上短接示意图2输电线路融冰回路存在的问题输电线路融冰回路存在的问题由图 2、图 3 和图 4 可以看出，无论是融冰母线与融冰线路之间的连接，还是线路末端在雷器顶端短接，或是在线路末端 1 号杆上短接，在对线路进

8、行融冰之前，都需要将线路操作到检修状态，工作人员办理相应的工作许可手续后方能将预制的连接导线连接到相应的位置；融冰工作完成后还需要解除连接。这种方式存在如下问题：1融冰工作效率低下；2运行人员操作工作量增加；3检修人员增加了作业风险和行车风险。3融冰线路首端和末端连接方式研究融冰线路首端和末端连接方式研究3.1融冰线路首端连接的关键技术研究从图 2 可见，如果在避雷器与融冰母线之间增加一组具有融冰跨越连接功能的垂直伸缩式隔离开关(该隔离开关以本文作者为第一发明人所取得的专利号为 ZL 2012 2 0115421.5)，该隔离开关一端接融冰母线，另一端接在线路上，则可以实现输电线路首端连接的自

9、动化。但存在问题是：避雷器与融冰母线之间没有足够空间来增加设备。如果要增加设备则必须将变电站围墙向外扩展。如果在图 2 中的避雷器位置安装一组垂直伸缩式隔离开关，这种隔离开关不但具有融冰跨越连接功能，同时还具有避雷器的功能，则可以完美解决问题，其结构如如图 5 和图6 所示：图 5 带防雷功能的融冰隔离开关示意图 （合）图 6 带防雷功能的融冰隔离开关示意图 （分）这种带防雷功能的融冰隔离开关，在支架（11）上设有电动操作机构（9），在电动操作机构（9）上连接有垂直连杆（8），在支架（11）的顶部设有底座（10），在底座（10）上设有支柱避雷器（4）及低侧支柱绝缘子（7），垂直连杆（8）的顶部

10、与低侧支柱绝缘子（7）的底部连接；在低侧支柱绝缘子（7）上设有低侧接线板（6），在低侧支柱绝缘子（7）的顶部连接有可折叠的导电杆（5），在支柱避雷器（4）的顶部连接有均压环（3），在均压环（3）的底部设有静触头（2），导电杆（5）的顶部能与静触头（2）接触，在均压环（3）的顶部设有高侧接线板（1）电动操作机构每相 1 个，实现分相操作，三相之间电气联动操作。系统正常运行时，通过电动操作机构将导电杆折叠，使导电杆与融冰母线的轴线保持平行，使装置处于分闸位置，原有线路和融冰装置按照常规模式正常运行，此时的装置具有避雷器的功能；当需要将线路输电线首端与融冰母线进行三相跨越连接时，只需将线路停电并拉开

11、该线路开关单元的隔离开关，再通过电动操作机构使导电杆与静触头接触即可，此时的装置具有融冰专用隔离开关功能。由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，采用将避雷器与具有融冰跨越连接的隔离开关合二为一，能够有效减少占地面积，降低工程投资和缩短施工工期，结构简单可靠(带防雷功能的融冰隔离开关已取得专利，专利号 ZL 2012 2 0299930.8)。下图为应用该设备前后占地面积的对比图（以 110kV 出线间隔为例）：图 7 增加常规隔离开关时的断面图图 8 采用具有防雷功能的隔离开关时的断面图通过图 7 和图 8 的对比，每个 110kV AIS 配电装置出线间隔可节省用地面积为8(2.3+0.5

12、+2.5)-2.8=20 平方米(公式中的 8 为 110kV AIS 配电装置出线间隔的标准宽度)。3.2融冰线路末端三相短路连接的关键技术研究3.2.1第 1 种方案目前，在融冰线路的末端，只能采用图 3 和图 4 的方法进行三相短接，如果在现有出线间隔内线路侧隔离开关的基础上进行改造，增加短路但不接地的功能，则可以解决问题，这种带融冰短路功能的隔离开关结构如下图所示：图 9 带融冰短路功能的隔离开关断面图（兼在系统中的接线示意图）图 10 带融冰短路功能的隔离开关俯视图包括两个垂直支架（10），其特征在于：在每个垂直支架（10）上都设有操作机构（9），在操作机构（9）的顶部连接有垂直连杆

13、（8），在垂直连杆（8）的顶部设有水平支架（7），在水平支架（7）上设有双柱水平旋转隔离开关（12），在双柱水平旋转隔离开关（12）的一侧设有三个对应的绝缘子（2），在绝缘子（2）的底部设有传动连杆A（5），传动连杆 A（5）与垂直连杆（8）接触，在绝缘子（2）的底部设有传动连杆B（6），在绝缘子（2）的顶部设有导电杆动触头（3），在双柱水平旋转隔离开关（12）靠近绝缘子（2）的线路侧绝缘子接线座处设有导电杆静触头（4）；在绝缘子（2）顶部设有接线柱（1），在接线柱（1）之间设有短接导体（11）。在具体使用中，将本隔离开关安装到待融冰线路的末端：一端连接到变电站母线侧(13)，另一端连接到输电

14、线路(14)，将隔离开关(12)的融冰短路组件操作到分闸位置，即可按照原有隔离开关(12)的常规模式正常运行；当需要将线路进行短路时，只需拉开隔离开关(12)后，再合上隔离开关融冰短路组件即可完成输电线路的三相短路连接(这种带融冰短路功能的隔离开关已取得专利，专利号为 ZL 2012 20115423.4)。在系统中的应用示意图可参考图 9。这种隔离开关的优点是采用成熟技术设计制造，短路电流可以做很大（5000A），缺点是占用空间较大且成本较高。因此可考虑以下第 2 种方案。3.2.2第 2 种方案以 GW4110D 型隔离开关为例，对原有隔离开关线路侧的接地刀闸进行绝缘化改造和增大通流能力改

15、造，并增加 1 只单相 10kV 组的接地小刀闸，就将原刀闸改造成为一种具有融冰短路和接地切换功能的隔离开关。详见图 11 到 13。图 11 分闸时的结构示意图图 12 合闸时的俯视图图 13 合闸时的侧视图具有融冰短路和接地切换功能的隔离开关，包括垂直支架 15，在垂直支架 15 上设有操作机构7 及操作机构13，操作机构7 及操作机构13 为三相电气联动结构；在操作机构7 上连接有垂直连杆 9，在垂直支架 15 的顶部设有水平支架 8，在水平支架 8 上设有绝缘支撑架 2，在绝缘支撑架 2 上设有水平导电连杆 10，在水平导电连杆 10 上设有接线座 4，接线座 4 通过铝排 6 与单极

16、接地刀闸 3 连接，单极接地刀闸 3 的接地端通过铝排与水平支架 8 连接，单极接地刀闸 3 的底部与垂直连杆 9 的顶部连接；在水平支架 8 上设有支柱绝缘子 16，在支柱绝缘子 16 的顶部设有隔离开关主刀闸触头 1，在隔离开关主刀闸触头 1 上设有静触头座 5；垂直导电杆 11 通过导电连接线夹 12 固定在水平导电连杆 10 上，水平导电杆 10 通过绝缘水平连杆 14 与操作机构13 连接。在具体使用中，将该隔离开关安装在融冰线路的末端，“短路和接地”功能的接地刀闸布置到靠融冰线路侧。将隔离开关的单极接地刀闸 3 操作到合闸位置，即可按照原有双柱水平旋转隔离开关的常规模式正常运行，实现带电运行或者线路侧检修接地方式；当需要将线路进行短路时，只需拉开隔离开关，再合上隔离开关“短路和接地”刀闸，然后拉开单极接地刀闸 3 后，即可完成输电线路的三相短路连接。该隔离开关已申请国家专利（申请号 201320187109.1）该刀闸优点是不需要增加额外的空间且价格较低，缺点是短路电流不能做得很大（一般不超过 2000A）。