直流融冰装置应用对电力系统运行影响探索

　　[摘 要]电力事业关乎社会民生，在社会经济迅猛增长下，各个行业的用电需求不断增长，如何保证电力系统安全稳定运行，成为当前首要待解决问题之一。在电力系统运行中，直流融冰装置作为其中不可获取的组成部分，在运行中由于装置接入方式的不同，可能会影响到直流融冰装置的电压水平和无功功率平衡，不利于电力系统的安全稳定运行，还有待进一步完善。本文就电力系统中直流融冰装置所产生的影响展开分析，从多种角度分析的不良影响，为后续的电力系统调度提供可靠依据。
　　[关键词]电力系统；直流融冰装置；供电能力；系统稳定
　　中图分类号：S935 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）24-0214-01
　　在电网运行中，直流融冰装置在其中所起到的作用较为突出，主要是用于保障极端天气条件下电力系统安全运行，以其独特的优势得到了广泛的应用。但是，由于直流融冰装置的适用范围较狭窄，所以关于直流融冰装置对于电力系统运行影响的研究较为匮乏。在电力工程中，直流融冰装置可能会影响到无功功率平衡、变电站供电能力和系统运行稳定性。由此，加强直流融冰装置对电力系统运行影响研究，有助于把握系统运行要点，提出有效措施降低不良影响，促使电力系统可以安全稳定运行。
　　一、直流融冰装置运行原理
　　（一）直流融冰技术
　　就直流融冰技术来看，主要是借助大容量的电力电子设备，将交流电能转变成直流电能，在待融冰线路上加热处理，实现融化冰层的目的。结合直流融冰的线路组合方式，具体表现在以下两种，一种是三相交流线路的两相导线融冰，另一种则是每次对三相交流线路的三相导线融冰处理，可以根据实际情况完成融冰目的[1]。
　　（二）SVC功能融冰装置的运行原理
　　电网基础设施运行条件较为恶劣，覆冰纯属偶然，会在不同程度上影响到电网基础设施的运行安全。为了能够有效提升电网设备运行效率，直流融冰装置兼具静止无功补偿功能。对于无融冰需求的情况下，可以通过重构装置主接线，促使直流融冰装置可以保持SVC模式运行，为电力系统安全运行提供坚实保障。融冰模式下，装置晶闸管阀形成完整的脉动整流器，将交流电能转变为直流电能，根据电网运行需要动态调节直流电流输出，以此来满足在长度不同的线路融冰需求。对于无融冰需求，重构装置主接线，晶闸管阀组和电抗器转变为SVC的TCR阀组，重构直流融冰模式，转变为SVC运行模式，以此来满足电力系统运行安全。
　　（三）融冰装置接入方式
　　为了可以更好的满足线路融冰需要，主要是选择基站式安装方式进行安装直流融冰装置，在变电站内安装，可以满足变电站所有出线融冰需要。如果是一些容量较小的直流融冰装置，接入变电站内主变压器低压侧，反之则是接入变电站内中压母线[2]。与此同时，对于当前我国现有变电站，直流融冰装置的安装可能会影响到站内总体规划，侵占低压无功补偿设备的空间。
　　二、直流融冰装置对电力系统运行的影响
　　（一）系统短期运行影响
　　对于系统近期运行影响，主要表现在以下几点：
　　（1）主变供电能力。在装置线路融冰运行中，有功功率消耗量随之增加，供电能力下降。对于变电站而言，如果仅有一台主变，对于变电站供电能力影响较大。站内1台的750MVA主变，变壓器功率因素0.95，主变最大负荷大约在713MW左右；变电站内安装融冰装置额定功率225MW，那么在去掉装置有功功率消耗后，负荷供电大概在490MW左右可以达到满载状态，为变电站供电带来严峻的压力。所以，在直流融冰装置模式运行下，应该根据区域实际情况选择合理的电网运行方式，尽可能避免主变过载运行。
　　（2）主变第三绕组负载率。直流融冰装置如果计入到主变低压侧，对于额定容量的要求较高。站内安装直流融冰装置，在SVC运行模式下的输出无功功率最大可以达到120Mvar，第三绕组向中压侧输出的无功功率最高可以达到240Mvar，达到额定容量[3]。但是，电容器无功输出和端电压平方是处于正比关系，如果低压侧电压水平超过额定电压，那么在SVC运行模式下，无功功率最高会超过240Mvar，加剧变压器第三绕组处于过载状态。所以，在具体运行中需要合理调控SVC运行模式的参数，尽可能避免低压侧电压过高导致SVC满发无功功率问题出现。
　　（3）系统运行电压水平。在冬季，外界天气因素对于变电站供电能力影响较大，变电站的融冰装置在SVC运行模式和融冰模式分布情况下计算，把握变电站的近区电压运行情况和设备无功输出情况。在直流融冰运行模式下，被融冰线路停止运行，并列运行线路的无功消耗和功率随之增加，承担较大的运行负荷，加剧变电站下网负荷。在站内偷窃相同低压无功补偿情况下，SVC运行模式的变电站近区电压水平要远远高于融冰模式，但是并未超出合理范围[4]。
　　（4）系统稳定水平。应用直流融冰装置，待融冰线路从电力系统运行中退出。对于不同线路融冰情况下，致使系统的稳定性得到了不同程度上下降。这就需要根据实际情况，在线路融冰模式下选择合理的运行方式，尽可能降低线路和电网运行负荷，备用充足，保持电力系统安全稳定运行。在SVC运行模式下，直流融冰装置在运行中主要是借助晶闸管控制电抗器快速吸收无功功率，系统无功需求快速相应，对于改善电力系统运行稳定性具有促进作用。从中可以了解到，SVC运行模式下直流融冰装置的运行中，系统发生故障后具有动态无功调节作用，尽可能降低变电站母线电压波动现象，确保电力系统安全稳定运行。
　　（二）系统长期运行影响
　　电力系统运行中，直流融冰装置的运行对于电力系统长期运行同样存在一定影响。通过高压电抗器的安装可以补偿500kV线路充电功率，对于较短的线路充电无功可以安装低压电抗器补偿。安装低压电容器可以实现无功损耗的补偿，向中压侧电网输送部分无功，并对电网提供补偿作用。所以，加强变电站低压无功补偿设备，对于电力系统安全稳定运行具有重要作用[5]。
　　如果安装直流融冰装置，需要占据一定的设备空间，这就需要结合变电站规划建设要求进行校准与核算，分析设备占用空间扩建情况下是否会增加低压无功补偿设备。如果无法满足无功平衡需求，可能通过增加征地措施安装低压无功补偿设备。如果保证500kV线路高抗退出运行，不新增低压无功补偿设备，可以基本上满足变电站的无功平衡需要。
　　三、结论
　　综上所述，在电力工程中，直流融冰装置可能会影响到无功功率平衡、变电站供电能力和系统运行稳定性。当前我国关于直流融冰装置对于电力系统运行影响的研究较为匮乏，为了确保电力系统安去稳定运行，充分发挥直流融冰装置优势，应该充分结合区域实际情况，选择合理的接入方式，提升供电能力。
　　参考文献
　　[1] 田茂城，蒋彪.500kV独山站直流融冰装置零功率控制试验RTDS仿真[J].现代机械，2017，23（06）：88-90.
　　[2] 张云柯，李博通，李斌，王通.超高压输电线路直流融冰过程中接地故障定位技术[J].电力系统自动化，2017，41（20）：105-111.
　　[3] 于洋，何川，贾伟，杨瑞金.直流融冰兼动补装置在线路覆冰处置中的应用[J].机电信息，2017，11（12）：43+45.
　　[4] 郭裕群，周月宾，许建中，许树楷，赵成勇，傅闯.适用于全桥型模块化多电平换流器的直流融冰装置控制策略[J].电力系统自动化，2017，41（05）：106-113.
　　[5] 沈力，董亮，侯凯，何思源，王皓，张辉.一种提高星接链式STATCOM直流融冰电流的控制方法[J].电力系统自动化，2016，40（17）：184-189.

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