杨振东
国网山西省电力公司阳泉供电公司 山西 045000
摘要：对于电力系统而言，输电线路使其稳定运行的重要保障，线路运行质量直接关系着区域供电质量。但是，由于输电线路一般在外界，冬天极易受到冻害威胁，影响输电线路的运行。对此，为了确保输电线路安全可靠，可以通过防覆冰技术解决覆冰问题，该技术通过功率单元级联方式使输出的电压增加，进而利用斩波管对直流电流输出进行控制，斩波管和续流二极管形成降压斩波器，进而不断进行直流电源调节工作，达到防覆冰电流有效控制的作用。
关键词：输电线路；防覆冰技术
1500kV输电线路防覆冰技术概述
1.1线路特征
（1）孤岛特征：防覆冰技术可以通过全控制器件，使用独立交流电源控制受端电网，其不仅能够解除受端电网的电压限制，同时也能够确保低电压穿越。该技术在大规模新能源和孤岛供电中的应用比较广泛。
（2）MMC技术和谐波无功控制：该特征指的是两电平或是三电平技术应用后形成换流器，其可以实现高压直流输电系统建设。随着科技的发展，MMC技术应用解决了高压输电问题，这是由于串联MMC模块通过多电平技术能够对输出电压实现精准控制。同时，由于MMC技术换流器的应用可以降低成本，促使系统整体运行更加稳定。
（3）多端控制和配电网：多端控制操作比较复杂。我国当前的直流项目都应用点对点长距离线路，将电力资源从富集区传输到负荷区。随着经济的发展，多个经济中心涌现，传统的点对点运输无法满足多个经济中心用电需求，同时，由于东西部距离过大，区域之间的负荷曲线变化幅度比较大，应用柔性直流输电技术能够使各区域能源需求得以协调。未来，低压直流混合式电力网络是其发展方向。
1.2防覆冰技术应用意义
电网导线覆冰会导致负荷运行出现问题，进而使输电线路出现弯曲、断线等现象，对此，电网建设者必须要对输电线路进行脱冰工作。但是，电网覆冰和脱冰时，线夹中会有导线滑动现象，导致线夹导线外侧出现断裂现象。此外，电网导线覆冰也会导致绝缘子绝缘性下降，导致闪络问题，同时，气温和风速会导致覆冰导线受力不均，在空中飘动，引发安全事故。为了能够缓解输电线线路冰害影响，建设者需要重点研究防覆冰技术，利用防覆冰技术确保输电线路稳定运行，进而为现代经济和社会的发展提供有效的服务。
2500kV输电线路防覆冰计算和设计
2.1分析防覆冰过程
直流防覆冰技术通过直流电所产生的热能去除线路上的冰，当外界环境或是线路温度持续大于0°时，则线路覆冰就会融化。依据覆冰原理，导线被覆冰时，输电线路为220kV，分析单条导线。导线温度保持在冰点之上，导线无冰时最小电流，保线电流利用导线热量平衡实现防覆冰。
2.2设计防覆冰装置
根据以上参数设计防覆冰装置，其中开关主器件选择IGBT全控器件，在此基础上搭建。功率单元主电路中，主电路使用功率单元斩波级联方式建立拓扑结构，电路图如图，功率单元由斩波正母线连接直流负母线，构成防覆冰电路拓扑，整流桥利用直流电压对母线电压进行控制，斩波管和续流二极管形成降压斩波器，并依据现在负载电压实现控制，对多个功率单元电源进行叠加控制，实现直流电压调控。见图3，其为功率单元等效电路，在直流侧，电压源换流器形成受控电流源，斩波管和二极管等效形成开关K，图中VT1-6是开关器件，L是输入电感，C是直流电容，R是输出电压，i是直流模拟电源，I是输出电流。这种方式需要的直流电容比较小，谐波容量相较更低，可使系统体积减小，提高系统控制性与适应性。
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双闭环控制系统中，内环来迅速跟踪电流，外环来跟踪给定直流电压，并利用锁相环实现电压以及电流的变化，进而达到解耦控制，使得系统功率因素提升。其为整流控制结构图，利用梯形波脉宽提供功率单元整流桥运行脉冲信号。直流电压稳定设计下，功率单元斩波桥需要输出电流进行闭环控制。防覆冰电路控制。防覆冰装置由同功率单元级联构成，利用变压器与三相电网连接。在设计参数基础上，建立高压换流电路拓扑，并利用DGBT实现电压电流的柔性调控，将功率单元输出电压实现叠加控制，多绕组多重化基础使得系统等效开关质量提升，谐波减少。防覆冰时，斩波管占比增加，各单元输出电压会相互叠加，输出电压上升，进而达到预期的防覆冰电压值。
3500kV输电线路防覆冰技术应用策略
3.1背靠背防覆冰技术
冬季输电线路在运行时，通过背靠背防覆冰能够满足电流运行，使换流站输送保持小功率，在应用背靠背防覆冰技术时，导线两极进行功率的正反送率，对此，在设置反送极时，应用定电压控制，也就是配置低压限流、定电流控制等单元，之后如果系统能够降低电压，则可以将低压限流单元启动，使输电线路变为定电流控制，确保掉线运行正常。另外，背靠背防覆冰技术在逆变侧控制模式中，需要在输电线路两边分别设定定电压和定电流控制，并在正极应用定电流控制，之后利用正极运行实现功率正送，使输电线路运行稳定，防止导线覆冰导致短路。这时，逆变侧控制装置在运行时，如果降低系统电压，则需要启动低压限流单元，并将其转化成定电流控制，避免覆冰故障出现。从上述分析中发现，在处理输电线路覆冰时，利用背靠背防覆冰技术能够实现小功率防覆冰需求，确保输电线路运行稳定、安全。
3.2双极并联防覆冰技术
首先，整流侧控制技术。也就是在线路被大量冰雪覆盖时，为了防止其影响塔杆安全，可以通过双极并联防覆冰方式中的整流侧控制技术，使系统换流和接地极电流减小，防止因为换流导致过热，有效控制输电线路运行。
其次，逆变侧控制技术。也就是在使用双极并联防覆冰系统进行操控时，要确保双极逆变侧两边处于定电流和定电压的状态，并且，定电流一侧中的电流整定值与直流线路中一半的电流相等，之后，逆变侧控制中的电流会在直流电流中均匀分布，进而实现利用定电压对直流电压进行柔性调整，同时需要保证阀组电压在定值范围中，使得防覆冰效率提升。若是逆变侧两边都是定电压模式，则阻抗与熄弧角会出现差异，使得并联阀组出现偏差，导致电流过载。对此，为了输电线路实现防覆冰，需要保证一边为定电压，一边为定电流，进而在输电线路覆冰时能够实现低压限流，柔性调节线路运行，确保线路运行安全。
3.3常规直流工程技术
现阶段，受到气温等因素的影响，输电线路经常出现覆冰问题，导致线路短路、断裂，对此，为了有效控制覆冰问题，可以通过常规直流工程技术进行控制，也就是在设计直流装置时，需要对正常运行控制、保护系统、故障、操作、通信以及监测等系统作出相应的配置，保证常规直流控制能够实现换流母线电压检测、控制最大直流电流等目的，进而利用定电流、定电压等柔性控制对输电线路运行进行调节，同时，使输电线路热量消耗和热量产生彼此平衡，能够控制覆冰现象。另外，在设计直流控制装置时，需要注意在装置两边加装换流器，之后，从两边换流器柔性调节实现电压、电流的调节，确保线路电流运行正常。
结束语
极端天气影响下，输电线路覆冰问题越发严重，覆冰导致线路出现短路、断裂等现象，影响线路的正常运行。对此，为保证线路运行安全稳定，需要缓解线路覆冰现象，通过操控输电线路，置换变压器、整流器等，使线路迅速防覆冰，之后，通过背靠背防覆冰技术、双极并联防覆冰技术、常规直流工程技术使线路实现防覆冰，而在防覆冰过程中，通过装置无功补偿防覆冰线路，最终利用防覆冰缓解导线覆冰现象，使电网系统操控处于最佳状态，进而满足生产生活中的用电需求。
参考文献：
[1]舒斌,田维文.500kV输电线路抗冰防覆冰技术的研究与分析[J].中国科技纵横,2014,000(022):105-105.
[2]敬华兵,年晓红,罗文广.一种兼具防覆冰功能的柔性直流输电换流站的研究[J].中国电机工程学报,2012,32(19):65-73.
[3]莫理莉,甘凌霄,王善生,等.输电线路完善化防覆冰技术综述[J].电气自动化,2013(03):4-6+21.