童冰、李雨遥、胡学深、何荣平、潘云鹏、杨昆
超高压输电公司曲靖局
摘要：南方地区冬季温冷，线路覆冰对安全运行造成严重威胁，严重时甚至造成断线、倒塔事故。对此，南方电网在网内多个站点加装融冰装置，利用直流融冰技术，通过直流电流加热线路，将电能转化为热能实现线路融冰。
关键词：直流融冰；滤波器组；谐波
1 引言
为满足云电外送交流主通道线路融冰要求，南方电网公司在500kV XX站加装了一套220kV融冰装置，该装置同时兼有SVC功能。该套装置还可根据实际需求在直流融冰及SVC两种运行方式之间切换。当无融冰需求时，通过主接线重构，装置运行于静止无功补偿（SVC）方式，为系统提供动态无功支撑。该套直流融冰兼SVC装置融冰可以满足这9条500kV出线和站内所有220kV出线的融冰需要。最小融冰电流按以温度-5℃、风速5m/s、导线覆冰厚度10mm 情况计算，结合XX变电站出线情况，装置融冰额定交流电压为18kV，额定直流电压为±22.5kV，直流融冰方式下额定工作电流为4500A，额定输出容量为200MW，额定触发角为15o；阀组为12脉冲；SVC方式下最大无功输出感性60MVar，容性180MVar；
该直流融冰电源装置接入变电站220kV系统，直流融冰电源可调节直流输出电压，对不同线径和长度的线路采用不同融冰电流，融冰时对系统冲击要小，需要的倒闸操作要少。直流融冰电源装置的阀组部分经整流变接入220kV系统，滤波支路接入整流变中压绕组35kV侧。
装置有两台换流变，容量2×135MVA，电压等级为230±2×2.5%/35/18 kV，无励磁调压；220kV换流变进线间隔两回；35kV换流变进线间隔两回，滤波器回路6回；18kV换流变进线间隔2回；滤波电容器6组，总基波补偿容量180Mvar，其中：5次滤波电容2组，每组基波容量38Mvar，7次滤波电容2组，每组基波容量30Mvar，11次滤波电容2组，每组基波容量22Mvar。电气主接线为220kV换流变进线接于前期220kV双母线，35kV为单母线接线，不设分段，18kV直接与融冰兼SVC装置连接。
因网内同一规格的融冰装置在开展融冰时5次滤波器组融冰时发生了故障，故借调了本站融冰装置一组5次滤波器组。为充分考虑本站所连系统融冰需求，现场拟将XX站5次滤波电抗器更换为YY站5次滤波电抗器后进行线路融冰，研究该方式对系统谐波影响，本文根据该规格直流融冰装置有关系统参数和运行参数，对XX站5次滤波电抗器更换为YY站5次滤波电抗器后进行线路融冰，对系统谐波影响进行了分析，得出具体谐波情况及运行参数要求，本文的分析结果与在系统仿真模型上进行的仿真研究，对其实际运行有一定的借鉴意义。
2 谐波阻抗扫描
XX站融冰装置5次滤波器电抗器电感值为4.81mH，YY站5次滤波器电感值为4.33mH。现场拟将XX站5次滤波电抗器更换为YY站5次滤波电抗器。根据要求，对以下3种情况滤波器谐波阻抗进行扫描，扫描频率为0Hz~2000Hz：（1）原5次滤波器（H_Harm）；（2）更换1相滤波电抗器（H_Harm1）；（3）更换2相滤波电抗器（H_Harm2）。
由仿真结果可以看出，更换1相和更换2相电抗器，5次滤波器阻抗最小点仍在5次谐波附近，对5次谐波滤波效果影响不大。
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谐波阻抗图
3 各次滤波器电流校核
下列各表是各条线路在最小融冰电流时，不更换电抗器，更换A相电抗器（A相和C相电流）和更换A、B两相电抗器（A相和C相）等工况下滤波器电流。
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表4 3~11号线路在最小融冰电流下各滤波器电流
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4 结论
从结果可以看出，更换前后，各滤波器电流变化不大，均未超过XX站滤波器额定电流值，也未超过XX站滤波器电抗器额定电流值。1.、2.号线4400A融冰电流情况下，更换电抗器前后7次滤波器电流均约为615A。根据仿真，正常运行时电抗器电压约为20kV左右，在电抗器额定电压范围内。
基于该结果仅为仿真分析数据，充分考虑系统运行风险：XX站融冰装置在滤波器不投入情况下运行时，主要存在谐波影响系统和设备风险。同时本表基于仿真情况制定，仿真环境与实际环境可能存在差异。故建议在实际运行时再采取以下措施以防范系统运行风险：
1、现场拟定4个监测点在融冰时进行实时监测，融冰开始前开展监测，并记录背景谐波情况。根据应急办天气预报情况提前安排人员到XX站做好融冰谐波监测准备。
2、融冰过程中实施监测谐波，根据监测情况和校核建议决定是否继续升流。
3、发现设备异常时紧急停运XX站融冰系统。
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如上表所示，35kV母线电压谐波总畸变率应小于3.0%。国标中无220kV及500kV要求，220kV和500kV母线电压谐波总畸变率参照110kV电压等级执行，应小于2.0%。
国标GB/T14549-93《电能质量-公用电网谐波》规定，短路容量为2000MVA的220kV交流系统允许注入公共节点的谐波电流为：5次谐波电流为9.6A，7次谐波电流为6.8A，11次谐波电流为4.3A，13次谐波电流为3.7A。当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，下表中的谐波电流允许值换算如下：
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