本发明专利涉及了全过程利用倒闸操作实施的 输电线路融冰系统及其方 法， 属于输电网输电线路直流融冰应用的创新技术 。 背景技术

低温雨雪冰冻天气引起的输电线路覆冰是众多 国家电力系统所面临的严 重威胁之一， 严重的覆冰会引起电网断线、 倒塔， 导致大面积停电事故， 也使 得快速恢复送电变得非常困难。长期以来， 冰灾的威胁一直是电力系统工业界 竭力应对的一大技术难题。

1998年北美风暴给美加电网带来了严重的影响� �造成了范围广阔的电力中 断。 2005年，低温雨雪冰冻天气曾给中国华中、华� �电网造成严重的灾害。 2008 年 1月至 2月， 低温雨雪冰冻天气再次袭击中国南方、 华中、 华东地区， 导致 贵州、 湖南、 广东、 云南、 广西和江西等省输电线路大面积、 长时间停运， 给 国民经济和人民生活造成巨大损失。

2008年冰灾后，中国电力科技工作者自主进行� �直流融冰技术及装置的研 发， 成功研发出了具有完全自主知识产权的大功率 直流融冰装置， 主要包括带 专用整流变压器、不带专用整流变压器和车载 移动式等多种型式， 进而在全国 进行了推广应用。 2009年 -2011年冰期， 仅南方电网内已经安装的 19套直流 融冰装置均发挥了重大作用，对 UOkV以上线路进行直流融冰共计 234次，其 中 500kV交流线路 40余次， 充分发挥了直流融冰装置的威力。 从目前直流融冰装置在电网中的应用来看，直 流融冰装置直流侧的融冰母 线与融冰线路的连接 （或隔离）、 融冰线路短接 （或隔离） 一般通过人工方式 实现， 在融冰时， 操作工人在融冰装置所在变电站内现场利用工 具和临时短接 线将融冰管母线与线路连接，然后在待融冰线 路对侧变电站将线路按要求将三 相线路利用临时短接线短接，连接和拆除过程 中必须将线路转为检修状态才能 进行， 由于线路挂点往往离地面较高，特别是对于 500kV线路， 线路挂点高度 一般在 20米以上， 在人工操作时， 不但耗时， 且作业强度和难度很大。 根据 目前 2009-211年现场实际应用经验， 人工接线时间要大于线路实际融冰时间， 造成线路停运时间超过线路融冰时间两倍以上 ，完成一条 500kV线路融冰需要 的时间超过 10个小时， 融冰效率受到严重影响。 现有直流融冰装置直流侧的 融冰母线与融冰线路的连接以及融冰线路对侧 短接采用人工临时现场连接方 式， 存在线路停运时间长， 危险性高， 可靠性差等缺点。 因此， 必须有更好的 解决融冰线路与直流融冰装置连接和隔离的问 题， 缩短连接和隔离时间。本发 明所提出全过程利用倒闸操作实施的输电线路 融冰系统及其方法能够较好的 解决这一问题， 可将一条 500kV线路总融冰时间控制在 4小时内。 发明内容

本发明的目的是针对现有直流融冰系统及方法 的不足，提供全过程利用倒 闸操作实施的输电线路融冰系统，实施融冰过 程中不需要将输电线路和直流融 冰装置转为检修状态， 该系统在实施输电线路融冰过程中不需要人工 临时接 线。 本发明需要用到的设施和设备主要包括直流融 冰装置、 转换刀闸、 与融冰 线路连接的融冰接入刀闸和融冰短接刀闸、连 接导线及金具。本发明设计合理， 方便实用。

本发明的另一目的在于提供一种操作简单，使 用方便的输电线路直流融冰 方法。

本发明的技术方案是：本发明的全过程利用倒 闸操作实施的输电线路融冰 系统，包括直流融冰装置 DI，直流侧转换刀闸 Sl、 S2、 S3和 S4，融冰母线 DB， 融冰接入刀闸 SA， 需要融冰输电线路 TL， 融冰短接刀闸 SC， 以及直流融冰装 置 DI与及其所在变电站 P站内母线连接的断路器 QF、 隔离刀闸 K， 输电线路 TL与 Ρ站交流母线连接的断路器 QFA、 隔离刀闸 KA, 输电线路 TL与另一变电 站 Q站相应交流母线连接的断路器 QFB、 隔离刀闸 KB， 直流恻转换刀闸 SI和 S2的一端短接后与直流融冰装置 DI负极相连， 直流侧转换刀闸 S3和 S4—端 短接后与直流融冰装置 DI正极相连;直流侧转换刀闸 S1另一端与融冰母线 DB 中的 A相连接， 直流侧转换刀闸 S2和 S3另一端短接后与融冰母线 DB中的 B 相连接， 直流侧转换刀闸 S4另一端与融冰母线 DB中的 C相连接； 融冰接入刀 闸 SA的低压侧与融冰母线 DB连接， 融冰接入刀闸 SA的高压侧与输电线路 TL 连接； 融冰短接刀闸 SC的低压侧短接， 融冰短接刀闸 SC的高压侧与输电线路 TL连接。

上述输电线路 TL与直流融冰装置 DI的连接和隔离通过融冰接入刀闸 SA 和融冰短接刀闸 SC实现。

上述直流融冰装置 DI采用两个六脉动桥串联结构时两桥中点为直� ��融冰 系统的唯一接地点，采用单个六脉动桥或用两 个六脉动桥并联结构时直流融冰 系统无接地点。

上述融冰接入刀闸 SA和融冰短接刀闸 SC采用三个单柱单臂垂直伸缩式隔 离刀闸或单柱双臂垂直伸縮式隔离刀闸构成。

上述融冰短接刀闸 SC中三个垂直伸縮式刀闸的低压端短接， 融冰接入刀 闸 SA中的三个垂直伸缩式刀闸的低压端不短接。

上述融冰接入刀闸 SA和融冰短接刀闸 SC采用的垂直伸缩式刀闸包括高压 支持绝缘瓷瓶、 低压支持绝缘瓷瓶、 操作绝缘瓷瓶、 垂直开启式主刀闸、 静触 头、 动触头、 均压环、 高压接线端子板、 低压接线端子板、 主刀闸电动操作机 构； 所述高压支持绝缘瓷瓶的顶端与均压环的底面 固定导电连接； 所述高压支 持绝缘瓷瓶的顶面固定安装有高压接线端子板 ，均压环的底面还固定安装有静 触头， 且静触头、 高压接线端子板及均压环之间为导电连接； 低压支持绝缘瓷 瓶与操作瓷瓶等高、相互平行且上端相连； 所述低压支持绝缘瓷瓶顶端固定连 接有所述低压接线端子板与垂直开启式主刀间 ，低压接线端子板与所述的垂直 开启式主刀闸下端之间为可导电固定连接，垂 直开启式主刀闸顶端与所述动触 头之间为可导电固定连接；主刀闸电动操作机 构与垂直开启式主刀闸之间通过 操作瓷瓶传动连接；所述垂直开启式主刀闸伸 展后的长度能使动触头与静触头 接触，所述垂直开启式主刀闸未伸展时动触头 与静触头之间的距离满足动触头 与静触头之间的绝缘水平与融冰线路电压等级 所要求的电力开关设备断口的 绝缘水平相同。

上述融冰接入刀闹 SA和融冰短接刀间 SC的低压支持绝缘瓷瓶和操作绝缘 瓷瓶的绝缘水平相同，高压支持绝缘瓷瓶的绝 缘水平远高于低压支持绝缘瓷瓶 和操作绝缘瓷瓶的绝缘水平。

上述高压支持绝缘瓷瓶的长度满足高压支持绝 缘瓷瓶的绝缘水平与融冰 线路 TL电压等级所要求的对地绝缘水平相同； 所述低压支持绝缘瓷瓶和操作 绝缘瓷瓶的长度满足其绝缘水平与直流融冰装 置融冰母线 DB电压等级所要求 的对地绝缘水平相同。

上述融冰短接刀闸 SC中的三个垂直伸缩式刀闸的低压接线端子板� ��过连 接母排和连接。

本发明全过程利用倒闸操作实施的输电线路融 冰系统的融冰方法，包括如 下步骤：

1 ) 将需要融冰的输电线路 TL转换为热备用状态， 即 P站断开输电线路 TL与 P站母线连接的断路器 QFA， 断开与 B站相应母线连接的断路器 QFB;

2 ) 将需要融冰的输电线路 TL转换为冷备用状态， 即 P站断开输电线路 TL与 P站母线连接的隔离刀闸 KA，断开与 B站相应母线连接的隔离刀闸 KB;

3 ) P站合上输电线路 TL与直流融冰装置 DI连接的融冰接入刀闸 SA， Q 站合上与输电线路连接的融冰短接刀闸 SC， 即输电线路 TL退出冷备用状态， 进入融冰状态；

4) 合上直流侧转换刀闸 S1和 S3， 确认 S2和 S4断开；

5 ) 合上直流融冰装置 DI交流侧隔离刀闸 K和断路器 QF;

6)启动直流融冰装置 DI， 将直流电流升至输电线路 TL的设计融冰电流， 等候 A和 B相导线覆冰脱落， 即采用 "一去一回"直流融冰模式实现 A和 B相 导线串联融冰， 完成 A和 B相线路融冰后闭锁直流融冰装置 DI;

7)直流融冰装置 DI闭锁后启动融冰模式切换逻辑， 断开直流侧转换刀闸 S3, 闭合直流侧转换刀闸 S2和 S4, 即使得 Sl、 S2和 S4闭合， S3断开， 进入 "二去一回"直流融冰模式， 即 A和 B相导线并联后再与 C相导线串联；

8)启动直流融冰装置 DI， 将直流电流升至输电线路 TL的设计融冰电流， 等候 C相导线覆冰脱落， 完成 C相导线融冰后闭锁直流融冰装置 DI;

9) 断开直流融冰装置 DI交流侧断路器 QF和隔离刀闸 K;

10) 断开直流侧转换开关 Sl、 S2和 S4， 确认 Sl、 S2、 S3和 S4断开；

11 ) P站断开输电线路 TL与直流融冰装置 DI连接的融冰接入刀闸 SA， Q 站断开与输电线路 TL连接的融冰短接刀闸 SC，即输电线路 TL退出融冰状态， 进入冷备用状态；

12)将输电线路 TL转换为热备用状态，即 P站合上输电线路 TL与 P站母 线连接的隔离刀闸 KA， B站合上与相应母线连接的隔离刀闸 KB;

13)将输电线路 TL转换为运行状态，即 A站合上输电线路 TL与 P站母线 连接的断路器 QFA后， Q站合上与相应母线连接的断路器 QFB。

本发明与现有技术相比， 具有如下特点：

1) 本发明操作方便， 无需人工现场接线， 无需使用工具， 节省人力物力， 同时避免了人工接线时可能带来的人身伤害。

2) 本发明大大縮短融冰时的线路停运时间， 本发明中的方法可将一条

500kV线路总融冰时间控制在 4小时内。 通过倒闸操作动作完成融冰 装置的接入和断开， 线路不存在转检修时间， 大大提高融冰效率。

3) 本发明可靠性高。 人工临时接线， 可能由于不合理操作导致接入可靠 性得不到保证， 使得融冰无法顺利进行， 采用本方案实现自动接入， 可靠性大大提高。

4) 本发明的融冰方法使用的主要设备为一组与融 冰线路连接融冰接入刀 闸和一组融冰短接刀闸， 采用三个单柱单臂垂直伸缩式隔离刀闸或单 柱双臂垂直伸缩式隔离刀闸实现， 占地较小， 在已建好的变电站实施 改造工程时， 一般无需进行新的征地， 具备较好的实施可行性。 附图说明 附图 1为全过程利用倒闸操作实施的输电线路融冰� �统示意图； 附图 2为单柱单臂垂直伸縮式隔离刀闸正视示意图� � 附图 3为单柱单臂垂直伸缩式隔离刀闸侧视示意图� � 附图 4为单柱双臂垂直伸縮式隔离刀闸正视图示意� �； 附图 5为单柱双臂垂直伸缩式隔离刀闸侧视图示意� �； 附图 6 为融冰短接刀闸采用三个单柱单臂垂直伸缩式 隔离刀闸低压侧短接 示意图； 附图 7 为融冰短接刀闸采用三个单柱双臂垂直伸縮式 隔离刀闸低压侧短接 示意图； 附图 8 为本发明全过程利用倒闸操作实施的输电线路 融冰系统的融冰方法 示意图。

具体实施方式

本发明的全过程利用倒闸操作实施的输电线路 融冰系统，包括直流融冰装 置 DI， 直流侧转换刀闸 Sl、 S2、 S3和 S4， 融冰母线 DB， 融冰接入刀闸 SA， 需要融冰输电线路 TL， 融冰短接刀闸 SC， 以及直流融冰装置 DI与及其所在变 电站 P站内母线连接的断路器 QF、 隔离刀闸 K， 输电线路 TL与 Ρ站交流母线 连接的断路器 QFA、 隔离刀闸 KA， 输电线路 TL与另一变电站 Q站相应交流母 线连接的断路器 QFB、 隔离刀闸 KB， 直流侧转换刀闸 SI和 S2的一端短接后与 直流融冰装置 DI负极相连， 直流侧转换刀闸 S3和 S4—端短接后与直流融冰 装置 DI正极相连； 直流侧转换刀闸 S1另一端与融冰母线 DB中的 A相连接， 直流侧转换刀闸 S2和 S3另一端短接后与融冰母线 DB中的 B相连接， 直流侧 转换刀闸 S4另一端与融冰母线 DB中的 C相连接； 融冰接入刀闸 SA的低压侧 与融冰母线 DB连接， 融冰接入刀闸 SA的高压侧与输电线路 TL连接； 融冰短 接刀闸 SC的低压侧短接， 融冰短接刀闸 SC的高压侧与输电线路 TL连接。 上述输电线路 TL与直流融冰装置 DI的连接和隔离通过融冰接入刀闸 SA 和融冰短接刀闸 SC实现。

上述直流融冰装置 DI采用两个六脉动桥串联结构时两桥中点为直� ��融冰 系统的唯一接地点，采用单个六脉动桥或用两 个六脉动桥并联结构时直流融冰 系统无接地点。

上述融冰接入刀闸 SA和融冰短接刀闸 SC采用三个单柱单臂垂直伸缩式隔 离刀闸或单柱双臂垂直伸缩式隔离刀闸构成。

上述融冰短接刀闸 SC中三个垂直伸缩式刀闸的低压端短接， 融冰接入刀 闸 SA中的三个垂直伸缩式刀闸的低压接线端不短� ��。

上述融冰接入刀闸 SA和融冰短接刀闸 SC采用的垂直伸缩式刀闸包括高压 支持绝缘瓷瓶 1、低压支持绝缘瓷瓶 2、操作绝缘瓷瓶 3、垂直开启式主刀闸 4、 静触头 5、 动触头 6、 均压环 7、 高压接线端子板 8、 低压接线端子板 9、 主刀 闸电动操作机构 10;所述高压支持绝缘瓷瓶 1的顶端与均压环 7的底面固定导 电连接； 所述高压支持绝缘瓷瓶 1的顶面固定安装有高压接线端子板 8， 均压 环 7的底面还固定安装有静触头 5，且静触头 5、高压接线端子板 8及均压环 7 之间为导电连接； 低压支持绝缘瓷瓶 2与操作瓷瓶 3等高、相互平行且上端相 连；所述低压支持绝缘瓷瓶 2顶端固定连接有所述低压接线端子板 9与垂直开 启式主刀闸 4, 低压接线端子板 9与所述的垂直开启式主刀闸 4下端之间为可 导电固定连接，垂直开启式主刀闸 4顶端与所述动触头 6之间为可导电固定连 接； 主刀闸电动操作机构 10与垂直开启式主刀闸 4之间通过操作瓷瓶 3传动 连接； 所述垂直开启式主刀闸 4伸展后的长度能使动触头 6与静触头 5接触， 所述垂直开启式主刀闸 4未伸展时动触头 6与静触头 5之间的距离满足动触头 6与静触头 5之间的绝缘水平与融冰线路电压等级所要求� �电力开关设备断口 的绝缘水平相同。

上述融冰接入刀闸 SA和融冰短接刀闸 SC的低压支持绝缘瓷瓶 2和操作绝 缘瓷瓶 3的绝缘水平相同，高压支持绝缘瓷瓶 1的绝缘水平远高于低压支持绝 缘瓷瓶 2和操作绝缘瓷瓶 3的绝缘水平。

上述高压支持绝缘瓷瓶 1的长度满足高压支持绝缘瓷瓶 1的绝缘水平与融 冰线路 TL电压等级所要求的对地绝缘水平相同； 所述低压支持绝缘瓷瓶 2和 操作绝缘瓷瓶 3的长度满足其绝缘水平与直流融冰装置融冰� �线 DB电压等级 所要求的对地绝缘水平相同。

上述融冰短接刀闸 SC中的三个垂直伸缩式刀闸的低压接线端子板 9通过 连接母排 11和 12连接。

本发明全过程利用倒闸操作实施的输电线路融 冰系统的融冰方法，包括如 下步骤：

1 ) 将需要融冰的输电线路 TL转换为热备用状态， 即 P站断开输电线路 TL与 P站母线连接的断路器 QFA, 断开与 B站相应母线连接的断路器 QFB;

2 )将需要融冰的输电线路 TL转换为冷备用状态， 即 P站断开输电线路 TL与 P站母线连接的隔离刀闸 KA，断开与 B站相应母线连接的隔离刀闸 KB;

3 ) P站合上输电线路 TL与直流融冰装置 DI连接的融冰接入刀闸 SA， Q 站合上与输电线路连接的融冰短接刀闸 SC， 即输电线路 TL退出冷备用状态， 进入融冰状态；

4) 合上直流侧转换刀闸 S1和 S3， 确认 S2和 S4断开；

5)合上直流融冰装置 DI交流侧隔离刀闸 K和断路器 QF;

6)启动直流融冰装置 DI， 将直流电流升至输电线路 TL的设计融冰电流， 等候 A和 B相导线覆冰脱落， 即采用 "一去一回"直流融冰模式实现 A和 B相 导线串联融冰， 完成 A和 B相线路融冰后闭锁直流融冰装置 DI;

7)直流融冰装置 DI闭锁后启动融冰模式切换逻辑， 断开直流侧转换刀闸 S3, 闭合直流侧转换刀闸 S2和 S4, 即使得 Sl、 S2和 S4闭合， S3断开， 进入

"二去一回"直流融冰模式， 即 A和 B相导线并联后再与 C相导线串联；

8)启动直流融冰装置 DI， 将直流电流升至输电线路 TL的设计融冰电流， 等候 C相导线覆冰脱落， 完成 C相导线融冰后闭锁直流融冰装置 DI; 9) 断开直流融冰装置 DI交流侧断路器 QF和隔离刀闸 K;

10) 断开直流侧转换开关 Sl、 S2和 S4， 确认 Sl、 S2、 S3和 S4断开；

11 ) P站断开输电线路 TL与直流融冰装置 DI连接的融冰接入刀闸 SA， Q 站断开与输电线路 TL连接的融冰短接刀闸 SC,即输电线路 TL退出融冰状态， 进入冷备用状态；

12)将输电线路 TL转换为热备用状态，即 P站合上输电线路 TL与 P站母 线连接的隔离刀闸 KA， B站合上与相应母线连接的隔离刀闸 KB;

13)将输电线路 TL转换为运行状态，即 A站合上输电线路 TL与 P站母线 连接的断路器 QFA后， Q站合上与相应母线连接的断路器 QFB。