高压110KV线路OPGW光缆融冰接线自动化

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司梧州局

作者：黄学能  ，周尔志，马崇杰，李成，罗朝宇，李先宁，全浩，陈满江

1 地线融冰接线自动化的关键技术

1.1 连接线的改造

为永久解决融冰过程中电缆连接线被击穿的风险，采取裸露的钢芯铝绞线配合复合绝缘子串代替 电缆连接线的解决方案。根据以下几个限制条件选取融冰连接线和复合绝缘子串：a) 为了保证通流安全， 选取与地线同型号的融冰连接线，最终确定融冰连接线为 JLB23-120；b) 根据融冰过程中的最高融冰 电压为 ±35kV，最大融冰电流为 600A 的要求。同时为避免融冰电流通过时，连接线和杆塔之间形成 回路放电，参照《500kV 桂山甲乙线架空地线融冰改造工程》的设计要求，最终确定复合绝缘子串要 保证融冰连接线与杆塔之间的距离大于 200mm。

1.2 地线融冰自动接线装置的构成和原理

地线融冰自动接线装置由跳线串取电器、开合导电器、传动机构、保护设施、电气控制系统、接 地刀闸等六部分构成。它采用蓄电池供电启动电机驱动传动机构，带动开合导电器与跳线串取电器的联 合动作，完成从导线引入融冰电流的功能。当需要进行地线融冰时，在塔底操作控制箱，使传动机构带 动开合导电器的导电杆转向取电器的合流线夹，实现导、地线之间的连接。融冰结束后，操作控制箱， 传动机构带动导电杆脱离合流线夹，导、地线之间的连接断开。

a) 跳线串取电器 跳线串取电器主要由取电器与跳线串构成，取电器的作用是获取导线上的电流并传至开合导电器。 跳线串取电器安装在跳线的联板上，可以安装应用于两分裂、四分裂导线或六分裂导线。

b) 开合导电器 开合导电器的作用是将取电器上的电流引至地线，同时与传动机构连接，实现装置的合 / 开闸。一 端与传动机构相连，开闸状态时，另外一端与保护设施相连，合闸状态时，另外一端与跳线串取电器相连。传动机构的作用是通过电机的正转或反转实现装置的开闸与合闸。正常情况下，可以通过外加蓄 电池供电启动电机驱动传动机构，带动开合导电器与跳线串取电器的联合动作，完成从导线引入融冰电 流的功能。非正常情况下，若自动接线失败，需要登塔进行手动操作。检修人员可以携带个人工器具攀 爬至杆塔上的安装点击位置，打开点击的保护盖（需要用扳手打开保护盖），通过转动手动摇把进行手 动合闸或分闸操作，保证融冰工作的正常运行。

d) 保护设施 除了取电器、开合导电器和传动机构的保护设计外，保护设施还包括保护锁和防护罩。保护锁的 作用是防止开合导电器的意外坠落，为解决感应电压问题，保护锁还设计了接地结构。为防止雨雪覆盖 对保护锁及开合导电器端部触头的正常工作产生影响，设计了防护罩。

e) 电气控制系统 电气控制系统是负责整套装置的自动“合 / 分闸”、保护锁的自动“开 / 闭锁”，包含：控制箱、电源、 电源线、信号线及附件、锁线柜。 电气控制箱体积小巧，便于携带。由箱体、箱盖、手提把手、信号插口、电源插口、保护开关、 急停按钮、操作面板、电量显示器、缓冲泡沫及内置电路电气元件组成。

其中，1）保护开关：电气控 制箱的电源输入、输出控制，内涵空开保护装置，可对控制箱出现短路电流时候进行电源保护；2）电 量显示器：当电气控制箱接通电源后，电量显示器显示电源电压；3）操作面板：操作箱使用模式、控 制按钮、状态显示器等组成，用于实际操作功能；4）提手：便于电气控制箱的携带；5）信号、电源插口： 接入电源、信号，输出电源、信号；6）急停按钮：可在装置运行中任何时候对动作进行中止。控制箱 的操作面板包含 1）开锁、2）闭锁、3）开闸、4）合闸、5）一键开、6）一键关、7）停止、8）模式、 9）SHIFT 及 ESC、ENTER、调节按钮组成。

f) 接地刀闸 融冰接地刀闸安装在每个融冰点杆塔地线支架上顶面角钢之上，由支柱绝缘子、拉杆、扁铁、表面热镀紧固螺栓等部分组成。线路正常运行时，融冰刀闸合拢，地线接地，达到防雷效果；需进行融冰 操作时，人员上塔断开刀闸，实现分段绝缘和融冰。

2 融冰自动接线与手动接线的比较

采用手动融冰接线开展地线融冰时，需要人工在杆塔覆冰的情况下，最少登塔至杆塔横担处进行 手动融冰接线，整个接线、拆线的过程最少需要 45 分钟左右。一方面在铁塔覆冰的情况下极大的增大 了人员登塔时的人身坠落风险和人身触电的风险，另外一方面由于过长的接线、拆线操作时间，将出现 地线（OPGW）融冰不及时导致断线乃至倒塔的风险。初始设计的地线（OPGW）融冰手动接线装置采 用 35kV 电缆作为连接线，融冰试验过程中曾出现电缆表皮被击穿的现象导致融冰过程中断。 相对于手动接线，自动接线的主要优势体现在与以下两方面。

1）先进性 将传统的融冰手动接线变自动接线，融冰接线人员在地面通过操作电气控制箱（电气控制箱具有 通用功能），控制地线融冰接线装置的传动机构，减少了人员在覆冰条件下登塔坠落的人身风险和接线 过程中的触电风险，极大的提高了融冰接线的效率，保证了线路的安全运行，实现了提高融冰效率的同 时保证备安全、人身作业安全双目的。

2）创新性 融冰接线自动化装置安装方便、操作简捷，机械及电气响应迅速。操作过程备有人工手动解锁、 合闸及分闸功能，确保出现电气故障后依旧能够手动完成融冰接线。机械传动机构采用蜗轮蜗杆减速器 与锁紧装置结合使用，起到双重保护作用，避免了开合导电器的意外坠落的风险。

3 地线融冰接线自动化的应用成效

110kV 架空地线（含 OPGW）融冰接线实现自动化后，每一分断点的融冰接线操作为 5 分钟左右， 较传统的手工接线操作，连接线操作效率提高了 95%（天气良好的情况下传统的手工接线约 90 分钟）， 大大提高接线效率，使覆冰的架空线路地线、光纤及时得到融冰，避免了输电线路因微地形、微气象区 段的线路覆冰过快导致对线路造成受损的风险。另外一方面，作业人员只在地面操作电源控制箱，就可 以实现架空地线（含 OPGW）融冰连接线实现与导线自动化连接，避免了人员登塔作业带来的人身坠 落风险及人员可能误碰带有强烈感应电的架空地线（含 OPGW）导致触电的风险。 该研究成果在中国南方电网超高压公司梧州局、广州局、柳州局、贵阳局、曲靖局等 5 个基层的 11 条 110kV 及以上输电线路中应用，先后成功开展融冰作业 30 余次，保证了线路的安全运行及人员 作业安全。根据《南方电网公司反事故措施（2015 版）》2.3.2 的要求，“中、重冰区具备地线融功能 的 500kV 及以上输电线路，应在接线杆塔安装地线融冰自动接置，2016 年 12 月前完成。110kV 和 220kV 线路条件允许应逐步安装”，从而为其他线路的地线融冰接线装置优化改造提供了宝贵的经验。 4 结论 融冰接线自动化极大的缩短输电线路于覆冰季节的停电时间，在保证南方电网主网架安全可靠运 行方面发挥着越来越重要的作用，更为满足人类日益增长的电能需求及电能质量提供了一种有效的技术 解决方案。我们应加强对此项工作的研究和应用，更好的为经济建设服务。