破冰者：直流融冰技术何以重塑电网防灾版图 ——解析直流融冰技术奥秘

近年来，全球气候异常加剧，大范围冰雪灾害呈现出频率明显上升，影响范围不断扩大的态势。我国作为世界上输电线路覆冰灾害最为严重的国家之一，线路冰灾事故发生概率居世界前列。其中，最具代表性的是2008年初我国发生的大范围雨雪冰冻天气，此次灾害导致断线倒塔、线路跳闸现象频发，部分城市大面积停电、铁路停运，造成经济损失超3000亿元，给社会生产、人民生活带来极大影响。而在2023年冬季至2024年春季，我国更是集中出现五轮雨雪冰冻寒潮，为历史首次。极端天气强度大、持续长、范围广、相态复杂，突破多项气象记录，严重威胁电网安全运行和电力可靠供应。

△铁塔及输电线路严重覆冰

在此形势下，融冰技术愈发重要。2008年冰灾发生后，中电普瑞率先开展直流融冰装置研制及示范应用。该装置融冰速度快、损耗低、可靠性高、对系统影响小，还兼具无功补偿功能，是特殊自然灾害天气下保障电网供电的优选技术路线。随着其广泛应用，已部署该装置的区域尚未出现因冰灾导致的线路倒塔等危害电网安全的事故，有力确保了电网在复杂环境下的安全稳定运行。

特定气候下，尤其是山区小气候，输电线路上会逐渐积累厚冰，如同给线路披上一层厚重的“冰盔甲”，极大增加线路负担，严重时甚至会导致线路损坏、电力供应中断。而融冰装置能够将覆冰线路作为“加热棒”，通过加热导线融化覆冰，消除上述灾害隐患。

融冰装置分为交流融冰及直流融冰，相比交流融冰，直流融冰在转换效率、对电网及设备影响、适用范围等方面更具优势。

△直流融冰系统原理示意图

直流融冰的主要原理是，以覆冰线路为负载，将交流电源整流为直流，对线路导线或地线施加直流电压，并在输电线路末端短接构成直流回路，通过电流加热效应消除覆冰。

基于晶闸管的直流融冰装置，相当于一个可灵活调节热量、温度的“智能加热器”，通过精准调节晶闸管的触发角度，精准控制直流电流，实现线路精准融冰。

目前，中电普瑞自研的直流融冰装置主要包括固定式、移动式和屏柜式三种。

△当前各类直流融冰装置重要参数及适用范围

固定式：功率大、适配融冰线型多、融冰距离长、接线形式固定，但综合成本高、融冰范围固定，多用于500kV线路。目前已在±800kV柳州换流站、500kV东坡变电站、220kV西衙门变电站等主干及枢纽变电站应用。

△固定式12脉动直流融冰装置在500kV剑川变电站加装直流融冰项目应用

移动式：可实现多场景融冰，移动便捷，多用于220kV及以下线路。目前已有超过20套供货业绩。

△移动式12脉动直流融冰车在220kV文池775线融冰现场作业

屏柜式：容量、电流、电压均最小，适用于35kV及以下线路。目前已在浙江电力公司示范应用。

直流融冰装置按技术路线分为晶闸管型、二极管型和基于IGBT的MMC型。当前，晶闸管型与二极管型是主流应用方案。而晶闸管整流路线及IGBT整流路线具备输出功率平滑可调、保护完备等优势，是目前中电普瑞重点研发推广的两种技术路线。

中电普瑞是国内最早从事直流融冰技术研究及成套装置研制的公司，在直流融冰技术领域居国内领先地位，拥有完全自主知识产权。参与编制国标GB/T 31487-2015《直流融冰装置》，是国家电网公司企业标准Q/GDW 635-2011《直流融冰装置技术导则》的主要起草和制定单位。

△产品应用里程碑图

历经十余年技术积累，中电普瑞全面掌握各种先进直流融冰技术方案，推出基于晶闸管12脉动整流、6脉动整流以及IGBT换流(MMC）等不同拓扑结构的融冰装置。产品业绩涵盖±800kV直流及以下、500kV交流及以下所有电压等级、所有线路型号的导线、地线及OPGW地线融冰，产品形式包括固定式、移动式及屏柜式，可满足输变电系统不同线路的融冰需求。

△直流融冰装置程序化控制界面

工程应用中，最大装置容量达135MW，最长可对500kV线路340公里进行融冰，最大融冰电流6000A。此外，中电普瑞还是全球首家研制出适用于电气化铁路接触网27.5kV电压等级移动式直流融冰产品并成功应用的公司。

△直流融冰装置程序化控制界面（执行步骤查看）

01

｜核心技术成熟

03

｜智能化与安全防护强

04

｜集成化水平高

06

｜能量密度高

一是聚焦智能控制体系与多场景集成化设计，通过融合动态无功补偿、储能系统等功能模块，提升装备的兼容性。

二是应用IGBT、IGCT等新型器件，实现能量密度更高、转换效率更高、可靠性更高、对系统影响更小的目标。

三是引入级联多电平等新型拓扑结构，结合新能源并网需求，拓展至风电/光伏场站的防冻除冰场景。

四是应用自适应程序化控制、智能状态识别等技术，进一步提升融冰效率，实现故障预警及智能辨识。

五是应用人工智能技术，与线路在线监测联动，进一步提升装置的预测性、可靠性、经济性与便捷性。

六是广泛应用于铁路接触网系统，尤其是不停电融冰、在线防冰等应用场景。