高压直流输电接地极技术

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1、高压直流输电接地极技术主讲人：董晓辉国网武汉高压研究院二○○八年四月内容摘要现今，直流接地极在我国的高压直流输电工程中已得到了广泛应用。接地极的选址,优化设计,对系统和环境的影响以及调试技术均是研究的基本问题。本文结合国内工程实际和我院完成的国网公司直流接地极相关科技项目研究成果，对上述问题作简要的介绍.目录一、概述二、直流接地极的设计原则三、接地极材料的应用四、接地极的优化设计五、新型接地极技术六、接地极实际工程举例一、概述国内外接地极应用情况接地极存在的问题1.1国内外接地极应用情况与交流输电工程相比较，直流输电技术有两个主要的特殊方面：换流和接地。远距离高压直流输电采用大地回路，

2、可以提高运行可靠性，节省电能在线路上的损耗以及使工程可以分期建设，具有明显经济效益，因此，除个别例外（背靠背工程），现有的高压直流远距离输电工程无一例外地以大地回路作为运行方式之一，直流接地极在国内外得到了广泛应用。1.1.1国外情况国外接地极型式主要有水平单环型、水平双环型、垂直型式、深井型式.加拿大Manitoba省水电局Dorsey接地极采用了双环陆地电极。加拿大BC省温哥华直流系统接地极采用了垂直接地极.美国山间电力工程接地极采用了深井垂直接地极。1.1.2国内情况1989年，伴随我国第一个高压直流输电工程葛上工程的建成和投运，直流接地极在我国的使用已有19年的历史，随着我国电

3、力工业的持续、快速的发展，高压直流输电工程的建设进入了一个前所未有的历史发展时期。直流接地极的数目伴随着高压直流输电工程的建设而愈来愈多，到目前，共有14个已建成的直流接地极分别在葛上、天广、三常、三广、三上，贵广Ⅰ回和贵广II回七大直流工程中应用。直流输电工程送电容量/MW运行方式额定电压/kV额定电流/A输电线/电缆长/km投运时间（单极/双极）葛南1200双±500120010451989/1990天广1800双±50018009602001三常3000双±50030008602003三广3000双±50030009752004贵广Ⅰ回3000双±50030009802004贵广

4、Ⅱ回3000双±50030002007三沪3000双±50030002007迄今为止国内接地极的形状几乎全部采用水平环形布置，关于垂直接地极的工程应用尚未开展。关于两个或两个以上直流系统共用接地极（或极址）的研究及工程应用已经开展,例如±800kV向家坝-上海特高压直流输电工程在送端采用三个换流站共用接地极，±800kV云广特高压直流输电工程与±500kV贵广Ⅱ回直流输电工程共用接地极.接地极存在的主要问题接地极地面跨步电压接地极本体的腐蚀问题对电力系统交流变压器偏磁的影响对地下金属管道的腐蚀影响二、直流接地极的设计原则系统条件设计寿命最大允许跨步电压最大允许温升接地极选址要求及大地物

5、理参数的测定直流接地极的设计原则主要包括三方面内容：首先必须满足系统运行要求；其次是在规定的运行年限内不应出现故障,并满足安全运行要求；第三是避免地电流对环境产生不良影响或将对环境的影响控制在允许的范围内。2.1系统条件系统条件是设计接地极的依据，其参数一般由系统规划（设计）部门提供或确定。2.1.1直流系统接线方式和运行方式两端直流输电系统可以分为单极系统（正极或负极）、双极系统（正负两极）和背靠背直流系统（无直流输电线路）三种类型。单极系统的接线方式有单极大地（或海水）回线方式和单极金属回线方式两种，此外当双极直流输电工程在单极运行时，还可以接成双导线并联大地回线方式运行。双极系统

6、的接线方式主要有双极两端中性点接地方式、双极一端中性点接地方式和双极金属中线方式三种。a.在直流系统大地回线方式运行时，接地极的极性一般是一极为正（阳）极，另一极为负（阴）极。对于单极直流输电工程，这种极性往往是固定不变的。b.对于双极直流输电工程，一般由于允许一极先建成投运，极性也是固定的；待双极建成投产后，极性通常不固定，极性随系统运行需要变化，它取决于两极电流之差的方向。c.对于双极直流输电工程在单极大地回线方式运行时，其接地极的极性取决于运行极的极性：在正极运行时，送端换流站接地极为负（阴）极，受端换流站接地极为正（阳）极；在负极运行时情况恰好相反。2.1.2工作时间接地极工作

7、时间包括下列四种工况：a.运行寿命。接地极运行寿命可以根据条件分为可更换和不更换（一次性）两种型式，大多数工程按不更换设计安装，其运行寿命与直流系统相同。b.正常额定电流持续运行时间。对于单极大地回线直流工程，其时间与直流系统运行时间相同；对于双极直流工程，一般指建设初期单极大地回线运行的时间,有时还需要考虑双极不平衡运行方式的时间。c.最大过负荷电流持续运行时间。一般为几小时。d.最大短时电流持续时间。一般仅为3～10s。2.1.3入地电流直