CN102904243A - 中性点分散接地式两端直流双极输电系统 - Google Patents

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梁伟昕
赵华忠
颜才升
张富春
郑晓
范敏
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Abstract

本发明公开了中性点分散接地式两端直流双极输电系统，包括有依据输电构成为对称设置，并形成一回路的极一导线和极二导线，极一导线的一端和相邻的极二导线的一端之间、以及极一导线的另一端和相邻的极二导线的另一端之间分别连接有换流器，换流器为对称布置；在极一导线和极二导线构成的回路内的两侧对称的分别设有相互连接的接地极一导线和接地极二导线；还包括有两端直流系统，其分别连接在接地极一导线和接地极二导线之间，并保持对称设置。降低电能损耗，良好的分流转移作用，提高线路防雷能力，耦合地线分流作用，大大提高线路耐雷水平。降低了直流单极闭锁故障发生率，大大降低线路建设的投入，对生态环境的影响改善，最重要的是，接地极极址的取消极大的保护原规划接地极址地区生态。

Description

中性点分散接地式两端直流双极输电系统
技术领域
本发明涉及到输电系统技术领域，尤其是一种中性点分散接地式两端直流双极输电系统。
背景技术
目前两端直流双极输电系统有两线--地制、两线制和三线制三种构成方式，三种方式都需要在线路设计时在换流站附近建设专用接地极极址，并架设换流站中性点至接地极极址的专用接地极线路。但在实际的线路建设中由于线路所经地域经济发达、居民区密集工业和旅游区域日渐成熟用地规划也逐步趋于完善，高压线路也较为密集，土地资源十分紧张，加上接地极极址大入地电流集中入地的生态效益及严格的发展限制，向地方政府申请接地极极址的用地异常困难。为节约土地资源，国内电力系统不得不采用多个直流系统共用一个接地极极址的措施，这一措施无法实现接地极就近选址的原则，往往又增加了接地极线路的长度。为节约路径，部分线路已经采用了同杆架设直流极线和接地极线的线路的方法，但不论采取何种措施，绝缘配置较低的接地极线路与绝缘配置极高的直流线路将在单极大地回路运行方式下串联运行，在防雷上有天然的劣势，越长问题暴露越明显。
请参阅图1所示，其为现有两线--地制两端直流双极输电系统的构成结构示意图，两线--地制具备单极大地回路运行方式功能，需要修建两个接地极极址，架设两条接地极线路。在正常运行时，两个极的电流方向相反大小相等，大地回路中无直流电流，表1中用实线的箭头符号表示正常时的电流回路。
请参阅图2所示，其为现有两线制两端直流双极输电系统的构成结构示意图，为避免大地回路引起的问题，两线制取消一端换流站的接地点，节约了一个接地极极址和一条接地极线路的投资。但是不具备单极大地回路运行方式功能，增加了跳闸时双极闭锁的风险，必须在直流系统完全停运后重新启动或者转换到另一非故障极线的的单极金属回路上。
请参阅图3所示，其为现有三线制两端直流双极输电系统的构成结构示意图，三线制则在此基础上再增设一条地绝缘导线作为回流电路，它们的接地点仅作为固定对地电位之用。虽然可以实现线路故障时转单极中性线金属回路的功能，但超特高压直流线路全长往往达上千公里，增加一组导线及其附属绝缘子金具、铁塔结构及基础改进的投资费用往往较两线--地制更高。
在这三种方式中，当一个极的线路发生故障时，双极两线--地制和双极三线制可用健全极线路分别以单一线--地制继续运行（如图1中虚线所示）但此时回路中的电力增大，其值与极导线电流相等。双极两线制系统则必须在原来不接地的一个换流站中暂时增加接地点，否则一个极发生故障时不能运行。当一个极的换流器故障或检修时，也可将这个极的线路改接，作为回流电路，以单极两线制运行，以此避免大地回路有大电流通过。从系统安全和综合造价上，两线--地制比较适合我国国情，本发明在完全实现两线--地制搭建方式功能的基础上探讨进一步降低成本的可能。
发明内容
本发明的目的在于提出利用直流系统分散接地方式替代专用极址的一种新的两端直流双极输电系统的结构方式。
为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：中性点分散接地式两端直流双极输电系统，包括有依据输电构成为对称设置，并形成一回路的极一导线和极二导线，极一导线的一端和相邻的极二导线的一端之间、以及极一导线的另一端和相邻的极二导线的另一端之间分别连接有换流器，换流器为对称布置；在极一导线和极二导线构成的回路内的两侧对称的分别设有相互连接的接地极一导线和接地极二导线；还包括有两端直流系统，其分别连接在接地极一导线和接地极二导线之间，并保持对称设置。
在极一导线、极二导线，和，接地极一导线、接地极二导线同塔架设铁塔，铁塔上端两侧对称的布置有第一绝缘子串，极一导线和极二导线分别对称连接在第一绝缘子串下端；在铁塔中部两侧对称布置有第二绝缘子串，所述接地极一导线和接地极二导线分别连接在第二绝缘子串下端，还包括有平衡电阻，其一端通过绝缘铜线连接接地极一导线和接地极二导线，另一端通过绝缘铜线与铁塔接地网连接。
接地极线所有杆塔完全接地，构建一个新的分散式大型接地系统，不存在绝缘性能引起的防雷能力薄弱问题。专用接地极极址虽然接地电阻很小（一般0.5欧左右），但较长接地极线路本身阻抗较大（一般0.05欧/公里，全段有时可达4欧左右），综合中性点电阻也并不小（一般2.5欧左右），带来一定电能损耗。分散式大型接地系统不仅节约了两个接地极极址投资，而且计算中性点等效电阻极低（一般为0.25欧左右），大大降低了电能损耗。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、降低电能损耗：中性点分散接地式两端直流双极输电系统电流通过较多杆塔相对均匀的分散入地，构成一个新的接地系统，直流系统中性点等效电阻大为降低，单极大地回路运行更加稳定，极大降低电能损耗。
2、良好的分流转移作用：中性点分散接地式两端直流双极输电系统极大地增强了过负荷情况下的电流分流作用，即使局部杆塔接地线悬空或者接地引下线全部断裂造成杆塔接地电阻无穷大，只是使该塔分流效应转移至其它塔，并不影响整体分流。分散接地系统形成1个长距离的大接地系统，若回避站内或某段重要跨越影响，通过将相应区段接地极线局部绝缘，也不影响大接地系统的整体电阻和均匀分流。
3、提高线路防雷能力：在过负荷条件下，中性点分散接地式两端直流双极输电系统可极大地降低了最严重的换流站终端塔单根地线电流值及单相接地极线电流值。同时，按以上方式接地后，由于良好的分流作用，接地极线不会感应出过高的电压形成过高感应电流，因此不会发生感应电导致不平衡效应，防止了直流系统双极闭锁。而且低电阻（整体接地电阻也更加良好）的接地极线位于直流极线下方，起到很好的耦合地线分流作用，大大提高线路耐雷水平。降低了直流单极闭锁故障发生率。
4、大大降低线路建设的投入：中性点分散接地式两端直流双极输电系统较传统工程不仅节约了两个接地极极址的投资而且直流极线和接地极线同杆架设，节约了两条接地极线路的投资，保证了土地资源的合理使用，避免了线路建设与政府规划用地之间的矛盾。接地极线路良好地防雷能力，免去了通过沿线加装避雷器的防雷保护系统建设投资，降低了线路建设的资金投入。
5、对生态环境的影响改善：即使在很高的过负荷电流情况下，由于大面积杆塔的分流作用，每基杆塔流入大地的电流只能形成较小的跨步电压，不足以威胁人畜。
最重要的是，接地极极址的取消极大的保护原规划接地极址地区生态。
附图说明
图1为现有两线—地制两端直流双极输电系统的构成结构示意图；
图2为现有两线制两端直流双极输电系统的构成结构示意图；
图3为现有三线制两端直流双极输电系统的构成结构示意图；
图4为直流分散接地方式的整体结构图，其所示的直流极线和接地极线架设在若干个输电铁塔上;
图5为在直流分散接地方式中接地极线路与直流线路同塔设计结构，标示了接地极线的接地方式;
附图标记说明：1--两端交流系统；2--换流器；3--极一导线；4--极二导线；5--接地极一导线；6--接地极二导线；7--平衡电阻；8--铁塔接地网；9--绝缘子串；91-第二绝缘子串；10--绝缘铜线；11--铁塔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例：
请参阅图4所示，中性点分散接地式两端直流双极输电系统，包括有依据输电构成为对称设置，并形成一回路的极一导线3和极二导线4，极一导线3的一端和相邻的极二导线4的一端之间、以及极一导线3的另一端和相邻的极二导线4的另一端之间分别连接有换流器2，换流器2为对称布置；在极一导线3和极二导线4构成的回路内的两侧对称的分别设有相互连接的接地极一导线5和接地极二导线6；还包括有两端直流系统1，其分别连接在接地极一导线5和接地极二导线6之间，并保持对称设置。
极一导线3和极二导线4根据不同线路长度不同，甚至有可能几千公里长两边所示为送电端的换流站（将交流电转化成直流电进行输送）和受电段的逆变站（将直流电转化成交流电，通过变电站降低电压后送入千家万户），但其输电的构成为对称布置。
在极一导线3、极二导线4，和，接地极一导线5、接地极二导线6同塔架设铁塔11，铁塔11上端两侧对称的布置有第一绝缘子串9，极一导线3和极二导线4分别对称连接在第一绝缘子串9下端；在铁塔11中部两侧对称布置有第二绝缘子串91，所述接地极一导线5和接地极二导线6分别连接在第二绝缘子串91下端，还包括有平衡电阻7，其一端通过绝缘铜线10连接接地极一导线5和接地极二导线6，另一端通过绝缘铜线10与铁塔接地网8连接。两端直流系统是输电系统的一种构成方式，区别于交流输电，适合于远距离大容量输电。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.中性点分散接地式两端直流双极输电系统，其特征在于：包括有依据输电构成为对称设置，并形成一回路的极一导线（3）和极二导线（4），极一导线（3）的一端和相邻的极二导线（4）的一端之间、以及极一导线（3）的另一端和相邻的极二导线（4）的另一端之间分别连接有换流器（2），换流器（2）为对称布置；在极一导线（3）和极二导线（4）构成的回路内的两侧对称的分别设有相互连接的接地极一导线（5）和接地极二导线（6）；还包括有两端直流系统（1），其分别连接在接地极一导线（5）和接地极二导线（6）之间，并保持对称设置。
2.中性点分散接地式两端直流双极输电系统，其特征在于：在极一导线（3）、极二导线（4），和，接地极一导线（5）、接地极二导线（6）同塔架设铁塔（11），铁塔（11）上端两侧对称的布置有第一绝缘子串（9），极一导线（3）和极二导线（4）分别对称连接在第一绝缘子串（9）下端；在铁塔（11）中部两侧对称布置有第二绝缘子串（91），所述接地极一导线（5）和接地极二导线（6）分别连接在第二绝缘子串（91）下端，还包括有平衡电阻（7），其一端通过绝缘铜线（10）连接接地极一导线（5）和接地极二导线（6），另一端通过绝缘铜线（10）与铁塔接地网（8）连接。
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