CN108804763A - 一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法 - Google Patents

Abstract

一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，其具体步骤为：步骤1对垂直接地极极址土壤电阻率测试结果进行反演计算，得到极址土壤计算模型；步骤2根据反演得到的土壤模型和垂直接地极具体参数搭建垂直接地极电气参数仿真计算模型；步骤3进行垂直接地极主电缆分流测试，其中计算垂直型直流接地极跨步电势时电流激励通过主电缆分散施加；步骤4将垂直接地极主电缆分流测试结果作为仿真计算模型中各主电缆电流激励的数值；优点是，减小数值算法计算垂直型直流接地极跨步电势的误差，为接地极的安全性分析、测量、运维工作等提供更准确的参考结果，具有较强的工程意义。

Description

一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算 方法

技术领域

本发明涉及接地极电气参数计算领域，具体为一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法。

背景技术

由于我国能源与负荷中心分布极不均衡，特高压直流输电技术能实现长距离、大容量、高效率的电力传输，近年来发展迅猛。接地极是直流输电系统的重要组成部分，起到钳制中性点电位和提供电流通道的作用，当直流系统处于单极大地回线方式运行时，大电流通过接地极长时间持续入地，导致直流接地极附近跨步电势可能存在一定安全风险。垂直接地极是一种新型的直流接地极型式，由数口或数十口分散的垂直电极井组成，各口电极井之间由导流电缆连接，与传统的水平接地极相比具有占地面积小的优点，是解决直流接地极选址困难的重要方法。

目前对于直流接地极跨步电势计算的方法主要是公式法和数值法，公式法是将接地极和土壤理想化后推导得到，计算直流接地极跨步电势误差较大，尤其是当接地极形状不规则和土壤结构复杂时；随着计算机技术的迅速发展，数值计算软件的计算能力愈发强大，cdegs等电磁场计算软件可以根据接地极的实际形状和尺寸以及土壤的反演模型进行建模，与公式法相比计算结果更丰富、精度更高。

直流接地极跨步电势的计算中往往只关注最大跨步电势数值大小及其出现的位置，数值计算方法较公式法在计算精度上已经有了很大的提高，但仍经常出现最大跨步电势计算值比实测值偏小的情况，且差别较大。这是因为真实的土壤结构往往很复杂，接地极范围内土壤电阻率在水平方向、垂直方向一般都不是均匀分布的。软件中土壤的结构是根据极址土壤的四极法或大地电磁法实测数据反演得到，土壤反演并不能充分反映土壤的真实结构，只是宏观上的一种理想化模型，反演结果一般情况下都是水平分层结构(即相同深度处土壤电阻率相同)，这就导致软件计算的垂直接地极电极井分流情况比实际的电极井分流情况分布更均匀，而最大跨步电势一般出现在分流最大的电极井附近，因此软件计算得到的最大跨步电势往往偏小。

接地极引线从换流站连接到接地极的中心塔，然后从中心塔引下连接到母排上，主电缆一端连接在母排上，而另一端连接到电缆井，电极井通过导流电缆连接到就近的电缆井，每一口电缆井会连接数口电极井。图1为某垂直接地极电气连接示意图，图中B1～B52为电极井，C1～C12为电缆井。

直流系统单极大地回线方式运行时所有电流从接地极引线注入接地极，而目前采用cdegs等电磁场分析软件计算垂直接地极跨步电势时电流激励是通过一根有绝缘涂层的导体施加，所有电流通过该导体流入接地极，如图2所示。由于软件采用的土壤结构模型无法模拟真实复杂的土壤结构，所以仿真软件计算得到的电极井的分流情况与实际情况可能会有较大差异，而流过每一根主电缆的电流受与其直接连接的电极井的电流的影响，所以仿真得到的流过主电缆的电流与实际情况也可能有较大差异，这会导致计算结果与实际结果产生一定误差。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种能有效降低误差，优化结果的一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，其具体步骤为：

步骤1对垂直接地极极址土壤电阻率测试结果进行反演计算，得到极址土壤计算模型；

步骤2根据反演得到的土壤模型和垂直接地极具体参数搭建垂直接地极电气参数仿真计算模型；

步骤3进行垂直接地极主电缆分流测试，其中计算垂直型直流接地极跨步电势时电流激励通过主电缆分散施加；

步骤4将垂直接地极主电缆分流测试结果作为仿真计算模型中各主电缆电流激励的数值；

步骤5运行软件，查看计算结果。

作为上述方案的改进，所述的步骤3中电流激励通过主电缆分散施加是指对每一根电缆单独施加电流激励，具体为通过直流钳形表可以对流过每一根主电缆的电流进行测试。

本发明具有以下有益效果：

(1)减小数值算法计算垂直型直流接地极跨步电势的误差，为接地极的安全性分析、测量、运维工作等提供更准确的参考结果，具有较强的工程意义；

(2)提出了数值计算直流接地极跨步电势一种新的优化思路。

附图说明

图1为某垂直接地极主电缆、电缆井、电极井的电气连接示意图。

图2为垂直接地极电流激励注入示意图。

图3为实施例1计算方法电流激励注入方式示意图。

图4为实施例2计算效果展示示意图。

具体实施方式

实施例1

一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，其具体步骤为：

步骤1对垂直接地极极址土壤电阻率测试结果进行反演计算，得到极址土壤计算模型；

步骤2根据反演得到的土壤模型和垂直接地极具体参数搭建垂直接地极电气参数仿真计算模型；

步骤3进行垂直接地极主电缆分流测试，其中计算垂直型直流接地极跨步电势时对每一根电缆单独施加电流激励，如图3所示，具体为通过直流钳形表可以对流过每一根主电缆的电流进行测试；

步骤4将垂直接地极主电缆分流测试结果作为仿真计算模型中各主电缆电流激励的数值；

步骤5运行软件，查看计算结果。

实施例2

一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，计算条件：流过接地极的总电流为3125A。接地极结构：该直流接地极为垂直型直流接地极，接地极共63口电极井，编号为0、1、2、2+、3……61，如图1所示。垂直接地极为双环型布置结构，外环设置40个垂直电极井，内环设置23个垂直电极井。电极长30m，电极顶端距地面不小于5m。接地极外环共8口电缆井，内环共4口电缆井。

根据实施例1步骤1所得的土壤计算模型如表1

表1 土壤模型列表

土壤层序号	电阻率(Ω·m)	厚度(m)
			1	600	6
2	120	7
			3	75	140
4	105	150
			5	98	7000
6	18	30000
			7	83	∞

根据实施例1步骤2所得的分流测试结果如表2：

表2 主电缆分流测试结果

将表1结果折算到3125A下，计算流过各口电缆井的电流，对各个电缆井单独施加电流激励，如图4所示，得出最大跨步电势为7.078V，最大跨步电势出现在外极5号电缆井电缆井外侧，4号、7号电缆井外侧跨步电势也较大。

相比传统算法，本发明算法对最大跨步电势计算结果和出现的部位均比传统算法更加准确。

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)

1.一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，其特征在于，其具体步骤为：

步骤1对垂直接地极极址土壤电阻率测试结果进行反演计算，得到极址土壤计算模型；

步骤2根据反演得到的土壤模型和垂直接地极具体参数搭建垂直接地极电气参数仿真计算模型；

步骤3进行垂直接地极主电缆分流测试，其中计算垂直型直流接地极跨步电势时电流激励通过主电缆分散施加；

步骤4将垂直接地极主电缆分流测试结果作为仿真计算模型中各主电缆电流激励的数值；

步骤5运行软件，查看计算结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于分流测试结果的垂直型直流接地极跨步电势计算方法，其特征在于，所述的步骤3中电流激励通过主电缆分散施加是指对每一根电缆单独施加电流激励，具体为通过直流钳形表可以对流过每一根主电缆的电流进行测试。