CN201044358Y - 高压直流输电分体式接地极 - Google Patents

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Abstract

高压直流输电分体式接地极，其特征在于它包括接地极线路(1)、线路分流塔(2)、分流线路(3)、接地极分流构架(5)、分体接地极(6)，所述线路分流塔(2)连接接地极线路(1)和分流线路(3)，接地极分流构架(5)的一端连接分流线路(3)，另一端连接两至四个相对独立的分体接地极(6)。它克服了现有的接地极占地面积大、建址费用高及选址困难等缺点。本实用新型具有占地面积小、费用低、技术指标好等优点，有利于我国直流输电工程的实施和发展，特别适用山区和丘陵地区。

Description

高压直流输电分体式接地极
技术领域
本实用新型涉及一种直流输电接地极，更具体地说它是一种高压直流输电分体式接地极。它可广泛用于高压和特高压直流输电换流站接地极，尤其适用于单个面积较小的极址场地。
背景技术
高压直流输电换流站接地极是直流输电系统的重要组成部分，在直流输电系统运行中，起到不可替代的作用。接地极不同于普通交流接地网，它可以持续工作在有源状态，其作用如图1所示：(1)在建设初期，利用先建成的一极，可以采用大地返回方式运行；(2)当一极(例行)检修时，另一极可采用单极大地返回方式运行；(3)当一极出现故障时，为了保证系统稳定，要求另一健全极能继续运行；(4)钳制换流站整流阀中性点电位，使之为“0”电位。由此可见，流过接地极的电流就是直流系统中的额定工作电流。
目前，国内外高压直流系统换流站接地极均是采用常规设计的接地极，即一个接地极一个极址，如图2(A)所示。常规接地极等效电路如图2(B)所示，所有的电流经一个接地极注入大地，各子电极布置在同一极址内(对应的是同一极址电性模型)，但常规接地极要求极址场地面积较大。
随着我国电力工业快速发展，高压直流输电正在成为我国电力输送重要部分，特别是随着西电东送和全国联网的稳步推进，我国直流输电正朝着高电压、大容量的方向发展，接地极的设计额定电流也逐步提高，按照传统常规的方式设计接地极，选址工作变得愈加困难。一方面，我国负荷多集中在东部发达地区，电力系统异常复杂(接地极选址时首先要考虑减少对电力系统的影响)，接地极离换流站(变电站)或其它大型地下金属设施的距离将会越来越远；另一方面，在电源集中的西部山区，受地理条件的制约，寻找面积较大(适于埋设常规接地极)的平地本身就比较困难。这些困难严重地影响到我国直流输电工程实施和发展。迄今为止，在世界上尚未见“分体式接地极”研究成果报道。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高压直流输电分体式接地极。它克服了现有背景技术所存在的上述问题。
本实用新型的目的是通过如下措施来达到的：高压直流输电分体式接地极，其特征在于它包括接地极线路1、线路分流塔2、分流线路3、接地极分流构架5、接地极6。所述线路分流塔2连接接地极线路1和分流线路3，接地极分流构架5的一端连接分流线路3，另一端连接两至四个分体接地极6。
在上述技术方案中，所述分流线路3中串接有用于调节电流分配的均流装置4。
在上述技术方案中，所述分体接地极6包括导流电缆7、接地元件8、石油焦炭9，所述接地元件8位于石油焦炭9内，导流电缆7与接地元件8连接，导流电缆7与分流构架5连接。
在上述技术方案中，所述均流装置4包括主电阻器41、备用电阻器42、逆变电源43、电流继电器44、电压继电器45，冷却风机46，分流线路3通过端点A连接主电阻器1、主电阻器41连接电流继电器44和电压继电器45，电压继电器45与冷却风机46连接，分流线路3通过端点B连接备用电阻器42，备用电阻器42连接电流继电器44和电压继电器45，分流线路3通过端点C连接逆变电源43，逆变电源43分别连接电流继电器44、电压继电器45和冷却风机46。
本实用新型高压直流输电分体式接地极是采用多点接地并联运行方式的接地极，其具有如下优点：①用若干个分体接地极代替常规(一个大型)接地极，以解决因单个极址场地小而不能满足接地极运行技术要求问题；②根据各分接地极位置，选择分支线路布置与连接方式；③必要时，在分支线路上，通过选择分支线路导线参数或采用均流装置，使电流分配与各分接地极场地、分电极尺寸、特性参数相适应。
譬如，两个分体式接地极布置如图3(A)所示，其等效电路如图3(B)所示。容易看出，分体式接地极中各分接地极分别只承担部分入地电流，从而降低了分接地极址场地所需面积；流过各分接地极的电流不仅取决各分接地极自阻抗，还与分支线路阻抗有关。通过调节分支线路接点位置，或者导线参数或在分支线路上串接均流装置，可改变流过各分电极的电流。
与常规设计的直流输电接地极相比，分体式接地极采用若干个小型接地极代替常规(一个大型)接地极，可以利用面积较小的场地，特别适用山区和丘陵地区，是一种解决当前接地极址选择难问题的设计方法之一。
例如：设极址土壤为两层结构，上层土壤电阻率为100Ωm，层厚10m，下层土壤电阻率为1000Ωm。在额定电流为3000A时，分别采用常规和相距2000m两个分体布置设计的接地极，其主要技术和经济指标见下表。
指标参数  常规型   分体式  备注
经济指标 电极布置  3环(外环直径900m)   两个2环(外环直径610m)  两环中心相距2000m
占地面积(亩)  955   439*2
焦炭用量(t)  3600   3226
电极用量(t)  92   83
技术指标 电流不均匀度(系数)  0.463   0.299  0-1之间，理想值应为0
运行200天时温度  85   84
跨步电压(V/m)  7.95   7.77  限制在8 V/m以内
接地电阻(Ω)  0.451   0.347
上表计算结果显示：高压直流输电分体式接地极技术经济指标较常规型稍优，但分体式接地极要求单一极址场地面积不到常规型的一半，接地电阻也小得多。可以预见，随着分体式接地极数目增加，分体式接地极技术经济指标将更有优势。
导致分体式接地极技术经济指标较优势的原因是电流分开入地，减少了相互之间屏蔽效应。
此外，由于分体式接地极大幅度降低了分接地极占地面积，使得更多的地方具备了建设接地极的条件。因此，接地极极址选择难的问题可基本得到解决，地电流对环境的影响问题也有条件得到改善甚至解决。
附图说明
图1为接地极在直流输电系统中的位置与作用关系图。
图2为现有的常规型接地极结构及其等效电路示意图。
图3为本实用新型高压直流输电分体式接地极结构及其等效电路示意图。
图4为高压直流输电接地极(地下部分)连接结构图。
图5为本实用新型高压直流输电分体式接地极中均流装置的结构方框图。
图中1.接地极线路，2.线路分流塔，3.分流线路，4.均流装置，41.主电阻器，42.备用电阻器，43.直流转换交流逆变电源，44.电流继电器，45.电压继电器，46.冷却风机，5.接地极分流构架，6.接地极；其中：1.接地极线路，5.接地极分流构架，6.分体接地极，7.导流电缆，8.接地元件，9.石油焦炭。
R1.接地极线路电阻，R6.接地极的接地电阻(如图2)，
R31.1#分接地极的分流线路电阻，R61.1#分接地极的接地电阻，R32.2#分接地极的分流线路电阻，R4.均流装置电阻，R62.2#分接地极的接地电阻(如图3)。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型高压直流输电分体式接地极的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限定，同时通过说明本实用新型的优点将变得更加清楚和容易理解。
参阅图3、图4可知：本实用新型高压直流输电分体式接地极，它包括接地极线路1、线路分流塔2、分流线路3、接地极分流构架5、分体接地极6，所述线路分流塔2连接接地极线路1和分流线路3，接地极分流构架5的一端连接分流线路3，另一端连接两至四个分体接地极6(具体个数可根据实际情况设计，也可能超过四个以上)。
分流线路3中可串接有用于调节电流分配的均流装置4(如果必要)，增加控制效果。
分体接地极6包括导流电缆7、接地元件8、石油焦炭9等，所述接地元件8位于石油焦炭9内，导流电缆7与接地元件8连接。
均流装置4包括主电阻器41、备用电阻器42、逆变电源43、电流继电器44、电压继电器45，冷却风机46，分流线路3通过端点A连接主电阻器1、主电阻器41连接电流继电器44和电压继电器45，电压继电器45与冷却风机46连接，分流线路3通过端点B连接备用电阻器42，备用电阻器42连接电流继电器44和电压继电器45，分流线路3通过端点C逆变电源43，C逆变电源43分别连接电流继电器44、电压继电器45和冷却风机46。
需要说明的是：本实用新型为使电流达到“按需分配”在实施过程中，首先需要通过计算，掌握并确定各分体接地极阻抗或入地电流，确认其是否能满足要求，要否采取调节措施。如果需要调节电流分配，然后可依次采用如下措施：
一、选择线路分流塔2的位置，通过改变分流线路3长度，调节电流分配；
二、更换部分分流线路3的导线型号，通过增加分流线路3的电阻调节电流分配；如部分段分流导线采用高电阻率的电线(如铝包钢、钢绞线等)，而不是全部使用导电性能好的电线(如钢心铝绞线)。
三、均流装置主体系低阻值大功率电阻性元件。如果需要，可在部分分流线路3上串接均流装置4，可进一步减少本支路上的电流，增加其它支路上的电流，从而可进一步调节电流分配。

Claims (4)

1.高压直流输电分体式接地极，其特征在于它包括接地极线路(1)、线路分流塔(2)、分流线路(3)、接地极分流构架(5)、分体接地极(6)，所述线路分流塔(2)连接接地极线路(1)和分流线路(3)，接地极分流构架(5)的一端连接分流线路(3)，另一端连接两至四个相对独立的分体接地极(6)。
2.根据权利要求1所述的高压直流输电分体式接地极，其特征在于所述分流线路(3)中串接有用于调节电流分配的均流装置(4)。
3.根据权利要求1所述的高压直流输电分体式接地极，其特征在于所述分体接地极(6)包括导流电缆(7)、接地元件(8)、石油焦炭(9)，所述接地元件(8)位于石油焦炭(9)内，导流电缆(7)与接地元件(8)连接，导流电缆(7)与分流构架(5)连接。
4.根据权利要求2所述的高压直流输电分体式接地极，其特征在于所述均流装置(4)包括主电阻器(41)、备用电阻器(42)、逆变电源(43)、电流继电器(44)、电压继电器(45)，冷却风机(46)，分流线路(3)通过端点A连接主电阻器(1)、主电阻器(41)连接电流继电器(44)和电压继电器(45)，电压继电器(45)与冷却风机(46)连接，分流线路(3)通过端点B连接备用电阻器(42)，备用电阻器(42)连接电流继电器(44)和电压继电器(45)，分流线路(3)通过端点C连接逆变电源(43)，逆变电源(43)分别连接电流继电器(44)、电压继电器(45)和冷却风机(46)。
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