CN201044359Y - 高压直流输电接地极均流装置 - Google Patents
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Abstract
高压直流输电接地极均流装置，它包括主电阻器(1)、备用电阻器(2)、逆变电源(3)、电流继电器(4)、电压继电器(5)，冷却风机(6)，分流线路通过端点A连接主电阻器(1)、主电阻器(1)连接电流继电器(4)和电压继电器(5)，电压继电器(5)与冷却风机(6)连接，分流线路通过端点B连接备用电阻器(2)，备用电阻器(2)连接电流继电器(4)和电压继电器(5)，分流线路通过端点C连接逆变电源(3)，逆变电源(3)分别连接电流继电器(4)、电压继电器(5)和冷却风机(6)。本实用新型高压直流输电接地极均流装置，它适用于紧凑型接地极或分体式接地极技术，拓宽了直流输电接地极址适用范围，从而可以大幅度地减少接地极占地面积，降低接地极址选择难度，且技术性能好，节省工程造价。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高压直流输电接地极均流装置。它适用于高压直流输电换流站紧凑型接地极或分体式(或称子母型)接地极，采用紧凑型接地极或分体式接地极技术，可拓宽直流输电接地极址适用范围。
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，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，按照传统的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起来越远；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(适于埋设接地极)的平地本身就比较困难。这些困难有严重地影响到我国直流输电工程实施和发展的趋势。为解决接地极选址难的问题，电力市场呼唤采取新型设计技术。针对这种考虑，我们发明了“紧凑型接地极”和“分体式接地极”设计技术，本实用装置是支持紧凑型和分体式接地极技术的重要设备。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种高压直流输电接地极均流装置。它克服了上述现有背景技术的不足。
均流装置主体是电阻元件(电阻器)，使用中将其串接在紧凑型或分体式接地极低接地阻抗回路上，利用它的电阻元件特性调整整个接地极电流分配，使之均匀，故称之为均流装置。
本实用新型的目的是通过如下措施来达到的：高压直流输电接地极均流装置，其特征在于它包括主电阻器1、备用电阻器2、逆变电源3、电流继电器4、电压继电器5，冷却风机6，分流线路通过端点A连接主电阻器1、主电阻器1连接电流继电器4和电压继电器5，电压继电器5与冷却风机6连接，分流线路通过端点B连接备用电阻器2，备用电阻器2连接电流继电器4和电压继电器5，分流线路通过端点C连接逆变电源3，逆变电源3分别连接电流继电器4、电压继电器5和冷却风机6。
为实现上述目的本实用新型还可以采用如下技术方案：高压直流输电接地极均流装置，其特征在于它包括主电阻器1、备用电阻器2、电流继电器4、直流电流互感器CT或分流器8、直流电压表V、DC/AC逆变电源3、开关7、电压继电器5、交流接触器线圈9、热继电器10、主冷却风机6-1、备用冷却风机6-2、交流接触器11，D、N为接入端子，主电阻器1串接分流器11后并接D、N两端，直流电流互感器CT或分流器8与电流继电器4及直流电流表A连接，备用电阻器2串接交流接触器11后并接D、N两端，DC/AC逆变电源3的直流输入端子并接D、N两端，A、B为DC/AC逆变电源3交流输出端子，DC/AC逆变电源3交流输出端子通过开关7接A、B两端，电压继电器5接交流电源A、B两端，电压继电器5的常开接点KM1与交流接触器线圈9串联后接交流电源A、B两端，热继电器10、交流接触器线圈9、主冷却风机6-1串联后接交流电源A、B两端，备用冷却风机6-2与交流接触器11的常开接点KM2串联后接交流电源A、B两端，电流继电器4的常开接点KM2、按钮开关SA2、电流继电器4串联后接交流电源A、B两端。
本实用新型高压直流输电接地极均流装置是高压直流输电换流站紧凑型接地极或分体式(或称子母型)接地极技术中的核心部件，与常规设计的直流输电接地极相比，紧凑型接地极或分体式接地极具有占地面积较小，技术性能好，节省工程造价等优点。
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，分别采用常规和紧凑型设计的接地极，其主要技术和经济指标见下表。
| 指标参数 | 常规型 | 紧凑型 | 备注 | |
| 经济指标 | 电极布置 | 3环(外环直径900m) | 4环(外环直径710m) | 紧凑型加装2-3个均流装置 |
| 占地面积(亩) | 955 | 594 | ||
| 焦炭用量(t) | 3600 | 2620 | ||
| 电极用量(t) | 92 | 78 | ||
| 技术指标 | 电流不均匀度(系数) | 0.463 | 0.01 | 0-1之间，理想值应为0 |
| 运行200天时温度 | 85 | 82 | ||
| 跨步电压(V/m) | 7.95 | 7.99 | 限制在8V/m以内 | |
| 紧凑型少占地344亩，节省焦炭约1000t，合人民币300万元 | ||||
导致紧凑型接地极尺寸比常规接地极要小和技术特性得到改善的根本原因是通过技术措施强制电流分配较均匀，使极址内部场地得到了充分利用。由于电极尺寸减少了，所以材料也较省，其经济效益和社会效益是非常明显的。此外，由于紧凑型接地极大幅度降低了占地面积，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为接地接在直流输电系统中的位置与作用关系图。
图2为本实用新型高压直流输电接地极均流装置的结构方框图。
图3为本实用新型高压直流输电均流装置的电路图。
图中：1.主电阻器，2.备用电阻器，3.逆变电源，4.电流继电器，5.电压继电器，6.冷却风机，6-1.主冷却风机，6-2.备用冷却风机，.7.开关，8.分流器，9.交流接触器线圈，10.热继电器，11.交流接触器，A.直流电流表，V.直流电压表。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的实施情况，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2可知：本实用新型高压直流输电接地极均流装置，它包括主电阻器1、备用电阻器2、逆变电源3、电流继电器4、电压继电器5，冷却风机6，分流线路通过端点A连接主电阻器1、主电阻器1连接电流继电器4和电压继电器5，电压继电器5与冷却风机6连接，分流线路通过端点B连接备用电阻器2，备用电阻器2连接电流继电器4和电压继电器5，分流线路通过端点C连接逆变电源3，逆变电源3分别连接电流继电器4、电压继电器5和冷却风机6。
参阅图3可知：D、N为接入端子，主电阻器1串接电流互感器CT或分流器8后并接D、N两端，电流互感器CT或分流器8与电流继电器4及直流电流表A连接，备用电阻器2串接交流接触器11后并接D、N两端，逆变电源3的直流输入端子并接D、N两端，A、B为逆变电源3交流输出端子，逆变电源3交流输出端子通过开关7接A、B两端，电压继电器5接交流电源A、B两端，电压继电器5的常开接点KM1与交流接触器线圈9串联后接交流电源A、B两端，热继电器10、交流接触器线圈9、主冷却风机6-1串联后接交流电源A、B两端，备用冷却风机6-2与交流接触器11的常开接点KM2串联后接交流电源A、B两端，电流继电器4的常开接点KM2、按钮开关SA2、电流继电器4串联后接交流电源A、B两端。
本实用新型高压直流输电接地极均流装置的工作原理为：
大电流正常运行情况下(直流电流持续流过主电阻器1)：DC/AC逆变电源3带电→输出交流侧A、B两端电压达到一定值→电压继电器5励磁→KM1接通→主冷却风机6-1工作；电流继电器4检测到主回路有电流→KM2开路→备用电阻器2不工作。
大电流事故情况下(即主电阻器1断开)：电流继电器4检测到主回路无电流，启动KM2接通→备用电阻器2接通→备用冷却风机6-2工作→红灯HR点亮；
小电流(双极)正常运行情况下：直流电压低(DC/AC逆变电源3不工作或交流输出电压低)→电压继电器5不励磁→KM1断开→主冷却风机6-1停运；
人工控制备用电阻器2运行：按SA1按钮→KM2接通→备用电阻器2投运；按SA2按钮→KM2断开→备用电阻2停运。
对设备的技术要求：
1)对主体电阻器1和备用电阻器2的要求。在持续额定电流下，材料电阻温度系数(1/℃)应小于0.02％；最高(允许)工作温度可达到300℃及以上。
2)对DC/AC逆变电源3的要求。直流电压在允许变化范围内，可将直流电源转换为稳定的交流电源，为交流继电器、接触器、风机提供稳定的电源，且应满足负荷功率要求。
3)对直流电流继电器4的要求。通过电流检测元件监测主电阻器1回路电流，当流过主电阻器1的直流小于某一值时，电流继电器3(线圈)励磁保证KM2可靠接通，反之断开。
4)对电压继电器5的要求。根据主电阻器1两端的电压整定，当主电阻器1两端电压大于某一值时，电压继电器线圈励磁保证KM1可靠接通，反之断开。
5)对主冷却风机6-1和备用冷却风机6-2的要求。当KM1接通时，主冷却风机6-1工作。冷却风机应有足够的能力，保证冷却效果满足设计要求。
6)对热继电器10的要求。当冷却风机电动机过负荷时，热继电器10应自动断开停止冷却风机运行。
Claims (2)
1.高压直流输电接地极均流装置，其特征在于它包括主电阻器(1)、备用电阻器(2)、逆变电源(3)、电流继电器(4)、电压继电器(5)，冷却风机(6)，分流线路通过端点A连接主电阻器(1)、主电阻器(1)连接电流继电器(4)和电压继电器(5)，电压继电器(5)与冷却风机(6)连接，分流线路通过端点B连接备用电阻器(2)，备用电阻器(2)连接电流继电器(4)和电压继电器(5)，分流线路通过端点C连接逆变电源(3)，逆变电源(3)分别连接电流继电器(4)、电压继电器(5)和冷却风机(6)。
2.高压直流输电接地极均流装置，其特征在于它包括主电阻器(1)、备用电阻器(2)、电流继电器(4)、电流互感器(CT)或分流器(8)、直流电压表(V)、DC/AC逆变电源(3)、开关(7)、电压继电器(5)、交流接触器线圈(9)、热继电器(10)、主冷却风机(6-1)、备用冷却风机(6-2)、交流接触器(11)，D、N为接入端子，主电阻器(1)串接分流器(11)后并接D、N两端，分流器(11)与电流继电器(4)及直流电流表(A)连接，备用电阻器(2)串接交流接触器(11)后并接D、N两端，DC/AC逆变电源(3)的直流输入端子并接D、N两端，A、B为DC/AC逆变电源(3)交流输出端子，DC/AC逆变电源(3)交流输出端子通过开关(7)接A、B两端，电压继电器(5)接交流电源A、B两端，电压继电器(5)的常开接点KM1与交流接触器线圈(9)串联后接交流电源A、B两端，热继电器(10)、交流接触器线圈(9)、主冷却风机(6-1)串联后接交流电源A、B两端，备用冷却风机(6-2)与交流接触器(11)的常开接点KM2串联后接交流电源A、B两端，电流继电器(4)的常开接点(KM2)、按钮开关(SA2)、电流继电器(4)串联后接交流电源A、B两端。
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