CN201060953Y

CN201060953Y - 高压直流输电紧凑型接地极

Info

Publication number: CN201060953Y
Application number: CNU2007200846171U
Authority: CN
Inventors: 曾连生
Original assignee: China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Current assignee: China Power Engineering Consultant Group Central Southern China Electric Power Design Institute Corp
Priority date: 2007-04-30
Filing date: 2007-04-30
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2017-04-30

Abstract

高压直流输电紧凑型接地极，它包括接地极线路终端塔(1)，接地极线路(2)，接地极分流构架(3)，均流装置(4)，接地极线路(2)的两端分别连接接地极线路终端塔(1)和接地极分流构架(3)，多个方向不同的分流线路(5A、5B、5C)，接地电极(6、7、8)，所述接地极分流构架(3)串接在分流线路(5A、5B、5C)上，接地电极(6、7、8)依次为内环、中环和外环接地电极，分流线路(5A、5B、5C)与接地电极(6、7、8)单独连接。本实用新型克服了现有接地极占地面积大等缺点，具有降低接地极址选择难度，且技术性能好，节省工程造价的优点。可广泛地适用于高压和特高压直流输电换流站接地极设计，尤其适用于面积较小的极址场地。

Description

高压直流输电紧凑型接地极

技术领域

本实用新型涉及一种高压直流输电接地极，更具体地说它是一种高压直流输电紧凑型接地极。它可广泛地适用于高压或特高压直流输电换流站接地极，尤其适用于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，它可以是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。为了便于描述，这里以三圆环水平布置为例，常规设计的接地极接线如图2(A)所示。这种常规设计的直流输电接地极等效电路(接线)如图2(B)所示。由于三个环间的自阻抗和互阻抗相差颇大，电极的电流分配往往很不均匀：外环电流密度大，内环电流密度较小，中间环几乎不起多大作用。因此，对于常规设计的接地极，无论是两环和三环甚至是多环布置方案，对于改善接地极技术性能十分有限(因为中间环容易被屏蔽)。换言之，欲使接地极满足技术要求，仅通过增加环的数量是不解决问题的，必须增大接地极占地面积。

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，电力市场呼唤加紧采取技术措施，减小接地极占地面积。

紧凑型接地极就是相对于常规接地极布置得更紧凑的接地极。此类接地极是通过采取本技术措施，它使用均流装置和增加电极布置密度，使电流按照分配更加合理，也即紧凑型接地极就是相对于常规接地极布置得更紧凑的接地极。这样接地极能充分利用了极址场地，从而达到减少占地面积的目的。迄今为止，在世界上尚未见“紧凑型接地极”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紧凑型接地极。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：高压直流输电紧凑型接地极，它包括接地极线路终端塔1，接地极线路2，接地极分流构架3，接地极线路2的两端分别连接接地极线路终端塔1和接地极分流构架3，其特征在于它还包括均流装置4，多个方向不同的分流线路5A、5B、5C，接地电极6、7、8；所述接地极分流构架3串接在分流线路5A、5B、5C上，接地电极6、7、8依次为内环、中环和外环接地电极，分流线路5A、5B、5C与接地电极6、7、8单独连接。

在上述技术方案中，所述接地电极8的外侧有辅助电极9，辅助电极9与外环接地电极8通过非金属材料焦炭连接。

在上述技术方案中，所述接地电极6的内侧有辅助电极9，辅助电极9与内外环接地电极6通过非金属材料焦炭连接。

在上述技术方案中，所述接地电极6、7、8均包括导流电缆10、接地元件11、石油焦炭12，所述接地元件11位于石油焦炭12内，导流电缆10与接地元件11连接，导流电缆10与分流线路连接。

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。

与常规设计的直流输电接地极相比，紧凑型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，即通过增加接地电极布置数量，实现减少接地极占地面积。

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。

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紧凑型接地极结构示意图。

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紧凑型接地极中均流装置的结构方框图。

图中：1.接地极线路终端塔，2.接地极线路，3.接地极分流构架，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，5A、5B、5C.分流线路(导线或电缆)，6、7、和8分别是内环、中环和外环接地极，9.辅助电极，10.导流电缆、11.接地元件、12.石油焦炭。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用紧凑型接地极的实施情况，但它们并不构成对本实用新型的限制。仅作举例，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。

参阅附图可知：本实用新型高压直流输电紧凑型接地极，它包括接地极线路终端塔1，接地极线路2，接地极分流构架3，接地极线路2的两端分别连接接地极线路终端塔1和接地极分流构架3，均流装置4，多个方向不同的分流线路5A、5B、5C，接地电极6、7、8；所述接地极分流构架3串接在分流线路5A、5B、5C上，接地电极6、7、8依次为内环、中环和外环接地电极，分流线路5A、5B、5C与接地电极6、7、8单独连接；接地电极8的外侧有辅助电极9(敷设辅助电极9，利用其产生的反方向电场降低接地极上的电流在地面上产生的跨步电压)。辅助电极9与外环接地电极8通过非金属材料焦炭连接；接地电极6的内侧有辅助电极9，辅助电极9与内外环接地电极6通过非金属材料焦炭连接(如图3所示)。

接地电极6、7、8均包括导流电缆10、接地元件11、石油焦炭12，所述接地元件11位于石油焦炭12内，导流电缆10与接地元件11连接，导流电缆10与分流线路连接(如图4所示)。

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(如图5所示)。

接地极线路2接进接地极分流构架3后，采用电缆或架空裸线5分多路(图3中只画出5A、5B、5C三路方向)部分地(在低阻抗电极环上)通过均流装置4分别接到接地极内环6、中环7(可视为多电极环)和外环8上，并通过调节均流装置4电阻值参数使每个环上的电流按照设计人员的意图进行分配；保持圆环电极间合适的间隔(环间距离一般大于2倍埋深)，尽可能使发热和地面电场由内到外相对均匀；必要时在外环8的外侧(或内环6的内侧)小于2倍埋深的位置敷设一辅助电极9，辅助电极与外环电极8通过非金属材料(焦炭)或均流装置4连接

可采用计算软件模拟分析与计算，以确定电极尺寸、自阻抗、互自阻抗，均流装置的阻抗和功率，各电极环间隔，辅助电极安装位置和埋设深度等参数。

本实用新型的主要发明技术特征包括接线、电极布置和辅助电极三个方面：第一，以多圆环型紧凑型接地极为例，其布置如图3所示，即接地极线路2接进接地极分流构架3后，采用电缆或架空裸线5分多路(图3中只画出ABC三路方向)部分地(在低阻抗电极环上)通过均流装置4分别接到接地极内环6、中7(可视为多电极环)和外环8上，并通过调节均流装置4电阻值参数使每个环上的电流按照设计人员的意图进行分配；第二，保持圆环电极间合适的间隔(环间距离一般大于2倍埋深)，尽可能使发热和地面电场由内到外相对均匀；第三，必要时在外环8的外侧(或内环6的内侧)小于2倍埋深的位置敷设一辅助电极9，辅助电极与外环电极8通过非金属材料(焦炭)或均流装置4连接，利用辅助电极9产生的较小的反向电场抵消部分外环电极8产生的正向电场。

Claims

1.高压直流输电紧凑型接地极，它包括接地极线路终端塔(1)，接地极线路(2)，接地极分流构架(3)，接地极线路(2)的两端分别连接接地极线路终端塔(1)和接地极分流构架(3)，其特征在于它还包括均流装置(4)，多个方向不同的分流线路(5A、5B、5C)，接地电极(6、7、8)，所述接地极分流构架3串接在分流线路(5A、5B、5C)上，接地电极(6、7、8)依次为内环、中环和外环接地电极，分流线路(5A、5B、5C)与接地电极(6、7、8)单独连接。

2.根据权利要求1所述的高压直流输电紧凑型接地极，其特征在于所述接地电极(8)的外侧有辅助电极(9)，辅助电极(9)与外环接地电极(8)通过非金属材料焦炭连接。

3.根据权利要求1所述的高压直流输电紧凑型接地极，其特征在于所述接地电极(6)的内侧有辅助电极(9)，辅助电极(9)与内环接地电极(6)通过非金属材料焦炭连接。

4.根据权利要求1所述的高压直流输电紧凑型接地极，其特征在于所述接地电极(6、7、8)均包括导流电缆(10)、接地元件(11)、石油焦炭(12)，所述接地元件(11)位于石油焦炭(12)内，导流电缆(10)与接地元件(11)连接，导流电缆(10)与分流线路(5A、5B、5C)连接。

5.根据权利要求1所述的高压直流输电紧凑型接地极，其特征在于均流装置(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)。