深井接地极工程应用电气特性仿真

深井接地极占地面积小,可有效缓解接地极极址选址难的问题。结合滇西北直流工程系统运行条件,选取顺州和鱼龙岭土壤参数,研究了深井接地极接地电阻、最大跨步电位差、最大溢流密度及其出现部位受入地电流、接地极埋深、焦炭直径、接地极根数的影响。研究结果表明：单根接地棒1 000 m、埋深40 m接地电阻和最大跨步电位差满足安全要求,但最大溢流密度较大;受土壤电阻率不均匀特点的影响,最大溢流密度沿深度方向分布不均匀,将接地极埋于均匀土壤、增大焦炭直径、增加接地极根数等手段都可使最大溢流密度显著降低。     

深井接地极在工程应用中的电气特性仿真

深井接地极占地面积小,可有效缓解接地极极址选址难的问题。结合滇西北直流工程系统运行条件,选取顺州和鱼龙岭土壤参数,研究了深井接地极接地电阻、最大跨步电位差、最大溢流密度及其出现部位受入地电流、接地极埋深、焦炭直径、接地极根数的影响。研究结果表明:单根长1 000 m、埋深40 m的接地棒的接地电阻和最大跨步电位差满足安全要求,但最大溢流密度较大;受土壤电阻率不均匀特点的影响,最大溢流密度沿深度方向分布不均匀,将接地极埋于均匀土壤、增大焦炭直径、增加接地极根数等手段都可使最大溢流密度显著降低。     

深井接地极结构参数对其暂态温升的影响

接地极是直流输电工程的重要组成部分,传统接地极占地面积大、选址和征地极其困难。南方电网提出了建设深井接地极解决该问题的技术路线,并开展了深井接地极示范工程建设。本文结合该示范工程实际建设情况,研究了接地极单个馈电棒的长度、所并联馈电棒的总数量、接地极埋深、馈电棒极间距和填充焦炭直径对深井接地极暂态温升的影响。研究结果表明:上述5种因素的变化能够导致接地极溢流密度变化,影响接地极的整体温升和最高温升。温升随着单个馈电棒的长度、所并联馈电棒的总数量、焦炭截面积的增加呈下降趋势,但降低幅度逐渐减小。接地极埋深需要基于极址的土壤的分层情况进行选择,选择合适的埋深使接地极处于低电阻率且电阻率比较均匀的土壤层中有利于降低接地极的温升。馈电棒极间距关系到极址的占地面积,受限于钻探深井的施工技术,极间距不能太小。     

深层接地极对直流偏磁影响的研究

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流通过变压器中性点流入变压器,造成直流偏磁问题。从深层接地极是否能够改善电流分布出发,研究深层垂直接地极的电位分布和溢流密度的计算方法,计算和比较了深层接地极在不同埋深时引起的地表电位大小,得出的结论是,接地极的埋深至多对接地极附近的土地表面电位有较大的影响,而对远方的电位影响不大。通过一个实际的500 kV电网的仿真,说明直流电流在交流电网中的分布受埋深的影响很小,通过深埋接地极无法有效地解决直流偏磁问题。     

深层接地极对直流偏磁影响的研究

直流输电系统单极大地回路运行时，直流电流通过变压器中性点流入变压器，造成直流偏磁问题。从深层接地极是否能够改善电流分布出发，研究深层垂直接地极的电位分布和溢流密度的计算方法，计算和比较了深层接地极在不同埋深时引起的地表电位大小，得出的结论是，接地极的埋深至多对接地极附近的土地表面电位有较大的影响，而对远方的电位影响不大。通过一个实际的500kV电网的仿真，说明直流电流在交流电网中的分布受埋深的影响很小，通过深埋接地极无法有效地解决直流偏磁问题。     

特高压直流接地极线路内部过电压机理及特性分析

接地极线路是特高压直流输电系统的重要组成部分,为对特高压直流接地极内部过电压机理及特性进行分析,介绍了接地极线路电压响应传递函数,使用电力系统分析软件MATLAB Sim Power System建立了±800 k V宾金直流工程过电压计算模型,对紧急停运、接地极线路单侧接地、直流系统高压侧接地3种情况下接地极线路的内部过电压进行了比较,重点分析了高压侧接地点位置、直流滤波器、高压直流线路长度、接地极线路长度对单极故障下接地极线路内部过电压的影响。分析表明高压侧接地所导致的接地极线路内部过电压最严重;接地极线路长度、直流线路长度和高压侧故障点位置影响接地极线路内部过电压幅值和频率,直流滤波器则决定了过电压振荡频率;直流接地极线路绝缘水平应根据直流工程具体情况确定。     

直流深井接地极接地电阻的人工布线测量

深井接地极因占地面积小,选址容易的优点,具有很高的工程实用价值。由于单根深井接地极最大对角线距离不到1 m,明显不宜直接采用规程推荐的5倍对角线距离人工布线测量接地电阻。为此,文中建立了直流深井接地极模型,仿真计算了其接地电阻和地表电位分布,基于之提出了电流极距离要求;建立了深井接地极注流、电流极回流的模型,研究了接地电阻测量过程中深井接地极和电流极共同作用下的地表电位分布规律;结合深井接地极接地电阻的仿真计算值,分析获得了电压极的布置要求。改变电流极和电压极的位置,研究了测量误差与布线距离之间的关系,提出了深井接地极接地电阻测量的电流极和电压极布置方案。采用研究获得的方案对深井接地极接地电阻进行了实测,验证了方案的有效性和准确性。最后,分析了深井接地极与水平及垂直接地极接地电阻测量的异同,为类似深井接地极接地电阻测量以及相关标准修订提供了参考。     

直流系统共用的接地极检修运行分析

针对共用接地极的高压输电系统在运行和检修过程中存在的问题,以2个直流输电系统共用接地极为例,结合实际工程参数,根据理论分析进行电流分布计算并分析了其影响因素,结果表明:接地极线路分流电流主要受共用接地极电阻、检修接地极线路电阻、检修接地位置及土壤状况等影响;另外,检修的接地极线路分流电流会进入换流站,可能会对换流变的直流偏磁产生影响,严重时会导致换流变饱和保护动作闭锁直流系统。最后,根据分析结果,对共用接地极检修时直流系统运行方式提出了建议。     

±500 kV宝鸡—德阳直流输电工程接地极参数测试方法分析

±500 kV宝鸡-德阳直流输电工程是我国西北至华中首条直流联网工程,直流接地极是直流输电工程中换流站的重要设施.介绍了宝鸡换流站千阳接地极的概况和主要设计参数.阐述了±500 kV宝鸡-德阳直流输电工程接地极参数的测量方法,并对宝鸡换流站千阳接地极的相关参数进行现场测试和模拟计算.测试结果表明文中提到的测试方法准确可靠,接地极参数符合设计要求.     

±500 kV宝鸡—德阳直流输电工程接地极参数测试方法分析

±500 kV宝鸡—德阳直流输电工程是我国西北至华中首条直流联网工程,直流接地极是直流输电工程中换流站的重要设施。介绍了宝鸡换流站千阳接地极的概况和主要设计参数。阐述了±500 kV宝鸡—德阳直流输电工程接地极参数的测量方法,并对宝鸡换流站千阳接地极的相关参数进行现场测试和模拟计算。测试结果表明文中提到的测试方法准确可靠,接地极参数符合设计要求。     

直流接地极电流干扰下埋地金属管道防护距离影响因素研究

随着直流输电工程建设的快速发展及直流输电工程与埋地金属管道相邻不断增多,接地极极址的选择变得越来越困难。接地极对管道直流腐蚀影响的程度不仅与接地极电流和接近距离有关,还与土壤电阻率、土壤pH值和管道防腐层类型有关。文中在管道电路模型的基础上,建立了考虑管道极化效应的电路模型。通过文中计算方法的计算结果与CDEGS计算结果的对比,验证了文中算法的正确性。获得了典型设计参数下接地极与埋地金属管道的可供工程参考的防护距离,分析了土壤电阻率、土壤pH值、管道防腐层类型对接地极电流干扰下管道防护距离的影响。土壤电阻率和管道防腐层类型对管道防护距离影响较大,土壤pH值几乎不改变管道的防护距离。     

特高压直流共用接地极的暂态温升分析

特高压直流系统共用接地极可减少极址占地面积且节省投资,但单极运行时会引起极址大地电位升高,出现跨步电压升高、土壤发热等问题,因此开展直流接地极的相关研究对提高其安全运行具有重要意义。为此,基于COMSOL有限元分析软件,建立了特高压直流输电接地极的电流场和温度场全耦合暂态分析模型,与传统的电热模型相比,该模型能有效反映土壤参数随温度变化的过程。通过某±500 kV共用接地极各种运行工况下地面跨步电压和土壤最高温升的分析计算以及与测量值的比较,验证了该模型的有效性。基于该模型分析了土壤的电阻率、热导率和比热容对接地极运行的影响规律。研究结果表明热导率的变化对土壤温升影响更显著,对于额定入地电流为3 030 A、圆环半径为360 m、埋深为3 m的接地极,当按最大入地电流运行检验该接地极参数时,为满足跨步电压要求,接地极表层土壤电阻率需低于35Ω·m。所提出的模型和研究成果可用于指导高压直流共用接地极的优化设计。     

接地极选址方法研究

接地极作为高压直流输电系统的重要组成部分,当较大的直流电流经接地极注入大地时,会在极址土壤中形成一个恒定的直流电流场,出现大地电位升高,对周边环境带来不容忽视的影响。针对接地极的直流偏磁影响,研究了不同的土壤结构对接地极周边地表电位的影响,以及接地极周边变压器分布对变压器直流偏磁的影响。提出了降低接地极直流偏磁影响的接地极选址的优化方法 :在接地极选址过程中通过分析极址区域土壤电性结构及其周边电力系统分布,预估接地极对周边变压器的直流偏磁影响,为接地极选址提供参考意见,为后续直流工程接地极选址提供借鉴和参考。     

高土壤电阻率条件下的高压直流输电接地极系统接地电阻限值分析

目前,IEC标准和DL行标均未对接地极的接地电阻提出明确的限值要求,但部分海外工程对接地电阻限值提出了额外要求。当接地极极址土壤电阻率较高时,接地极的接地电阻值也会偏大。因此,调研了国内外大量已建接地极的接地电阻值,存在接地电阻0.35?并长期稳定运行的案例;通过理论推导和仿真计算,分析了高接地电阻对接地极稳态温升、暂态温升、跨步电位差、接触电位差、损耗、周边变压器直流偏磁等方面的影响;结合巴西美丽山二期特高压直流输电工程里约接地极的设计案例,得出当设计合理时,接地电阻偏高不会影响接地极安全稳定运行的结论;基于不同的接地极设计方案对比可知,不限制接地电阻可以在确保接地极安全稳定运行的同时大幅节省工程投资。     

高压直流输电接地极跨步电势分析

由于高压直流输电工程接地极的位置都远离换流站,所以对直流接地极而言,可不考虑接触电势问题,但不能忽视跨步电势问题。尤其是单极运行时,强大的工作电流长期流过接地极,使人员承受跨步电势的可能性大为增加。因此有必要讨论一下高压直流接地极的跨步电势问题。     

土壤异质性对模拟直流场环境下X70钢的腐蚀行为影响

通过模拟直流接地极不平衡电流场,研究了X70钢在四川宜宾±800 k V复龙特高压直流换流站接地极附近土壤中的腐蚀行为。结果表明,土壤性质对埋地金属的腐蚀性影响较大。其中,土壤p H值对X70钢在直流接地极附近土壤中的腐蚀速率有影响显著,腐蚀速率与土壤酸碱性的关系为酸性中性碱性;同时,土壤总含盐量越大,金属腐蚀速率越大。该研究为评估直流接地极附近埋地金属设施的腐蚀影响和新建特高压直流工程接地极的设计规划选址提供一定的依据。     

直流接地极入地电流引起的高速铁路系统不同位置变压器直流电流分布规律

随着我国直流输电工程与高速铁路的广泛延伸,直流接地极与高速铁路相接近的情况时有发生。当直流接地极有大电流入地时,直流电流会流入高速铁路系统,可能造成沿线变压器直流偏磁。该文建立了包含高速铁路综合接地系统和牵引供电系统的直流电流分布的分析模型,计算了直流接地极入地电流在高速铁路系统的总体分布,获得牵引变电所、自耦变压器(auto transformer,AT)所、分区所内各变压器和机车牵引变压器流过的直流电流,分析以上各所的间距、直流接地极位置、动车的存在等因素对流过变压器的直流电流的影响。研究结果表明,接地极在高铁上的投影位于牵引变电所或AT所时所内变压器流过的直流电流最大,而位于分区所或相邻两所中间位置时,流过变压器的直流电流会有所降低。动车位置对高速铁路直流电流分布影响不大。     

高压直流输电系统接地极原理及其施工要点

通过阐述高压直流输电系统中接地极的原理、构成和技术要求,结合三峡-常州±500kV高压直流输电工程龙泉换流站接地极的施工,总结了环形接地极的施工顺序及施工要点。     

±500kV直流输电工程接地极的设计施工及测试

本文基于我国东北地区第一个高压直流接地极工程"±500kV伊敏换流站哈尔干接地极工程",介绍了伊敏换流站接地极的设计原则和方法、施工过程及注意事项,并对接地极主要参数的测试方法进行了分析,为今后国内以及东北地区同类高压直流接地极工程提供参考及借鉴。     

改善直流电流地中分布的接地极互联技术研究

直流接地极入地电流会造成附近交流电网变压器偏磁、埋地管道腐蚀等问题,成为直流接地极建设、直流系统运行中的难题之一。将已有临近接地极互联是减小直流接地极入地电流影响的措施之一。文章以南方电网在广东地区的4个已有接地极为例,通过考虑接地极之间地中恒流场的影响,以及地上联络线的等效电路,建立场路耦合计算模型,研究不同接地极连接方式下各接地极的电流分配、地电位升等,由此提出一种通过专设集中汇流点将所有换流站的入地电流汇集在一起,再分配到各接地极,通过优化选择汇流点与各接地极联络线的导线调节电流分配的接地极连接方案。对比分析表明,该方案不但减少了直流系统对交流电网变压器、埋地管线等设施的影响,而且今后的新建直流工程可以直接接入,无须再新建直流接地极,具有可靠、灵活、扩展容易、性价比高的特点。