高压直流输电系统接地极电流对电网的影响

随着大型电源基地的建设,高压直流输电系统将成为重要的输电通道之一.在单极大地回线方式下,高压直流输电系统接地极电流对中性点直接接地变压器产生一定影响.分析了产生这些影响的机理,列举了国内外几个直流输电系统产生影响的实际情况,总结了目前采取的一些主要措施.在特高压直流输电系统规划建设中,要进一步加强特高压直流输电系统接地极电流对交流电网影响的研究.     

高压直流输电接地电极及相关问题综述

文中介绍了接地的基本概念,分析了入地电流、跨步电压、最大允许温升以及直流接地极寿命;指出在设计直流接地极时,应考虑土壤电阻率、接地极型式以及接地参数的计算等方面的问题;阐述了直流接地电流对变压器直流偏磁的影响,并提出了抑制措施,如采用深层接地技术,变压器交流出线串联电容器,在变压器中性点装设抑制直流电流的装置等;最后分析了高压直流输电系统的共用接地极模式.     

500kV变电站CTV3Uo频繁告警及主变噪声异常分析

高压直流输电系统单极大地运行时接地极电流对交流电网会产生一定影响,其中对中性点直接接地变压器的影响最大,接地极电流对电网影响的范围和程度也随接地极电流加大而增大.分析了特高压直流单极大地运行时对交流电网及中性点直接接地变压器的影响,总结了目前一些减小高压直流输电系统接地极电流对变压器偏磁影响的主要措施.     

高压直流输电接地极电流场相关问题研究

介绍了高压直流接地电流场相关概念,主要阐述了接地、入地电流和跨步电压及其相关指标;指出在接地极设计过程中,应考虑接地极周围土壤电阻率、相关接地参数的计算以及接地极型式选择等方面的问题;阐述了高压直流输电接地极入地电流产生的电流场对变压器和系统交流电网的偏磁影响、接地极装置及地下金属管网的腐蚀以及对电气化铁路的电磁影响,并概述了相应的抑制措施,包括进行变压器及交流电网直流偏磁的治理,地下金属管网及接地装置腐蚀的防护,同时也探讨了共用接地极模式的可行性;最后指出了建立大地二维乃至三维电场模型的重要性,指出只有考虑大地横、纵向差异,更精确地了解大地电性结构,进而准确地计算直流接地极周围地电流场分布,才能更好地满足我国建设超特高压直流输电工程的要求。     

特高压直流入地电流对附近杆塔地网腐蚀评估

为了有效开展直流入地电流对交流电网的影响评估,指导特高压直流接地极工程的选址建设,以国家电网公司正在建设的±800kV某特高压直流输电工程接地极(址)及邻近500kV交流输电线路杆塔实际参数为例,采用接地仿真计算软件建立了相应的极址土壤模型和线路电气模型,对流入输电线路各杆塔接地体的直流电流及分布特性进行了全面、系统的研究,根据接地极在设计寿命内的总安时数和运行方式计算得到了单基杆塔接地体的腐蚀量,分析表明杆塔地网腐蚀量与接地极运行的安时数、流出该基杆塔接地体的电流值以及使该基杆塔接地体电流流出时接地极的运行时间成正比,且主要集中在接地体的末端,建议应根据极址土壤电阻率参数和系统额定电流来确定接地极与输电线路的最小距离要求。该成果可用于指导直流接地极设计中类似问题的研究。     

直流输电分布式接地极建模与应用

为改善目前直流接地极的性能,提出了分布式直流接地极的2种仿真计算模型,使用算例与标准接地软件CDEGS作验证,并分析了交流电网对分布式接地极入地电流分配的影响。实例分析表明,交流电网对分布式接地极入地电流分配关系会有轻微影响。以湖北和广东电网为例说明了分布式接地极的实际应用方案,使用分布式接地极后,地表电位局部集中的问题得到一定程度上的改善,交流电网内变压器直流偏磁风险有所降低。分布式直流接地极可以提升接地极性能和均衡直流电流分布,随着我国直流输电工程的大量建设,分布式接地极具有一定的应用前景。     

±800kV直流接地极对交流电网的影响范围

±800kV特高压直流输电单极-大地回路方式运行时强大的入地电流将对接地极周边环境及交流电网造成很大影响。针对随着四川大规模交直流电网的建设,交流变电站和直流输电接地极选址的矛盾日益突出的问题,根据±500kV直流输电工程的运行经验,结合具体极址资料和假定交流电网模型,采用经典镜像法和数值积分法分析计算了接地极对周边交流电网的影响范围。计算结果表明:流入交流系统的电流值,不仅与变电站间的地理位置及直线距离有关,同时与交流电力系统的网络接线及其参数等因素有关;±800kV直流接地极当其额定工作电流为4000A时,在选址时应至少对其周边20km范围内进行影响评估,作为新建换流站或≥110kV电压等级交流变电站,最好在距离接地极60km以外选择。     

高压直流无接地极运行实现方法

接地极为直流输电系统大地回线运行方式提供电流回路,随着直流输电通道的密集增加,由接地极入地电流引起的油气管网腐蚀、变压器偏磁等问题逐渐增多,严重时将影响电网正常运行方式。文中提出了使用站内接地网代替接地极,直流系统以无接地极方式运行的方案,主要通过直流的控制和保护逻辑来实现。以南方电网±800kV普侨特高压直流工程的实际应用为例,分析了高压直流无接地极运行方案的关键技术难点,设计了通过控制保护核心逻辑修改来实现无接地极运行的方法,并利用实时数字仿真(RTDS)系统对方案进行了仿真验证。改进后的控制保护逻辑已在实际工程实施,效果良好。     

直流接地极电流对中性点接地变压器的影响

分析了直流接地极电流对中性点接地变压器的影响,介绍了减小流入该变压器绕组直流电流的措施。     

超高压直流输电线路共用接地极电气特性研究

直流输电一般采用双极两线-地制构成方式,接地极线路从换流站引出到接地极,接地极尺寸近100万平方米.随着华南地区直流输电线路的增加,接地极的建设选址愈发困难,同时造成大量的土地占用,并且两变电站间若存在较大电位差将引起交流系统的直流偏磁效应.为此研发了深井接地极和共用接地极技术,建设世界首例千米级深井接地极,节约极址占地面积90％,接地极电阻减少2/3,接触电势降低80％.依据中国南方电网实际直流工程介绍EHVDC的建模仿真方法,分析了两条超高压直流输电线路电磁环境和直流线路与接地极线路同塔架设对共用接地极及其线路电气特性影响.     

牛从直流翁源接地极入地电流对周边变压器直流偏磁的影响

根据牛从直流受端翁源接地极周边变电站情况,对牛从直流入地电流进行了实测和分析,并对牛从直流入地电流对周边交流变压器直流偏磁的影响进行了详细的仿真计算。结果表明,翁江站变压器220 k V侧中性点均不接地或装设隔直装置可减小流入交流系统的直流偏磁电流;翁江站110 k V供电片区优化接地方式,选择官渡、回龙站中性点接地,对交流系统直流偏磁的影响最小。     

地电流对电力变压器影响研究

介绍了对南方电网和华东电网在直流输电系统以单极大地回路方式运行时直流接地极地电流对电力变压器的影响以及缓解措施的调查情况,并对接地极地电流对电力变压器的影响进行了分析研究,提出应根据实际运行情况采取合适的保护措施。     

普侨直流入地电流对极址周边交流系统的影响

直流输电系统在系统调试或故障情况下会处于单极大地回路运行方式, 流入地中的直流电流会对交流系统的正常运行带来不利影响。为此在普侨直流带接地极运行系统调试期间,开展了入地电流对周边交流系统的影响试验。试验监测了入地电流对极址附近交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响;通过对试验数据的分析,归纳得到了变压器中性点直流电流、谐波、噪声等与入地直流电流之间的关系。     

一种新型直流接地极——广域接地极探讨

针对目前直流接地极选址存在的困难,提出广域接地极的新方案,即通过特定的形式把某一区域内的直流接地极连接起来,形成一个大型的散流体作为直流接地极。以广东电网公司应用该方法的实例证明该方案具有显著的经济性和较高的操作性,并且在技术上有明显优势,能够降低接地电阻,缓解直流输电单极大地运行对交流电网的不利影响,但存在入地电流局部集中的现象。通过进一步分析,提出改进方法,即利用局部串阻和改变入地电流接入点,可改善电流在广域接地极的分布,而实践证明改变接入点的技术性和可靠性更高。通过对广域接地极对后续直流工程的适应性分析,得出结论:广域接地极作为一种创新的设计理念,可通过一系列技术措施的实施及改进,缓解直流落点增多与接地极选址困难的矛盾。     

直流输电系统变压器中性点电流分布的影响因素

直流输电系统单极大地回路运行时,直流电流流过变压器中性点,影响了变压器的运行。该电流的分布受到入地电流、土壤电阻率、变电站接地电阻、变压器等效直流电阻、AC系统网络拓扑和直流电阻参数等因素的影响。为研究这些因素的影响,将土壤模型和交流电网模型结合起来,建立了一个求解变压器中性点直流电流的模型来仿真比较500 kV电网实际数据。计算表明考虑海洋影响后,由于海水的低电阻率,造成处于距离接地极较远而靠近海边的厂站变压器中性点会流过较大的直流电流,而交流电网的拓扑结构造成处于相同地理位置的两变电站主变中性点流过的直流电流不相同。仿真结果解释了部分厂站变压器中性点流过较大直流电流的现象。     

土壤结构对直流入地电流分流特性的影响研究

高压直流输电系统单极大地回路运行时,从大地返回的直流电流通过接地网流入变压器中性点,从而引起变压器噪声增大、发热加剧等一系列不良后果。利用CDEGS软件对交直流互联系统进行建模仿真,直流输电系统以单极大地回线方式运行时,依据3种土壤分层结构分别计算了流经变压器中性点的直流电流量,得出了交流电网直流电流分布图。仿真结果表明:流经变压器中性点的直流电流因距离接地极的远近而变化,距离接地极越近,流经变压器中性点的直流电流量绝对值越大,近似呈对数函数形式分布;流经交流架空线路的直流电流值与土壤的分层结构、交流电网的拓扑结构以及距离直流接地极的远近相关。     

直流大地运行时交流系统直流电流分布的预测方法

直流输电线路在系统调试或发生故障情况下,会处于单极大地回路电流运行方式。当直流输电系统的大地回流很大时,可能造成部分交流输电系统中的变压器处于偏磁状态。该文提出了分析直流大地运行时交流系统直流电流分布的数值方法。该方法使用矩量法分析复杂大地结构中由直流接地极、交流变电站接地网及其它埋地金属管道构成的多接地系统所产生的地中电流场。同时将电路理论与矩量法相结合,从而将多接地系统与地上交流输电网络联系起来。分析了贵广直流输电线路以大地为回路运行时,直流电流在广东春城变电站周围220kV及以上电网的分布,并与现场测试结果作了比较。     

直流接地极与大地中金属管道的防护距离

针对直流输电工程接地极对地下金属构件的腐蚀问题，对电腐蚀的特性进行了分析，确定了大地金属构件腐蚀的限值。因海岸与陆地直流接地极计算模型不同，考虑到海洋面积远大于陆地面积，且海水的电阻率远小于大地土壤电阻率，对附近大地电位的分布影响较大，因此海岸直流接地极应根据周围的地质环境建立计算模型。考虑到海洋对大地电位的影响，对大地土壤电位梯度进行了计算，预估了海岸直流接地极与地下金属构件的防护距离。     

基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究

为了最大程度避免直流输电工程单极大地运行方式造成的变压器直流偏磁问题,提出了一种直流输电接地极的优化选址方法。研究了直流接地极选址时需要考虑的大地电性参数、电力规划需求、周边交流电网的结构与参数等因素,建立了直流接地极位置与变压器直流偏磁风险之间的关联度模型。对此模型进行了灵敏度分析,并以此为依据,提出了高压直流输电接地极选址优化方法。以一个交直流混联电网为例研究了优化选址的效果。优化方法对避免交流电网变压器直流偏磁风险有理论参考作用。