直流工程接地极入地电流对埋地金属管道的影响

直流输电工程单极大地回线运行时,直流接地极入地电流对管网公司管道造成管道上设备异常和管道腐蚀两方面影响。利用CDEGS软件建立了直流接地极对埋地金属管道电磁影响的仿真计算模型,计算了直流接地极对管网公司管道的影响程度,分析了直流接地极附近管网公司金属管道设备异常原因。结合计算分析结果提出了限制直流输电系统对埋地金属管道影响的措施。     

高压直流输电接地极地电位分布ANSYS仿真

酒泉—湖南UHVDC等工程投运后,UHVDC接地极入地电流对极址附近变电站变压器的影响很大,其原因与极址大地电阻率模型建立不准确和地表电位分布计算不够精确有关。分析了直流输电接地极对周围地表电位造成的影响,并对直流输电接地极电流场的计算方法进行了整体推导。应用有限元方法,结合ANSYS软件,建立简单的土壤模型,求解运算生成接地极附近土壤表层电位分布图,并以此为基础建立了更贴近实际工况的多层复杂土壤模型,进行了仿真分析,结果能更直观表述接地极周围地电位的分布规律。     

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。     

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。     

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。     

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。     

考虑非线性极化时不同土壤电阻率下直流接地极电流对油气管道的腐蚀影响分析EI北大核心CSCD

在特高压直流输电工程接地极对邻近油气管道的腐蚀影响分析和防护设计中,准确计算不同土壤电阻率下管道上的电压电流分布至关重要,然而目前计算中缺乏对油气管道金属-土壤交界面非线性极化影响的考虑。通过试验测量和分析,获得了不同土壤电阻率下X80管道钢–土壤交界面的极化特性,为准确计算管道管地电位差和泄漏电流密度奠定了基础。考虑非线性极化的影响,计算获得了不同土壤电阻率下油气管道上的泄漏电流密度和管地电位差分布、直流接地极与油气管道的防护距离,结果表明,随着土壤电阻率的增大,管道泄漏电流密度最大值呈对数函数增大,管道与接地极间的防护距离呈幂函数增大。对不考虑极化和考虑非线性极化时管道上的电压电流分布、管道与接地极间防护距离进行了对比分析,结果表明,不考虑极化时管地电位差被人为确定为零,与实际物理现象不符,导致直流接地极电流对油气管道的腐蚀程度被错误高估,应用于实际工程时将导致油气管道防护成本显著增大。基于实际工程参数的应用分析表明,与考虑非线性极化影响相比,不考虑极化时将错误地提高油气管道的腐蚀防护要求,不必要地增加防护成本,防护距离或防护措施成本增加量高达30%~40%。研究结果可为特高压直流输电工程接地极和油气管道工程的选址以及干扰防护设计提供技术支撑。     

基于CDEGS和ANSYS的直流接地极仿真计算研究

UHVDC工程建设之前,相关设计单位运用CDEGS进行了大地电位升的模拟仿真计算,工程投运后,接地极入地电流对极址附近变电站变压器的影响很大,其原因与极址大地电阻率模型建立不准确和地表电位分布计算不够精确有关。分析了直流输电接地极对周围地表电位造成的影响,并对直流输电接地极电流场的计算方法进行了推导。参考陕北换流站接地极工程中陕北接地极大地电磁测深(MT)法实测大地分层电阻率数据,建立的6层大地土壤模型,应用CDEGS软件和ANSYS软件,分别计算了接地极方圆0~100 km范围内大地电位升分布,重点对2种方案计算结果中0~50 km范围的大地电位分布结果进行了比对,计算结果表明,ANSYS计算结果数值上均略小于CDEGS计算结果,相差约0.6 V。2种方案计算结果均可对现场单极运行调试提供参考。     

基于有限元方法的直流输电接地极多层土壤地电位分布计算

高压直流输电单极-大地回路方式运行时入地电流会在接地极周围的土壤中产生强电场,会对接地极附近电网的电力设备和地下金属管线等产生影响。针对接地极周围实际土壤的分布情况,建立了典型土壤模型和多层土壤模型,采用有限元法对典型接地极的地电位分布进行计算。比较了采用典型土壤模型和采用多层土壤模型下的直流输电接地极的接地特性以及对地面电位分布的影响。计算结果表明,在极址附近,接地极所在层土壤电阻率对接地电阻和跨步电压的影响较大,在离接地极数十公里范围内,深层土壤电阻率对地表电位的影响较大。     

土壤结构对流入变压器中性点直流电流的影响

当直流输电系统单极大地回路运行时，会在直流接地极附近的中性点接地变压器中流过较大直流电流，从而导致变压器直流偏磁等一系列后果。采用复合分层土壤结构模型，基于特定的计算模型，对直流接地极流入直流电流时引起的地中电流场分布和地电位分布进行计算，分析流入变压器中性点的直流电流。同时通过改变土壤结构模型参数，分析不同土壤结构配置下流入变压器中性点直流电流的变化。研究表明，土壤结构对流入变压器中性点的直流电流影响较大，因此在精确计算流入变压器中性点的直流电流时应考虑土壤情况的复杂性。研究结果为实际工程中直流接地极附近变电站选址提供理论参考。     

直流输电地中回流对高速铁路系统影响的仿真研究

随着我国直流输电工程与高速铁路的迅速增加,直流接地极与高速铁路相接近的情况时有发生。为了研究直流输电地中回流对高速铁路系统的影响,通过分析高速铁路系统的构成及直流通路,建立了其电路模型,并通过电磁场方法求解出了该模型的电气参数和直流输电地中电流在其上产生的地电位,将两者相结合构成了直流输电地中回流对高速铁路系统影响的计算模型。基于该模型,计算了高速铁路沿线地电位分布和流经牵引供电系统变压器的直流电流,分析了土壤电阻率、直流接地极距离等因素的影响。研究表明,直流输电地中电流对高铁动车组牵引变压器基本无影响,但对牵引变电所、AT所内和分区所变压器有一定偏磁影响,设计时应重点校验。     

特高压直流接地极周边地表电位分布计算与敏感性参数研究

特高压直流输电工程单极大地运行时产生的地表电位分布对交流系统存在不利影响,为确保其安全稳定运行。文中对特高压直流接地极周边实际的土壤分布情况进行建模,采用行波法与镜像法对周边地表电位的分布进行计算。在MATLAB编写计算程序,比较水平分层和复合高山土壤模型地表电位分布规律;同时通过改变复合高山土壤模型参数,分析研究影响地表电位的敏感性参数。研究表明,以复合高山土壤模型计算地表电位后得到的电流分布基本与实测电流值相符;在距离直流接地极较近的复合高山土壤模型中浅层土壤厚度与电阻率、高山电阻率对地表电位的影响最为敏感,深层土壤电阻率影响次之,直流接地极埋深、高山宽度影响最小。     

直流接地极入地电流对附近埋地管道电位的影响

随着我国对能源需求的快速增长,直流输电工程和输送油气管道的建设也在迅速增加。在直流接地极与管道均十分密集的地区,为了减少土地的占用,直流输电工程和输油气管道甚至共用走廊,使得直流输电工程对附近埋地金属管道的影响日益突出。目前,已有研究成果关于直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响研究不深入,土壤电阻率横向分区和管道极化效应的研究工作未有效开展,尚不能系统、全面地分析直流接地极入地电流对长距离油气管道的影响机理。提出考虑土壤电阻率的横向分区的计算方法,基于矩量法建立复杂地质条件下考虑管道措施的长距离管道受地中电流影响的仿真模型,并利用实际管道测量数据和小模型管道长期测量数据优化模型参数,从而利用仿真计算模型准确评估入地电流对油气管道的影响程度,提出有效的缓解措施,为管道防护措施的设计和实施提供理论依据。     

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。     

金属管道受入地电流影响的抑制措施研究

直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,直流接地极入地电流会导致管道上产生感应电位,在管道的破损点会有电流流进、流出,从而加速管道的腐蚀。从耦合途径、敏感设备两个角度,研究了抑制直流接地极入地电流对埋地金属管道影响的措施。分析了直流接地极与埋地金属管道防护距离对管道干扰电压的影响,研究表明当直流接地极与埋地金属管道防护距离大于一定值时,直流接地极入地电流对管道的影响很小,可以不考虑其影响。着重研究了土壤电阻率对防护距离的影响,发现防护距离受土壤电阻率的影响很大,在一定范围内,防护距离随土壤电阻率增大而增大。对分段绝缘法、旁路排流法、强制阴极电流法三种金属管道自身抑制直流接地极干扰的措施进行了总结。     

考虑非线性极化时不同土壤电阻率下直流接地极电流对油气管道的腐蚀影响分析

在特高压直流输电工程接地极对邻近油气管道的腐蚀影响分析和防护设计中,准确计算不同土壤电阻率下管道上的电压电流分布至关重要,然而目前计算中缺乏对油气管道金属-土壤交界面非线性极化影响的考虑。通过试验测量和分析,获得了不同土壤电阻率下X80管道钢–土壤交界面的极化特性,为准确计算管道管地电位差和泄漏电流密度奠定了基础。考虑非线性极化的影响,计算获得了不同土壤电阻率下油气管道上的泄漏电流密度和管地电位差分布、直流接地极与油气管道的防护距离,结果表明,随着土壤电阻率的增大,管道泄漏电流密度最大值呈对数函数增大,管道与接地极间的防护距离呈幂函数增大。对不考虑极化和考虑非线性极化时管道上的电压电流分布、管道与接地极间防护距离进行了对比分析,结果表明,不考虑极化时管地电位差被人为确定为零,与实际物理现象不符,导致直流接地极电流对油气管道的腐蚀程度被错误高估,应用于实际工程时将导致油气管道防护成本显著增大。基于实际工程参数的应用分析表明,与考虑非线性极化影响相比,不考虑极化时将错误地提高油气管道的腐蚀防护要求,不必要地增加防护成本,防护距离或防护措施成本增加量高达30%～40%。研究结果可为特高压直流...     

直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响研究

研究直流接地极电流对输电线路接地构件的腐蚀影响,并对三峡－华东直流线路的接地极电流对周边电力线路的塔基、拉线锚桩可能靠民的腐蚀进行分析计算,提出减小地电流的防护措施。     

雁门关直流接地极附近地表电位分布研究

超高压直流输电系统采用单极大地回线方式运行时,直流入地电流会造成接地极附近地表电位发生变化。不同地区由于土壤结构的差异,地表电位分布并不相同。为了研究雁门关换流站单极运行时地表电位变化规律,采用Wenner四电极法实测雁门关直流接地极附近土壤视在电阻率,建立了3层大地土壤水平分层模型,用CDEGS计算了接地极在额定电流下附近100Km范围内变电站、风电场、输气管道的电位分布,并定量给出了地表电位随距离变化的函数关系式。最后研究了注入电流、土壤电阻率、埋地金属管道对地表电位分布的影响。     

水平型直流接地极温升试验与仿真

直流系统在单极运行时,接地极的散流电流会使附近土壤温度升高,同时极址土壤各参数也会随温度发生改变。为研究土壤参数变化情况下的接地极温度场,在考虑接地极自阻的情况下对接地极电流场进行计算,并将电流场计算结果作为温度场的计算条件采用有限元法计算土壤暂态温度场,构成电流场与温度场耦合仿真模型。采用该模型求解直流接地极的暂态温升过程,并采用水平型直流接地极温升试验数据对算法进行验证。试验选取直径30mm、长9m的圆钢作为接地极,加载74h的直流电流,采用霍尔电流传感器和光纤光栅感温光缆对接地极的电流与温度进行采集与记录。试验发现接地极电流注入处的温度曲线表现为尾部上扬,表明土壤电阻率随温度升高而增大,且电阻率的升高也导致了温升更快。根据这一情况,对土壤电阻率与温度的关系进行了拟合,并给出拟合公式。对比实测数据,模型在考虑土壤电阻率随温度变化的情况下,计算结果较为准确。     

高压直流输电系统接地极对油气管道影响分析

分析了接地极入地电流对油气管道腐蚀机理,防止管道杂散电流腐蚀措施、以及下一步可研方向,指出重点需解决接地极极址与周边油气管道安全距离的核算,单极大地回线方式下直流杂散电流对周边油气管道影响程度以及直流杂散电流大小、土壤电阻率、接地极与管道距离等参数对腐蚀影响的贡献权重问题,以建立直流接地极的多维度安全性评价体系。