南方电网直流工程共用接地极的风险及影响分析

对于共用接地极的直流系统,存在其中一回直流单极大地运行或存在入地电流时,另一回直流开展单极大地、金属回线转换的操作,在此过程中接地网过流则导致保护动作闭锁,运行极和接地极线路刀闸开断能力不够等系统问题和设备问题.研究了共用接地极情况下金属、大地转换过程中存在的风险,包括对设备选型和控制保护的影响,以及共用接地极入地电流在换流站的分流关系及形成的电位分布,明确共用接地极入地电流对换流站的人身和设备的安全影响,并指出了共用接地极在接地极线路检修时对站内的影响.     

鱼龙岭共用接地极线路检修对换流站内变压器及人身安全的影响

多回直流共用接地极,其中一回接地极线路开展检修工作,另一回直流恰处于单极大地运行时,运行电流经接地极入地,其中部分电流流入检修侧杆塔接地装置,通过杆塔、检修接地线以及接地极线路流入换流站接地网,对换流站内设备及人身安全产生影响。以鱼龙岭极址土壤参数为基础,利用电力系统接地分析软件CDEGS计算分析了鱼龙岭共用接地极一回直流单极大地运行(额定电流),另一回直流接地极线路检修时,经由杆塔接地装置、永久/临时接地线、接地极线路以及换流站接地网共同构成的回路最终流入换流站接地网的电流可能引起的跨步电压、接触电压等人身安全风险,评估了换流站变压器直流偏磁风险。计算结果表明,接地极线路检修时流入接地网的电流不会引起人身安全风险,但会造成穗东站变压器偏磁电流超标。     

共用接地极对云广与贵广Ⅱ回直流系统的影响

为节省占地面积和工程造价,利用南方电网技术研究中心现有的两系统PSCAD/EMTDC模型建模分析了共用接地极对直流输电系统运行的影响。根据直流系统中性点电压抬升分析共用接地极对直流系统稳态运行的影响;对比计算两系统共用接地极和单独接地极工况,分析了共用接地极对直流系统过电压、控制以及保护系统等各方面的影响;还分析了直流系统单极大地回路运行时,共用接地极上的入地直流对换流站变压器中性点电流的影响。     

检修的共用接地极线路分流电流实测分析

共用接地极在土地占用、建设投资等方面具有很好的经济性和使用价值。但共用接地极在检修和运行过程中可能会存在一些问题,特别是在接地极线路检修时,运行直流系统可能会出现不平衡运行或单极大地回线运行方式;检修接地极线路会有电流流过,对检修人员的安全造成威胁。为充分掌握检修的接地极线路电流分流水平,对3个共用接地极的6个换流站的接地极线路分别进行试验测量。通过统计比较的方法对测量数据进行分析,得到了接地极线路和换流变中性点的分流百分比以及分流电流的变化趋势;同时分析得出影响检修接地极线路分流电流的因素主要包括:挂接的检修接地的位置、接地极电阻、入地电流水平等。依据实测数据计算分析得到的结果,为共用接地极的直流系统检修时的运行方式安排提供了工程数据参考,对保障检修人员的安全具有重要意义。     

南方电网所辖换流变压器直流偏磁数据分析

南方电网所辖直流输电工程能源落点多集中在珠三角地区。随着新建直流输电工程陆续投运,接地极入地电流对换流变直流偏磁影响较为突出。针对珠三角地区各接地极与换流站的地理位置现状,探讨了入地电流导致地电位升高原理,分析了直流偏磁产生机理和导致的危害。为掌握和解决运行中换流变遭受的直流偏磁风险,基于换流变网侧中性点暂态录波原始数据,计算了各换流站直流偏磁电流大小。计算和统计结果表明,随着接地极入地电流增大,换流变网侧中性点直流偏磁电流也呈现增大趋势。其中,从西换流站换流变受直流偏磁影响较为严重,在鱼龙岭接地极入地电流为3 558 A时,从西站单台换流变中性点直流偏磁电流最大可达40 A。最后,根据统计数据结果,提出在从西换流站换流变中性点加装电容隔直装置、其他换流站继续加强数据监测工作的建议,该电容隔直装置已投运并取得了良好的隔直效果。     

高压直流输电共用接地极技术研究

为分析共用接地极后两直流系统受端换流站中性母线电位升的变化情况,进而研究共用接地极对直流系统稳态运行的影响,首先讨论了直流输电系统共用接地极的型式和共用接地极的特点,建立了两回直流系统共用接地极的数学模型,并结合云广特高压直流输电与贵广II回直流输电系统参数,研究分析不同运行方式下该两回直流输电系统共用接地极对直流系统运行影响大小,以及与独立接地极相比共用接地极不同运行方式对环境的影响大小,最后对共用接地极对环境的影响以及公用接地极对直流系统运行的影响方面的问题提出了解决措施。     

向家坝换流站共用接地极研究

通过对多回直流共用接地极的前期研究,结合向家坝-上海±800kV特高压直流输电工程向家坝送端将陆续建成三个换流站的实际情况,对于建设共用接地极的方案、建设方式进行了多方面的分析论证,考虑了共用接地极的共用方案、建设共用接地极的先后顺序,提出共用接地极可以减少工程投资和接地极选址的难度,减轻对环境的影响,是合理可行的.得出结论,建议采用两个换流站共用一个接地极、另一个换流站建设独立接地极的"2 1"共用接地极方式,并同时论证了今后将两个接地极连接组成联合接地极和三站共用接地极的可能性.     

并联型多端直流输电金属回线运行方式*

并联型多端直流输电系统换流器故障后,采用金属回线运行可减小接地极引线电流。与两端直流输电不同的是,并联型多端直流输电系统的金属回线运行方式非常多。以四端并联型多端直流为例,按1～3个换流器故障分类,分别介绍各金属回线运行方式。分析金属回线运行时电流流向。提出在并入开关站的换流站之间采用3根输电线路设计,使得任一换流器故障后均有金属回线运行方式。分析多端系统中换流站共用接地极线的金属回线电流情况,对金属回线电流测点的配置进行建议。     

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.     

云广与贵广Ⅱ回直流工程共用接地极的过流风险分析与控制

为了节省用地和降低工程造价,云广直流工程与贵广Ⅱ回直流工程在广东省内共用一个接地板.基于直流过负荷逻辑和接地极过流保护分析了共用接地板的过流风险,指出在两回直流同名极同时跳闸且运行极均短时过负荷运行时,将会出现共用接地极电流超过最大耐流值的情况.针对这种过流风险,从调度运行层面上提出调控措施及彻底解决问题的建议.     

高压直流换流站功能动作分析研究及应用

结合FLC功能逻辑和动作特点,研究了FLC动作对换流站设备运行的影响,确定了FLC动作分析方法,提出了设备运维要点。同时,针对高压直流输电系统存在的接地极入地电流对油气管网的影响风险,提出了改进措施并经实际运行工况考核验证,控制风险的同时解决了FLC动作引起接地极入地电流限制功能频繁动作的问题,为确保FLC调频效果和直流输电系统的安全稳定运行提供了有力支撑。     

向家坝换流站共用接地极研究

通过对多回直流共用接地极的前期研究, 结合向家坝—上海±800 kV 特高压直流输电工程, 向家坝送端将陆续建成3 个换流站的实际情况, 对于建设共用接地极的方案、建设方式进行多方面的分析论证。考虑共用接地极的共用方案、建设共用接地极的先后顺序, 提出共用接地极可以减少工程投资和接地极选址的难度, 减轻对环境的影响。建议采用2 个换流站共用一个接地极、另一个换流站建设独立接地极的“2+1”共用接地极方式, 并同时论证了今后将2 个接地极连接组成联合接地极和3 站共用接地极的可能性。     

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。     

同塔双回直流共用接地极对单极金属与单极大地回线方式转换的影响

牛从直流为同塔双回共用接地极建设工程,一回单极金属与单极大地回线方式相互转换过程中存在接地极接入、站高速接地开关合上的短暂过程,若此时另一回为单极大地回线方式运行,则接地极电流将在转换回产生分流。分析单极大地运行回的接地极电流分流至另一回的机理,梳理该分流电流对保护的影响,并提出防范措施和建议。     

4个直流输电工程共用1个接地极运行方式的研究

针对溪洛渡-广东±500kV同塔双回直流输电工程,基于避免在受端开辟极址、建设新的接地极以节省占地面积和工程造价,为此,研究了将双回溪洛渡工程共用到云广特高压和贵广Ⅱ两回直流输电系统共用的鱼龙岭接地极,实现4回直流公用该接地极的可行性。研究了4条直流系统在受端公用接地极时,各种可能的多回同极性单极大地运行工况及其出现的概率和短时最大入地电流。研究表明,4回直流系统共用接地极后,在双回同时同极性单极大地运行时,原鱼龙岭接地极设计能满足要求,无需扩建。考虑直流工程实际运行情况和系统控制要求,4回共极址的直流工程出现3回同时同极性单极运行概率极小,而出现4回同时同极性单极运行概率几乎为0。综合考虑技术经济要求,可认定原鱼龙岭接地极的设计能满足继续共用溪洛渡直流工程的要求。针对理论上可能出现的3回同时同极性单极大地运行的短时大电流,提出了将现有接地极扩建为3环结构,能够满足对应工况下短时大入地电流条件下跨步电压值不超标。     

降低三端直流系统入地电流与功率损失的换流站电流调整策略

含接地极系统的多端双极直流系统不允许长时间带较大入地电流运行。在受端单极退出工况下,需要兼顾降低各换流站接地极电流与弥补停极换流站的功率损失。基于并联型双极三端直流系统,文中提出一种受端单极退出工况下的换流站电流调整策略。首先,通过调节各换流站两极电流降低入地电流,再利用空闲直流线路/备用线路作为金属支路,将停极受端的入地电流转移至相邻换流站的接地极上,最后降低相邻换流站的直流电流,从而转移相邻换流站部分功率以支援停极受端。基于PSCAD/EMTDC对所提策略进行仿真验证,由仿真结果可知,所提换流站电流调整策略能够将入地电流控制在安全水平,并减少停极受端直流功率损失。     

共用接地极对直流控制系统的影响研究

随着超高压/特高压直流输电工程的大规模建设,为节省工程用地,降低造价,共用接地极技术被普遍采用。然而,共用接地极技术的应用对直流控制系统是否存在影响、影响哪些方面及其影响程度等一系列问题均没有一个全面系统的研究。为此,依托溪洛渡直流工程设计参数,系统分析共用接地极运行对每一条直流输电工程控制系统的影响;并针对溪洛渡直流工程2回直流共建换流站的特点,特别分析共用接地极运行对2回直流协调控制的影响。结果表明,溪洛渡直流工程中共用接地极运行不会影响直流控制系统的正常运行。     

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。     

±800 kV复龙换流站共用接地极设计特点

向家坝-上海±800 kV 特高压直流复龙换流站接地极按三站共用接地极设计, 共用接地极相比常规独立接地极有其设计特点和技术难点。在共用接地极设计系统运行条件的选取、共用接地极布置方案、导流系统设计、馈电材料选择、大电流接地极对电力系统的影响等方面, 其设计研究成果可为后续工程提供借鉴。     

乌东德与滇西北共用接地极线对直流输电系统影响研究

针对两回直流共用接地极线的两种方案,在构建共用接地极线的直流输电系统稳态模型的基础上,研究共用接地极线方案对两回直流控制系统、保护系统的影响,并对相应的解决措施进行了分析。对直流保护系统,接地极线路相关故障时,有双回直流闭锁的风险。