直流接地极结合均流系统的计算模型与求解

当接地极址范围较小时,接地极的设计往往难以达到设计指标的要求,而均流系统在理论上是一种能够提高接地极性能的新技术。分析了直流接地极的可行性因子,并在此基础上研究了直流接地极结合均流系统的计算模型,该模型不仅适用于常规接地极,而且对多换流站共用接地极也具有通用性。通过求解该模型,可找出优化的均流电阻组合方案,使接地极的性能得到优化。仿真算例验证了该方法的正确性以及对极址利用的充分性,在该算例中结合均流系统后的接地极跨步电压减小了21%。     

垂直型直流接地极散流特性试验研究

垂直型直流接地极占地面积小,能将电流导入地底深处,有利于改善跨步电压和接触电势,对环境影响小,是一种可行的新型直流接地极布置方式,但垂直型接地极存在散流分布不均匀的问题。用接近实际工程的方法埋设了3根垂直型直流接地极,并注入直流电流,模拟接地极真实运行环境,对其散流特性、电流分配、接地电阻、跨步电势和利用系数进行了测量。试验表明,接地极散流不均匀,下部散流大于上部,且存在明显的端部效应,但由于其将电流导入地底深处,有效地改善了跨步电势;多根并联接地极间的电流分配受接地极之间的屏蔽作用和接地极接地电阻的共同影响;试验测得的利用系数与理论计算值具有较高的吻合程度,验证了理论计算方法的准确性。     

以降低跨步电压为目标的直流多环接地极电流配比的优化

为有效降低高压直流接地极的跨步电压,减小其设计尺寸和建设成本,以直流双环接地极为例,提出了一种采用强制均流电阻降低多环接地极跨步电压最大值的方法。基于电磁场理论以及对水平多环结构接地极地表跨步电压分布特性的分析,研究了双环接地极电流配比与跨步电压峰值之间的变化关系,寻求各环电流的最优配比,使整体跨步电压最大值降到最低。最后,通过实验验证了该方法的应用效果。分析和实验结果表明,通过均流电阻调节电流配比,能够有效降低接地极的跨步电压,且对接地极本身性能的影响较小,具有工程实用价值。     

紧凑型接地极用均流电阻器的研制及应用

大功率均流电阻器的研制对于有效提高特高压直流下紧凑型接地极的性能具有重要作用.该电阻器采用具有较低正电阻温度系数的合金作为电阻材料,电阻体结构采用环绕式,整体布置采用多层框架式结构.主要基于单元电阻体并联方法和内建反馈机制实现电流扩充和阻值稳定,完成了紧凑型接地极用均流电阻器的研制和并联均流控制,并成功运用于紧凑型接地极中,运行良好,能够满足实际工程需要.均流电阻器的成功研制为紧凑型接地极的技术突破与应用奠定了坚实的基础.     

±800kV特高压直流输电接地极设计

直流输电接地极设计目前基本依据以往的工程经验,由于其具有热力效应和电化效应,尚未形成统一的接地极设计标准.从极址的选择、系统分析、跨步电压的验算以及新型材料的应用进行了阐述,为特高压直流输电接地极设计提供参考.     

圆环形直流接地极接地电阻的简化计算

以国外学者提出的“等值镜象法”为基础,给出了双层土壤中圆环接地极接地电阻的简化计算公式,并以武汉水利电力大学编制的接地参数通用计算程序（ＣＧＰ３）为基准,对该简化计算公式进行了验算。结果表明,该公式具有较高的计算精度。     

地中敷设绝缘层降低直流接地极跨步电压的方法研究

为利用有限的土壤面积尽可能的降低直流接地极的跨步电压,以圆环形直流接地极为研究对象,提出了一种地中敷设绝缘层以降低跨步电压的方法。结合矩量法和边界元法对敷设绝缘层的接地极性能进行了分析,并通过现场实验验证地中绝缘层降低跨步电压的有效性。计算结果表明:地中敷设绝缘层能够有效抑制接地极入地电流流入表层土壤,从而均衡地表电位,降低跨步电压;在不增加任何其他措施的情况下,采用U形绝缘层能够有效降低直流接地极跨步电压10%以上,且该方法对接地极本身性能的影响较小。     

高压直流输电工程非常规接地极运行方案

为解决高压直流输电工程常规接地极未能建成时直流双极投产问题,提出站内深井接地极和站外简易接地极的非常规接地极运行方案,并对接地极电气性能、人身安全、接地极发热、变压器直流偏磁和转移电位开展研究。主要结论如下:站内深井接地极方案具备技术可行性,但需采取隔离措施避免站内接地网感应较高的直流电位危及设备和人身安全;站外简易接地极方案在单极大地运行方式下跨步电压和接地极温升难以满足要求,应采取不平衡电流控制措施以保障接地极附近的设备和人身安全。     

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,调研了国内外大量己建接地极的接地电阻值,存在接地电阻＞0.35 Ω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...     

考虑地表高阻层的直流接地极跨步电压限值计算方法

为保证直流接地极附近人身安全,接地设计时必须满足跨步电压限值要求。针对水平双圆环形直流接地极,考虑在接地极上方地表铺设高阻层,研究在此条件下跨步电压限值的计算方法,并给出了新计算公式,最后基于边界元法对不同土壤条件下的直流接地参数进行研究分析。研究结果表明：直流接地极地表铺设高阻层能够有效提高人体耐受的跨步电压限值,建议铺设厚度为0.1~0.2 m;为明显提高跨步电压限值,选取的高阻层电阻率最好大于1 000 Ω·m。研究结果还表明,铺设高阻层对直流接地极的接地电阻、地电位升、地面跨步电压以及泄漏电流的分布影响很小,对金属设施的影响也基本可以忽略。     

特高压直流输电圆环型接地极电流场计算

在特高压直流(UHVDC)输电接地极设计过程中,需要对接地极附近的电流场进行计算。为此,介绍了基于电阻网络模型的高压直流输电圆环型接地极电流场的计算方法。首先将接地极场域在三维空间内分割为若干单元,每个单元等效为系统中的1个节点,通过6个等值电阻与相邻单元节点连接;然后将所有单元节点相互连接,构成1个电阻网络,从而将电流场计算问题转化为对电阻网络的求解问题;最后求解电阻网络,得到节点电压,并根据节点电压计算跨步电压、溢流密度等电流场相关参数。在同等条件下,将该算法与ANSYS仿真得到的电流场计算结果进行对比,结果偏差较小,验证了该算法的正确性。     

UHVDC圆环接地极接地性能分析

为研究UHVDC圆环接地极接地性能,用三维有限元法计算了考虑钢体自身电阻率时其性能参数,在相同电极长度下计算比较了单圆环、双圆环和三圆环3种不同电极型式的接地特性,结果表明引流电缆注入点处的电极电位和温升略高于电极其它部位,且单圆环电极的最高电位升、接地电阻和最高温升最小,双圆环次之,三圆环最大;还分析了双层土壤上下层电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响。结果表明,电极埋深越大,最高电位升和接地电阻越小,但随着埋深的增加,温度却难以扩散,导致电极最高温升变大。此外土壤电阻率是影响接地性能的重要因素,随着土壤电阻率的增大,最高电位升和接地电阻等指标均有不同程度的上升,电极埋设层土壤电阻率对接地性能的影响较下层土壤电阻率的影响更大。     

高压直流接地极对地表电位和跨步电压分布影响研究

通过分析土壤电阻率和接地极极环自身参数对电位分布的影响,为工程实际提供理论依据。研究运用接地分析软件CDEGS来模拟分析地表电位分布的影响因素,以实际工程土壤简化模型,逐个分析相关参数具体对地表电位分布的影响,比较了不同形式接地极在不同埋深下地表电位和跨步电压的分布,得出双圆环接地极实用价值更大。基于分析结果,可为后续新建直流接地极设计选址及直流线路设计规划提供参考依据。     

高压直流输电陆地接地极设计：接地极形状,尺寸和埋深的确定

本文介绍了接地极形运行特点和确定电极布置应注意的问题，阐述了确定接地极尺寸和埋深的方法，并给出计算公式。     

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。     

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。     

直流输电接地极土壤模型建立及地下电流分布研究

针对高压直流输电地下电流问题,通过对大地土壤结构的分析,建立了三层土壤结构模型,并应用拟牛顿法对不等距温纳四极法测量的土壤结构参数进行了优化计算。在此基础上计算得到了直流输电接地极极址附近地下电流和电压,研究了接地极电流在四川向家坝水电站周围的大地土壤中的散流情况,并针对溪洛渡、向家坝水电站的直流输电线路接地极极址的选择给出了建议。     

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。     

圆环形直流接地极接地电阻的简化计算

以国外学者提出的“等值镜象法”为基础,给出了双层土壤中圆环接地极接地电阻的简化计算公式,并以武汉水利电力大学编制的接地参数通用计算程序（CGP3）为基准,对该简化计算公式进行了验算。结果表明,该公式具有较高的计算精度。