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。     

考虑非线性极化的接地极对管道泄漏电流计算及验证

直流接地极对邻近埋地油气管道的腐蚀影响和危险影响问题日益突出,迫切需要更为准确的计算方法。文中在前续研究的基础上,将管道和接地装置使用矩量法建立等效电路模型,将管道表面破损处的极化效应考虑为非线性受控电压源,由此给出了考虑金属表面非线性极化的直流接地极对埋地金属管道影响计算方法。并通过搭建高压直流接地极和油气管道的缩比试验模型进行实验研究,得出了管道表面的断电电位和泄漏电流密度。基于实验结果对计算方法进行了有效性验证,结果表明该计算方法与测试结果在工程应用范围内吻合较好,可为工程应用提供估算参考。     

直流输电大地回流对附近地下金属管道的影响

本文介绍了用金属管道的传输线型等值模型分析埋设于均匀土壤中的HVDC圆环接地极的大地回流对地下金属管道、电缆等的影响。着重探讨了接地极的埋深、到接地极的距离等因素对地下金属管道所受腐蚀的影响,并得出若干相应的结论。     

Evaluation of the effect of vertical faults on the voltagedistribution around HVDC electrodes using a supercomputer

An effective method for evaluating the electric field, the voltage distribution, and the current density near geological faults in the earth is presented. In order to quantify the effect of HVDC (high-voltage direct current) electrodes, it is necessary to determine the voltage distribution and current flow in the ground. Electrostatic theory is used to generate a voltage solution which must satisfy the Laplace equation and boundary conditions along vertical faults. The voltage distribution around a HVDC toroidal electrode is shown for an actual case. The image theory is used to account for the effect of vertical faults and horizontal soil layers. A supercomputer is utilized to generate a sufficient amount of images to insure that the boundary conditions are met within a desired accuracy     

Review of global HVDC subsea cable projects and the application of sea electrodes

Sea electrodes have been used since the first HVDC subsea links were installed in the 1950s and provide a simple proven solution for the return current path. Today around 30% of the approximately 40 HVDC subsea links in service use sea electrodes as the return current path under normal or emergency operation conditions. This paper reviews the evolution of interconnectors with sea electrodes and the factors, such as location, environmental impact, current capacity and financial factors (cost, flexibility, losses) which need to be assessed before adopting a sea electrode. In particular findings from environmental studies undertaken on existing sea electrodes are reviewed, as well as, the detailed content of recent Environmental Impact Statements for HVDC projects with proposed sea returns. Finally, the reasons for a change in design on links with a proposed sea return to a metallic return are also considered.     

西门子接地极母线差动保护原理及误启动原因

为了解西门子接地极母差保护误动原因,基于贵广直流输电系统接地极母线差动保护(EDP)的配置方式,结合接地极母线差动保护的原理,深入分析了接地极母线差动保护在直流系统不同运行状态下的差流算法和动作判据。根据贵广直流输电系统中接地极母线差动保护与直流站控系统、极控系统之间的相互配合关系及该保护的实际运行情况,认为直流系统运行状态丢失导致该保护的误启动进而提出了直流保护系统对直流系统运行状态识别的改进方法,为日后直流输电系统的安全运行提供借鉴作用。     

抑制变压器直流偏磁的串接电阻措施

高压直流输电系统单极大地回线方式运行时,巨大的入地电流将会使接地板附近的变电站主变压器产生直流偏磁,对交流系统造成不利影响.文中论证了在变压器中性点串接电阻器限制地中直流流入的可行性,并从抑制中性点直流与过电压效果和继电保护角度分析及校核了中性点电阻器对系统造成的影响.研究表明,这是一种简单有效的抑制变压器中性点直流电流的措施.     

均压电极垢层电沉积模型分析与应用

换流阀是高压直流输电系统中的核心设备,阀冷系统用于阀体组件的散热,而阀冷系统散热器腐蚀和均压电极结垢将导致换流阀运行故障,因此研究阀冷系统的腐蚀和结垢特性,对保障换流站安全可靠运行尤其重要。基于散热器腐蚀和垢层的沉积机理,应用有限元方法,建立了考虑电极表面沉积反应、物质传递过程的均压电极垢层沉积模型,所建模型能够模拟垢层生长过程、分析电极表面附近电场以及腐蚀离子浓度分布。基于该模型分析了电极表面垢层的沉积行为特性、电极表面的垢层分布,讨论了不同电压等级对垢层厚度的影响,得到垢层主要分布在高电位电极、电极尖端垢层量远大于电极平行位置以及电压等级升高,垢层厚度明显增大的仿真结果。结合实际换流站阀冷系统的运行数据和电极结垢形貌,验证了垢层沉积模型的有效性。     

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。     

葛南直流大地-金属回线转换实例分析

高压直流输电系统中,直流转换开关的运行状况直接影响到单极大地—金属回线转换操作的顺利进行。通过对葛洲坝—南桥直流输电系统中发生的一起大地—金属回线异常转换过程的深入分析,得出由于金属返回线路上过高的感应电压造成直流转换开关振荡回路中相关元件损坏,导致该转换开关保护动作和转换操作失败。根据分析结果,提出了针对本次失败转换过程的改进措施和运行建议,可为新建工程设计和运行维护提供参考。     

高压直流输电直线型接地极系统分析

为合理设计直流接地极系统,用数值分析法计算了高压直流输电直线型接地极系统各电气性能参数,讨论了不同模型、电流注入方式等对接地系统电气参数的影响。仿真表明,直线型接地极极体溢流密度、电位沿极体轴向分布明显不均匀;适当增加接地极导体半径和合适的电流注入位置均能优化设计,改善接地系统性能。     

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.     

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。     

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。     

高压直流输电环形电极埋深特性分析

为了优化直流接地极的设计,以双圆环接地极为例,采用经典镜像法分析了电极在均匀和非均匀土壤中埋设深度变化对跨步电压、溢流密度和接地电阻等运行参数的影响;针对标准双环或三环电极,提出了一种同心非等深立体布置的设计思路。计算分析和仿真结果表明:1)电极埋深宜控制为2~4m,最大不应>4m;2)水平分层土壤中,标准多环电极的内环埋深对于系统运行参数的影响不大,实际工程中采用非等深立体布置设计在技术上是可行的,且相对等深布置经济性更佳。     

高压直流输电系统接地极不平衡保护改进措施研究

接地极是高压直流输电系统中最重要的组成部分之一。为了提高接地极保护可靠性,根据接地极线路参数及运行特性,提出了一种基于纵联差动保护原理的接地极不平衡保护方法。该方法将互感器装设在接地极引线的近站端和极址端,给出了纵差保护方案和保护判据,优化了保护动作策略,分析了保护动作特性。仿真结果表明,提出的接地极不平衡保护能准确辨识故障类型,准确动作隔离故障,有效降低直流系统停运概率。     

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。     

Electric field reduction due to charge accumulation in adielectric-covered electrode system

Outlines for increased insulation performance of an air gap through the use of dielectric coatings are given. Theoretically, it is shown that the homogeneous electric field in a plane-parallel electrode system can be reduced if the electrodes are covered with a thick dielectric coating. Free charges will be affected by the electric field between the electrodes and are deposited at the dielectric surfaces. As a consequence, a counteracting electric field component results, which accordingly causes a reduction of the total electric field in the air gap and an enhancement of the field in the dielectric layers, i.e. the electric field is forced into the dielectric coatings by the charges. This effect has important implications in HV engineering. Introductory experiments supporting the idea have been carried out with promising results. It was confirmed that the withstand voltage of a plane-parallel electrode geometry with an open air gap, for dc as well as unipolar impulse voltage, could be increased considerably if the electrodes were covered with thick polymeric layers. Charge formation at the electrode surfaces as well as in the air gap is believed to be responsible for this effect. In today's insulation systems, this is known to work only for time-independent electric fields, i.e. generally dc voltages. Further experimental work is required and will be performed in order to scrutinize thoroughly and clarify the phenomenon, its capabilities and limitations