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。     

水平直流接地极暂态温度场分析

为分析水平直流接地极温升特性,采用ANSYS软件建立了长9m的水平电极电热耦合动态模型,仿真计算了水平直流接地极暂态温升,获得了暂态温度场的分布规律和温升曲线,与试验结果对比分析表明,水平电极的散流、温升分布呈显著的端部效应,整体呈U字型对称分布;电极端部温升速率最高,幅值最大。仿真计算焦炭床截面对电极暂态温度场的影响表明,增大焦炭床截面可显著降低电极温升,温升最高点位于焦炭床端部周围的土壤中。     

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影响研究

牛从直流为同塔双回共用接地极建设,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。分析了单极大地运行回线的接地极电流分流至另一回线的机理,梳理的了该分流电流对保护的影响,并提出了防范措施和建议。     

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。     

埋深对高压直流输电三圆环接地极电流场特性的影响分析

随着电力系统输电容量的不断增大,直流输电三圆环电极逐渐得到应用。为分析埋深对三圆环接地极电流场特性的影响,以电阻网络模型为基础,首先分析三圆环等深埋设时电极埋深对接地极特性的影响,得到埋设深度从3m增加到5m时最大跨步电压下降最快;然后,基于控制变量的思想,通过控制两个圆环埋深不变,改变另一个圆环埋深,对不等深埋设的三圆环接地极电流场变化规律进行研究,得到在三个圆环中内环埋深变化对接地极性能影响最大,因此在三圆环接地极埋深设计时,可采用内深外浅的非等深布置方式。     

高压直流接地极线路故障特性仿真及其 故障测距新算法研究

摘要： 高压直流输电系统可用大地构成输电回路,接地极系统运行方式复杂。建立了±500 kV直流输电系统仿真模型,分析了接地极线路故障时的运行特性,并针对接地极线路单线短路故障,提出了一种基于贝杰龙模型的接地极线路故障测距新方法。利用故障后首端电压和两出线电流推算沿线电压分布,根据故障点或极址点为全线电压最小值的特点构造故障测距函数,计算出故障距离。PSCAD/EMTDC仿真计算结果和工程实例表明,该算法可在接地极全线范围内实现故障定位,且具有较高精度。     

直流接地极及杆塔接地网附近电磁场的有限元分析

高压直流输电系统处于单极大地回线运行方式时,有很大的直流电流通过直流接地极流入大地,这将造成接地极本身及附近输电杆塔接地网的腐蚀。在理论分析接地极和杆塔接地网电磁场的基础上,应用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,以德宝直流输电工程千阳接地极为例,建立了多层大地土壤结构下的直流接地极和杆塔接地网数值模型,添加相关边界条件,进行网格划分处理,计算分析了接地极地表电位分布规律,并对杆塔接地网附近电位及泄漏电流密度进行了研究,结果发现:接地极地表电位沿径向距离逐渐降低;杆塔接地网本体上的电位最高,接地网的射线末端泄漏电流密度最大, 射线首端的泄漏电流密度最小,接地网矩形与射线的连接处电流密度有突变。该研究对掌握直流接地极及杆塔接地网周围电场分布情况和腐蚀规律,具有重要的意义。     

脉冲注入法用于直流输电系统接地极线路故障测距

摘要： 分析了直流输电系统在双极运行方式下,外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程,提出一种利用注入脉冲信号的直流输电系统接地极线路故障测距方法。该方法通过周期性地从接地极线路始端注入脉冲信号探测线路是否发生故障,在判断线路发生故障后,通过改变注入脉冲信号的宽度和脉冲极性探测故障点位置,最后以取平均值的方式得到故障测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在双极运行方式下的接地线路故障测距仿真模型,并借助MATLAB对仿真波形数据进行分析,仿真结果表明该方法是可行的。     

基于广域连接的广东地区接地极连接方案研究

  目的  为解决高压直流输电工程中接地极在广东地区选址困难问题,研究将现有接地极连接组成广域接地极供未来直流工程接入,减少对极址周围电气设施、地下金属管道设施的影响。  方法  分析了现有接地极作为子接地极组成广域接地极的可行性,提出几种典型的广域接地极应用场景,并进行了各子接地极的自然分流计算、均流计算和多回直流同时运行工况计算。  结果  广域接地极能降低粤东极址的设计要求,缓解鱼龙岭接地极对油气管道和周边电力系统的影响,具有实施的可行性。但在不增加均流电阻的情况下,效益仍不明显。  结论  该研究为通过采用广域接地极,降低新建接地的难度提供思路和方法。     

垂直接地极和深井接地极共用的相互影响研究

目的  和独立接地极不同,共用接地极为多个直流系统连接,其参数和运行方式需要由其相连的各个系统决定,系统之间存在相互影响,设计时需要全方位考虑各种因素。 方法  采用CDEGS软件,首先分析两个接地极之间的相互影响因素和规律,特别是深井接地极和垂直接地极间的相互影响;然后研究实际场景下多个接地极同时运行和共用时,同极性运行和异极性运行对跨步电势的影响。 结果  仿真结果表明,接地极间的相互影响程度随着土壤电阻率特性、电极间距离的变化而改变。深井接地极对垂直接地极的影响有别于垂直接地极相互之间的影响。 结论  文章研究了垂直接地极和深井型接地极之间相互影响的一般规律,为共用接地极方案提供理论和技术支持,为今后接地极的设计工作打开新的思路。     

水平接地体的雷电冲击特性研究

为研究雷电流经水平接地体时的冲击特性,采用电磁暂态计算程序(ATP-EMTP)仿真法对水平接地体在脉冲电流下的冲击特性进行分析,得出接地体的几何尺寸和土壤电阻率对冲击接地特性的影响。探讨了冲击电流和接地体电位达到峰值的时间差与接地体尺寸、土壤电阻率的关系。仿真结果表明:冲击接地电阻的大小随接地体尺寸的增加而减小,趋势渐缓,直至稳定;冲击接地电阻大小与土壤电阻率成正比。     

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。     

南汇柔性直流输电直流接地电阻运用分析

介绍了南汇柔性直流输电系统的直流接地电阻、安装位置、电气参数及相应作用.通过排查隐患,分析了自2011年7月25日投运以来柔性直流输电系统出现的直流接地电阻问题.针对直流接地电阻设备的固有缺陷做了技术分析.尤其是对直流接地电阻的日常巡视、定期保养维护等问题,提出了治理措施和整改建议,为柔性直流输电技术的推广应用,提供技术支撑和运行经验.     

110kV线路型避雷器对杆塔接地要求和运行效果研究

针对110 kV输电线路安装线路型避雷器后是否需降低接地电阻及其允许的接地电阻值是否有要求等问题,以河南省三门峡110 kV中横线输电线路为例,通过仿真计算得到安装线路型避雷器后对杆塔接地电阻技术要求值的影响,给出了110 kV输电线路在国家标准规定的最低耐雷水平40 kA条件下的杆塔接地电阻范围,并计算了杆塔接地电阻值对线路型避雷吸收的能量及流过避雷器电流的影响.结果表明,在杆塔接地电阻允许值范围内避雷器完全能承受放电要求.