广域接地极方案初步研究

针对直流落点增多与接地极选址越来越困难的矛盾问题,设计一种新型接地极设计方案——广域接地极。据此,首先建立了广域接地极的等效数学模型,该模型辅以场路耦合算法可以对分流情况和运行工况进行计算。随后根据广东电网直流工程现状和后续直流建设情况构建了广东电网广域接地极,并进行了可行性分析。结果表明,广域接地极辅以合适的均流措施可以满足多回直流共用的需要,且具备长期解决后续直流工程接地极问题的理论可行性,值得进一步研究。     

一种新型直流接地极——广域接地极探讨

针对目前直流接地极选址存在的困难,提出广域接地极的新方案,即通过特定的形式把某一区域内的直流接地极连接起来,形成一个大型的散流体作为直流接地极。以广东电网公司应用该方法的实例证明该方案具有显著的经济性和较高的操作性,并且在技术上有明显优势,能够降低接地电阻,缓解直流输电单极大地运行对交流电网的不利影响,但存在入地电流局部集中的现象。通过进一步分析,提出改进方法,即利用局部串阻和改变入地电流接入点,可改善电流在广域接地极的分布,而实践证明改变接入点的技术性和可靠性更高。通过对广域接地极对后续直流工程的适应性分析,得出结论:广域接地极作为一种创新的设计理念,可通过一系列技术措施的实施及改进,缓解直流落点增多与接地极选址困难的矛盾。     

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。     

直流输电系统接地极电流对交流电网的影响分析

基于三-广直流输电系统(三峡-广东高压直流输电工程)的调试结果,分析了有多个直流系统落点的交流电网中直流接地极电流对交流电网影响的基本规律.提出为减小直流接地极电流对交流电网的影响应合理安排直流系统的运行方式;建立可靠的电流通道,减小接地极的接地电阻或建立专门线路;合理安排电网中交流变压器的接地点和接地方式.文章介绍了实施上述措施需进行的具体研究工作.     

复杂土壤结构下直流接地极选址及直流偏磁风险评估

直流接地极作为直流输电工程的重要设施,其选址和设计一直是直流输电工程研究的重点.文章旨在探明复杂地质结构下计算广域层状大地格林函数的方法,完成直流接地极的选址工作并仿真建模评估交流电网直流偏磁风险:首先阐明了赣东北部地区复杂广域大地模型的特点;接着推导广域大地地表电位分布的格林函数,对比分析商用计算软件CDEGS和改进...     

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。     

兴安直流兴侧接地极引线融冰情况分析及可行性建议

为了解决西北部高寒地区冬季直流输电线路和接地极引线上的覆冰问题,阐述了兴安直流兴侧接地极线路设计参数、融冰的必要性和融冰情况,通过兴安直流兴侧接地极引线近年来的融冰记录和分析计算,提出了接地极引线融冰时对直流系统运行极性、接线方式、融冰电流、融冰时间选择上的可行性建议,这对后续直流系统接地极引线融冰具有很好的借鉴作用.     

±800kV泰州换流站接地极入地电流对交流电网的直流偏磁影响

针对换流站直流接地极入地电流对交流电网的直流偏磁影响问题,以±800 kV泰州换流站接地极为例,分析了接地极直流电流对交流电网影响机理,对泰州换流站接地极土壤电阻率进行了实测,对电阻率实测结果进行了分层反演,并在此基础上建模仿真研究了锡盟—泰州±800 kV特高压直流输电工程受端换流站接地极对受端电网的直流偏磁影响。通过分析比较换流站试运行期间变电站偏磁情况,验证了建模分析的准确性和有效性,并得到部分站点变压器将存在严重的直流偏磁风险的结论,最后对偏磁电流超标站点进行了隔直治理,从而提升了电网整体安全稳定运行水平。     

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。     

基于灵敏度分析的直流输电接地极优化选址方法研究

为了最大程度避免直流输电工程单极大地运行方式造成的变压器直流偏磁问题,提出了一种直流输电接地极的优化选址方法。研究了直流接地极选址时需要考虑的大地电性参数、电力规划需求、周边交流电网的结构与参数等因素,建立了直流接地极位置与变压器直流偏磁风险之间的关联度模型。对此模型进行了灵敏度分析,并以此为依据,提出了高压直流输电接地极选址优化方法。以一个交直流混联电网为例研究了优化选址的效果。优化方法对避免交流电网变压器直流偏磁风险有理论参考作用。     

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。     

地形结构及参数对特高压直流地电流散流特性的影响分析

直流接地极注入电流会对周边电力设施产生不利影响,而地形结构是特高压直流地电流散流特性的重要影响因素。为此,根据接地极极址的不同情况,分别建立了水平双层及复合分层的地形结构。首先,由镜像法和行波法消除了土层间的界面效应,进而推导出一种求解地中电流密度的简易算式,形式简单,易于大规模编程计算。其次,通过软件建模仿真,验证了提出的算式的准确性及可行性。最后,依托工程案例,研究了地形结构及参数对直流地电流散流特性的影响规律。提出的算式可用于特高压直流地电场的计算,对于深层土壤电阻率的测量、交流系统及埋地设施的选址均有一定的指导意义。     

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.     

多层水平土壤对交流电网直流分布的影响

直流输电入地电流在交流系统内分布,对变压器和电网造成不良影响。为探讨多层水平土壤情况下直流分布的规律,建立了直流分布的完整计算模型,通过数值计算分析了直流极的简化处理方法案和4层水平土壤对直流分布的影响。计算结果表明:在变电站距离大于10倍直流极尺寸的情况下可以用点电流源代替具体的直流极;场参数的求解是本模型关键,直流模型的场参数实质就是互阻,大型交流电网直流分布不能忽略变电站间互阻的影响;变电站接地电阻和地电位分布均受到大地参数作用呈现一致变化,但受影响程度不同,两者对交流电网总体直流分布的作用相反,造成直流分布呈现非线性变化;大地参数变化至一定程度时不会明显直流分布改变。     

牛从直流翁源接地极入地电流对周边变压器直流偏磁的影响

根据牛从直流受端翁源接地极周边变电站情况,对牛从直流入地电流进行了实测和分析,并对牛从直流入地电流对周边交流变压器直流偏磁的影响进行了详细的仿真计算。结果表明,翁江站变压器220 k V侧中性点均不接地或装设隔直装置可减小流入交流系统的直流偏磁电流;翁江站110 k V供电片区优化接地方式,选择官渡、回龙站中性点接地,对交流系统直流偏磁的影响最小。     

一种快速切除HVDC输电系统接地极线路接地故障的方案

兴安直流输电系统逆变侧接地极线路与直流线路同杆并架敷设.在直流线路遭雷击后,接地极线路因感应过电压继发接地故障,在高压直流(HVDC)输电系统单极故障重启不成功的条件下,两回并行的接地极线路不平衡电流保护动作,导致直流输电系统双极闭锁.为了彻底消除接地极线路故障导致的HVDC输电系统闭锁现象,提出在换流站接地极线路出口处装设直流断路器灭弧的方案,并相应调整了接地极线路的控制和保护策略.     

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。     

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。     

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。