高壓直流輸電分體式接地極的製作方法

2023-04-25 19:17:46 1

專利名稱：：高壓直流輸電分體式接地極的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種直流輸電接地極，更具體地說它是一種高壓直流輸電分體式接地極。它可廣泛用於高壓和特高壓直流輸電換流站接地極，尤其適用於單個面積較小的極址場地。技術背景高壓直流輸電換流站接地極是直流輸電系統的重要組成部分，在直流輸電系統運行中，起到不可替代的作用。接地極不同於普通交流接地網，它可以持續工作在有源狀態，其作用如圖1所示(1)在建設初期，利用先建成的一極，可以採用大地返回方式運行；(2)當一極(例行)檢修時，另一極可採用單極大地返回方式運行；(3)當一極出現故障時，為了保證系統穩定，要求另一健全極能繼續運行；(4)鉗制換流站整流閥中性點電位，使之為"0"電位。由此可見，流過接地極的電流就是直流系統中的額定工作電流。目前，國內外高壓直流系統換流站接地極均是採用常規設計的接地極，即一個接地極一個極址，如圖2(A)所示。常規接地極等效電路如圖2(B)所示，所有的電流經一個接地極注入大地，各子電極布置在同一極址內(對應的是同一極址電性模型)，但常規接地極要求極址場地面積較大。隨著我國電力工業快速發展，高壓直流輸電正在成為我國電力輸送重要部分，特別是隨著西電東送和全國聯網的穩步推進，我國直流輸電正朝著高電壓、大容量的方向發展，接地極的設計額定電流也逐步提高，按照傳統常規的方式設計接地極，選址工作變得愈加困難。一方面，我國負荷多集中在東部發達地區，電力系統異常複雜(接地極選址時首先要考慮減少對電力系統的影響)，接地極離換流站(變電站)或其它大型地下金屬設施的距離將會越來越遠；另一方面，在電源集中的西部山區，受地理條件的制約，尋找面積較大(適於埋設常規接地極)的平地本身就比較困難。這些困難嚴重地影響到我國直流輸電工程實施和發展。迄今為止，在世界上尚未見"分體式接地極"研究成果報導。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種高壓直流輸電分體式接地極。它克服了現有
背景技術：
所存在的上述問題。本實用新型的目的是通過如下措施來達到的高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於它包括接地極線路1、線路分流塔2、分流線路3、接地極分流構架5、接地極6。所述線路分流塔2連接接地極線路1和分流線路3，接地極分流構架5的一端連接分流線路3，另一端連接兩至四個分體接地極6。在上述技術方案中，所述分流線路3中串接有用於調節電流分配的均流裝置4。在上述技術方案中，所述分體接地極6包括導流電纜7、接地元件8、石油焦炭9，所述接地元件8位於石油焦炭9內，導流電纜7與接地元件8連接，導流電纜7與分流構架5連接。在上述技術方案中，所述均流裝置4包括主電阻器41、備用電阻器42、逆變電源43、電流繼電器44、電壓繼電器45,冷卻風機46，分流線路3通過端點A連接主電阻器1、主電阻器41連接電流繼電器44和電壓繼電器45，電壓繼電器45與冷卻風機46連接，分流線路3通過端點B連接備用電阻器42，備用電阻器42連接電流繼電器44和電壓繼電器45,分流線路3通過端點C連接逆變電源43，逆變電源43分別連接電流繼電器44、電壓繼電器45和冷卻風機46。本實用新型高壓直流輸電分體式接地極是採用多點接地並聯運行方式的接地極，其具有如下優點①用若干個分體接地極代替常規(一個大型)接地極，以解決因單個極址場地小而不能滿足接地極運行技術要求問題；②根據各分接地極位置，選擇分支線路布置與連接方式；③必要時，在分支線路上，通過選擇分支線路導線參數或釆用均流裝置，使電流分配與各分接地極場地、分電極尺寸、特性參數相適應。譬如，兩個分體式接地極布置如圖3(A)所示，其等效電路如圖3(B)所示。容易看出，分體式接地極中各分接地極分別只承擔部分入地電流，從而降低了分接地極址場地所需面積；流過各分接地極的電流不僅取決各分接地極自阻抗，還與分支線路阻抗有關。通過調節分支線路接點位置，或者導線參數或在分支線路上串接均流裝置，可改變流過各分電極的電流。與常規設計的直流輸電接地極相比，分體式接地極採用若干個小型接地極代替常規(一個大型)接地極，可以利用面積較小的場地，特別適用山區和丘陵地區，是一種解決當前接地極址選擇難問題的設計方法之一。例如設極址土壤為兩層結構，上層土壤電阻率為100Qm，層厚10m，下層土壤電阻率為1000Qm。在額定電流為3000A時，分別採用常規和相距2000m兩個分體布置設計的接地極，其主要技術和經濟指標見下表。tableseeoriginaldocumentpage5上表計算結果顯示高壓直流輸電分體式接地極技術經.濟指標較常規型稍優，但分體式接地極要求單一極址場地面積不到常規型的一半，接地電阻也小得多。可以預見，隨著分體式接地極數目增加，分體式接地極技術經濟指標將更有優勢。導致分體式接地極技術經濟指標較優勢的原因是電流分開入地，減少了相互之間屏蔽效應。此外，由於分體式接地極大幅度降低了分接地極佔地面積，使得更多的地方具備了建設接地極的條件。因此，接地極極址選擇難的問題可基本得到解決，地電流對環境的影響問題也有條件得到改善甚至解決。圖1為接地極在直流輸電系統中的位置與作用關係圖。圖2為現有的常規型接地極結構及其等效電路示意圖。圖3為本實用新型高壓直流輸電分體式接地極結構及其等效電路示意圖。圖4為高壓直流輸電接地極(地下部分)連接結構圖。圖5為本實用新型高壓直流輸電分體式接地極中均流裝置的結構方框圖。圖中l.接地極線路，2.線路分流塔，3.分流線路，4.均流裝置，41.主電阻器，42.備用電阻器，43.直流轉換交流逆變電源，44.電流繼電器，45.電壓繼電器，46.冷卻風機，5.接地極分流構架，6.接地極；其中l.接地極線路，5.接地極分流構架，6.分體接地極，7.導流電纜，8.接地元件，9.石油焦炭。Rl.接地極線路電阻，R6.接地極的接地電阻(如圖2)，R31.ltt分接地極的分流線路電阻,R61.1#分接地極的接地電阻，R32.2tt分接地極的分流線路電阻,R4.均流裝置電阻，R62.2tt分接地極的接地電阻(如圖3)。具體實施方式以下結合附圖詳細說明本實用新型高壓直流輸電分體式接地極的實施情況，但它們並不構成對本實用新型的限定，同時通過說明本實用新型的優點將變得更加清楚和容易理解。參閱圖3、圖4可知本實用新型高壓直流輸電分體式接地極，它包括接地極線路1、線路分流塔2、分流線路3、接地極分流構架5、分體接地極6，所述線路分流塔2連接接地極線路1和分流線路3，接地極分流構架5的一端連接分流線路3，另一端連接兩至四個分體接地極6(具體個數可根據實際情況設計，也可能超過四個以上)。分流線路3中可串接有用於調節電流分配的均流裝置4(如果必要)，增加控制效果。電纜7、接地元件8、石油焦炭9等，所述接地元件8位於石油焦炭9內，導流電纜7與接地元件8連接。均流裝置4包括主電阻器41、備用電阻器42、逆變電源43、電流繼電器44、電壓繼電器45，冷卻風機46，分流線路3通過端點A連接主電阻器1、主電阻器41連接電流繼電器44和電壓繼電器45，電壓繼電器45與冷卻風機46連接，分流線路3通過端點B連接備用電阻器42，備用電阻器42連接電流繼電器44和電壓繼電器45，分流線路3通過端點C逆變電源43，C逆變電源43分別連接電流繼電器44、電壓繼電器45和冷卻風機46。需要說明的是本實用新型為使電流達到"按需分配"在實施過程中，首先需要通過計算，掌握並確定各分體接地極阻抗或入地電流，確認其是否能滿足要求，要否採取調節措施。如果需要調節電流分配，然後可依次採用如下措施一、選擇線路分流塔2的位置，通過改變分流線路3長度，調節電流分配；二、更換部分分流線路3的導線型號，通過增加分流線路3的電阻調節電流分配；如部分段分流導線採用高電阻率的電線(如鋁包鋼、鋼絞線等)，而不是全部使用導電性能好的電線(如鋼心鋁絞線)。三、均流裝置主體系低阻值大功率電阻性元件。如果需要，可在部分分流線路3上串接均流裝置4，可進一步減少本支路上的電流，增加其它支路上的電流，從而可進一步調節電流分配。權利要求1、高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於它包括接地極線路(1)、線路分流塔(2)、分流線路(3)、接地極分流構架(5)、分體接地極(6)，所述線路分流塔(2)連接接地極線路(1)和分流線路(3)，接地極分流構架(5)的一端連接分流線路(3)，另一端連接兩至四個相對獨立的分體接地極(6)。2、根據權利要求1所述的高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於所述分流線路(3)中串接有用於調節電流分配的均流裝置(4)。3、根據權利要求1所述的高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於所述分體接地極(6)包括導流電纜(7)、接地元件(8)、石油焦炭(9)，所述接地元件(8)位於石油焦炭(9)內，導流電纜(7)與接地元件(8)連接，導流電纜(7)與分流構架(5)連接。4、根據權利要求2所述的高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於所述均流裝置(4)包括主電阻器(41)、備用電阻器(42)、逆變電源(43)、電流繼電器(44)、電壓繼電器(45)，冷卻風機(46),分流線路(3)通過端點A連接主電阻器(1)、主電阻器(41)連接電流繼電器(44)和電壓繼電器(45)，電壓繼電器(45)與冷卻風機(46)連接，分流線路(3)通過端點B連接備用電阻器(42)，備用電阻器(42)連接電流繼電器(44)和電壓繼電器(45),分流線路(3)通過端點C連接逆變電源(43)，逆變電源(43)分別連接電流繼電器(44)、電壓繼電器(45)和冷卻風機(46)。專利摘要高壓直流輸電分體式接地極，其特徵在於它包括接地極線路(1)、線路分流塔(2)、分流線路(3)、接地極分流構架(5)、分體接地極(6)，所述線路分流塔(2)連接接地極線路(1)和分流線路(3)，接地極分流構架(5)的一端連接分流線路(3)，另一端連接兩至四個相對獨立的分體接地極(6)。它克服了現有的接地極佔地面積大、建址費用高及選址困難等缺點。本實用新型具有佔地面積小、費用低、技術指標好等優點，有利於我國直流輸電工程的實施和發展，特別適用山區和丘陵地區。文檔編號H02J1/00GK201044358SQ20072008461公開日2008年4月2日申請日期2007年4月30日優先權日2007年4月30日發明者曾連生申請人:中國電力工程顧問集團中南電力設計院