UHVDC垂直接地极技术经济性能分析

针对±800 kV直流输电工程接地极的备选极址概况,选取理论上适合采用垂直型电极的极址,设计了几种垂直接地极的不同布置形式,在子电极长度不变其它参数改变和子电极根数不变其它参数改变2种情况下进行了技术和经济性能的计算比较。结果表明,几种方案中跨步电压和接地电阻满足设计要求,但都存在接地极附近土壤温升过高的现象。几种垂直接地极布置形式中各项技术指标相对最优的方案与双圆环水平布置接地极技术经济比较的结果表明,水平双圆环接地极较垂直接地极在现场更具可行性。     

±800kV圆环接地极电流场温度场耦合计算

电流场与温度场作为一对因果场量,其求解相对复杂.文章首先基于场路耦合法在考虑电极自阻的情况下对±800kV圆环接地极电流场进行计算,然后将电流场计算结果作为温度场的计算条件,采用三维有限元法对温度场进行求解,并对计算结果给出了工程实例验证.以此耦合算法为基础,在相同电极长度和截面尺寸下对不同圆环电极型式的接地特性进行了计算比较,得出对实际工程具有参考意义的结论.同时分析了土壤电阻率、电极埋深等参数对接地性能的影响,并根据相应的影响规律给出了切合实际的工程建议.     

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。     

常规接地极与共用接地极的接地性能与技术经济比较

共用接地极的接地性能和技术经济性与常规接地极的不同,比较常规接地极与共用接地极的接地性能与经济指标,可指导设计人员根据工程具体情况进行优化设计。结合多换流站同步运行的几种工况,针对常规接地极、多站共1极和多站共2极,在入地电流、接地电阻、地电位、经济性等方面进行了分析和比较。结果表明:不论从对周围环境的影响角度还是技术经济性,共用接地极比常规接地极更具有优势;其中多站共1极对极址要求较高,但在极址条件允许的情况下,其对跨步电压等电磁环境因子的影响范围小于多站共2极;多站共1极和多站共2极的建设投资处于相同水平,具体差别根据工程的实际情况而定。     

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。     

直流接地极电流对中性点接地变压器的影响

分析了直流接地极电流对中性点接地变压器的影响,介绍了减小流入该变压器绕组直流电流的措施。     

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。     

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。     

垂直型接地极在±800 kV普洱换流站的应用

为满足跨步电压的要求,常规水平浅埋型接地极对极址要求很高,而垂直型接地极可有效解决接地极跨步电压过高的问题,大幅降低极址的选择难度。针对±800 kV普洱换流站接地极的工程实际,分别对采用水平型和垂直型的接地极设计方案进行了仿真计算,结果表明：仅垂直型接地极方案满足接地极跨步电压的设计要求。鉴于垂直型接地极的诸多优点,因此将成为换流站接地极的重要类型之一。     

斜接地极对改善接地网接地性能的作用

通过比较对接地网增加不同形式接地极的效果,分析了斜接地极对改善接地网接地性能的作用及其优点。并通过工程实例进行了验证。斜接地极不仅可以起到深井接地极的作用,在无需征地的情况下还可以起到等效扩大接地网面积的作用。且斜接地极相互之间的屏蔽作用比垂直接地极的屏蔽作用小得多,因而在均匀土壤中使用斜接地极比使用相同长度的垂直接地极更有效。当深层土壤电阻率高于表层土壤电阻率时,使用斜接地极的均压降阻效果更佳。     

特高压和高压直流输电系统共用接地极模式分析

为了节省占地面积和建设费用,云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统在广东侧决定采用共用接地极模式。讨论了特高压和高压输电系统的共用接地极模式,对共用接地极的要求提出了设计方案。分析了共用接地极对2个直流输电系统的稳态运行、过电压绝缘配合以及控制保护系统的影响。结果表明:云广特高压直流输电系统和贵广二回高压直流输电系统共用接地极模式是可行的。     

变压器直流偏磁及其与接地电阻关系的研究

Recently years,UHVDC transmission system is paid more attention to in the field of China’s power system.It takes key part in the China electrical power development stratagem.But,many problems are caused by UHVDC system,such as DC bias,corrosion of metal underground and so on.DC bias is harm to the transformers nearby UHVDC grounding polar.In this paper,the influences of DC grounding current on transformer are introduced and some suggestions of DC bias solution were provided.And,the relationship between UHVDC Grounding Current and grounding Resistance of Substation was analyzed.Firstly,two-part network circuit was used to equivalent the grounding circuit.Then,an analysis of rules was done between DC bias current and grounding resistance.Finally,the conclusion is given that DC bias current rises fast as DC grounding resistance or AC grounding resistance rises.It drops when resistance of AC transmission line or interaction resistance between DC grounding system and AC grounding system rises.Decreasing AC grounding resistance and DC grounding resistance is important to restrain DC bias current.Increasing resistance of AC transmission line such as adding resistance into transformer neutral-point grounding is a useful way to limit DC bias current.     

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。     

特高压直流输电接入江西电网动态电压稳定分析

以特高压直流输电线路接入江西电网为背景,基于江西电网规划数据,采用BPA作为分析软件,对江西省电网的动态电压稳定性进行分析.结合稳定曲线分析工具,依据动态电压稳定判据进行仿真计算,结果表明:江西电网系统内所有500kV(除赣高安、赣芦洲、赣新余外)及其以上电压等级交流线路发生三相短路故障,江西电网无需采取任何措施,江西省内枢纽母线动态电压稳定;赣高安、赣芦洲、赣新余分别发生三相短路故障后会引起赣换流母线电压失稳,采用直流功率调制措施后失稳现象消失;直流系统发生闭锁故障后,赣换流母线电压偏高,采取切除无功补偿措施,母线电压恢复正常.     

云广特高压直流差动保护误动原因分析

分析了"9.12"云广特高压直流换相失败并导致极1直流差动保护误动事故,包括换相失败现象、换相失败详细过程、换相等值电路、高低压侧直流电流及其差流和极1直流差动保护误动原因。换相失败过程中极1高、低压直流电流互感器暂态特性不一致,使高、低压侧直流电流测量值差值增大并满足直流差动保护动作判据,最终导致直流差动保护误动。     

特高压直流输电工程直流滤波器故障仿真

为了确定特高压直流输电工程中直流滤波器各设备的暂态定值,需要对直流滤波器的故障工况进行研究。根据工程经验,在暂态定值研究中需要考虑的故障工况包括直流滤波器高压端(或直流极线)对地短路和直流极线上侵入操作波。通过在仿真程序中建立直流滤波器的故障模型,并充分考虑不同的对地故障距离对直流滤波器各设备的影响,从中选出各设备最苛刻的应力。文中通过对三调谐滤波器的故障仿真对该方法做了进一步说明。仿真结果显示,该研究方法对确定直流滤波器暂态定值具有决定性作用。     

特高压直流线路人工接地故障试验研究

介绍了向家坝—上海±800 kV特高压直流线路中间点瞬时人工接地故障试验过程。通过试验,有效地验证了直流线路故障时直流线路的保护作用及恢复顺序设计是否正确及故障定位仪指示是否正确等。     

特高压直流保护动作策略优化

特高压直流输送容量大,一极停运对两端交流系统的冲击很大,且导致单极大地回线运行,很大的入地直流电流对交流系统及附近的金属件产生不利影响,尤其对在运的换流变以及换流站近端的变压器产生直流偏磁,威胁换流变及变压器的安全运行。文中对特高压直流保护中的换流器差动保护、接地极线过负荷保护、接地极线不平衡保护以及线路重启逻辑的动作策略进行了优化,可大大缩短上述保护动作一极闭锁后单极大地回线运行的时间,减少流入大地的直流电流对交流系统、金属件、换流变及变压器的影响;并针对接地极引线增加了接地极线差动保护和接地极线差动监视报警功能,提高了接地极线的保护水平。文中的策略已应用于哈郑、灵绍直流工程,现场试验效果良好。