向家壩換流站共用接地極研究

1、第卷第期電力建設(shè)第期年月，向家壩換流站共用接地極研究黎亮，蔡上，聶國(guó)一（西南交通大學(xué)，成都市，；西南電力設(shè)計(jì)院，成都市，）摘要通過(guò)對(duì)多回直流共用接地極的前期研究，結(jié)合向家壩上海±特高壓直流輸電工程，向家壩送端將陸續(xù)建成個(gè)換流站的實(shí)際情況，對(duì)于建設(shè)共用接地極的方案、建設(shè)方式進(jìn)行多方面的分析論證?？紤]共用接地極的共用方案、建設(shè)共用接地極的先后順序，提出共用接地極可以減少工程投資和接地極選址的難度，減輕對(duì)環(huán)境的影響。建議采用個(gè)換流站共用一個(gè)接地極、另一個(gè)換流站建設(shè)獨(dú)立接地極的“共”用接地極方式，并同時(shí)論證了今后將個(gè)接地極連接組成聯(lián)合接地極和站共用接地極的可能性。關(guān)鍵詞高壓直流輸電接地向家壩

2、換流站共用接地極中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：文章編號(hào)：（），（，；，），±，”，“，；引言向家壩上海±特高壓直流輸電工程傳換流站和站分別隸屬于地極，如圖所示。個(gè)不同的雙極運(yùn)行系統(tǒng)，接地極和第個(gè)換流站同時(shí)建設(shè)，第個(gè)換流站建設(shè)時(shí)不再建設(shè)新的接地輸容量為。直流接地極在直流系統(tǒng)中起到連接大地回路的作用，除了滿足各種運(yùn)行工況外，還應(yīng)盡可能消除對(duì)環(huán)境的影響。共用接地極在國(guó)際上是有應(yīng)用先例的，在云廣特高壓直流輸電工程中，對(duì)共用接地極研究得出的結(jié)論為：“個(gè)雙極直流輸電系統(tǒng)換流站采用共用接地極方式在技術(shù)上是可行的。采用共用接地極方式，減少了占地、節(jié)約了投資，有利于接地極建設(shè)、維護(hù)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)

3、效益”。共用接地極技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析共用個(gè)接地極（址）技術(shù)分析對(duì)于多換流站（這里以個(gè)為例）共用個(gè)接收稿日期：，電力建設(shè)第卷極，而是通過(guò)引線將換流站與接地極連接起來(lái)，形成率。這樣，換流站同時(shí)出現(xiàn)同極性運(yùn)行的概率，每年換流站同時(shí)出現(xiàn)同極性運(yùn)行的時(shí)間只有約，時(shí)間是短暫的，對(duì)環(huán)境的影響是非常有限的。即使出現(xiàn)換流站同極性運(yùn)行，并且如果對(duì)環(huán)境的影響大到不能接受，直流輸電系統(tǒng)能夠在個(gè)換流站共用個(gè)接地極的情形。多換流站共用接地極有以下幾種運(yùn)行方式：站對(duì)稱雙極運(yùn)行此運(yùn)行工況下，流過(guò)接地極的電流，中性點(diǎn)電位漂移，接地極電位升。因此相當(dāng)于兩獨(dú)立雙極系統(tǒng)運(yùn)行。一站雙極運(yùn)行，另一站以單極大地返回方式運(yùn)行此工況相當(dāng)于個(gè)換流站單

4、極運(yùn)行。對(duì)于圖，若換流站正極運(yùn)行，換流站雙極運(yùn)行，則內(nèi)轉(zhuǎn)換用金屬回路運(yùn)行。綜上所述，實(shí)現(xiàn)多換流站共用接地極在技術(shù)上是成立的。除同極性單極運(yùn)行工況可能在極短時(shí)間內(nèi)對(duì)環(huán)境的影響較嚴(yán)重外，其他幾種運(yùn)行情況下，流過(guò)接地極的電流、換流站中性點(diǎn)電位漂移和接地極電位升與“一站一極”直流系統(tǒng)運(yùn)行情況是基本相同的。此外，多換流站共用接地極異極性單極運(yùn)行，可大大減輕甚至消除接地極電流對(duì)環(huán)境的影響，這是共用接地極重要優(yōu)點(diǎn)之一。，中性點(diǎn)電位漂移（），接地極電位升。式中為接地極電阻，為接地極線路電阻（以下同）。站異極性單極大地返回方式運(yùn)行若換流站正極運(yùn)行，換流站負(fù)極運(yùn)行，共用個(gè)接地極（址）經(jīng)濟(jì)分析換流站共用個(gè)接地極（址

5、）對(duì)接地極占地面則系統(tǒng)變成站異極性單極運(yùn)行。此時(shí)，流過(guò)接地極的電流，中性點(diǎn)電位漂移（）（當(dāng)時(shí)，相當(dāng)于），接地極電位升（）。構(gòu)成了一個(gè)新的對(duì)稱雙極系統(tǒng)在運(yùn)行。一站一極”積和尺寸影響不大，工程量增加不多，較“接線，可減少個(gè)接地極（址），參照國(guó)內(nèi)已建極址，其造價(jià)在萬(wàn)元，少建個(gè)接地極（址），即可節(jié)省投資數(shù)千萬(wàn)元，經(jīng)濟(jì)效益明顯。站同極性單極大地返回方式運(yùn)行若換流站正極運(yùn)行，換流站亦正極運(yùn)行，則系統(tǒng)變成站同極性單極運(yùn)行。當(dāng)站同極性單極運(yùn)行時(shí)，流過(guò)接地極的電流，中性點(diǎn)電位漂移（）（），接地極電位升（）。實(shí)際上，出現(xiàn)同極性單極大地返回方式運(yùn)行的概率可以控制在非常小的范圍內(nèi)。單極大地返回方式發(fā)生在以下工況：雙極

6、（）建設(shè)初期利用先建成的一極單極運(yùn)行。直流輸電系統(tǒng)往往是先建成一極，日后再建成另一極，這個(gè)期間為單極運(yùn)行。（）一極檢修，另一極單極運(yùn)行。當(dāng)一極檢修向家壩換流站共用接地極的共用方式分析根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃，向家壩（復(fù)龍）、溪洛渡左（鳳儀）、溪洛渡右（羅場(chǎng)）座±直流換流站分別于年、年、年建成?？赡苡袀€(gè)換流站分別使用個(gè)接地極（即“方案，簡(jiǎn)稱不共”用方案）和使用共用接地極的共用方案。共用方案中又可以分為采用某個(gè)換流站共用此運(yùn)行工況對(duì)環(huán)境的影響最大，應(yīng)盡量避免。個(gè)接地極另一個(gè)換流站單獨(dú)使用個(gè)接地極的配置方案（即“方案）和個(gè)換流站共用個(gè)接地”極的配置方案（即“方案）?！辈还灿梅桨覆还灿梅桨感瑾?dú)立建設(shè)個(gè)接

7、地極，優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)、建設(shè)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行、管理較容易。缺點(diǎn)是投資大、極址選擇困難、對(duì)環(huán)境影響大。如果幾個(gè)接地極極址相隔不遠(yuǎn)，同樣存在相互影響。工程送端地處宜賓地區(qū)，屬于四川西南部的山地、丘陵地貌，基本沒(méi)有平原可以利用，山間平壩往往又是房屋、設(shè)施密集區(qū)，地下礦產(chǎn)資源豐富，鹽礦、煤礦分布廣泛，接地極選擇十分困難。按照系統(tǒng)規(guī)劃，在不大的范圍內(nèi)將建設(shè)個(gè)換流站，要分別針對(duì)每個(gè)換流站選擇接地極就需要個(gè)獨(dú)立接地極，這使接地極選址更加困難，資源浪費(fèi)也較為嚴(yán)重。因此，此方案可不予慮。時(shí)，另一極可采用單極大地返回方式運(yùn)行。由于檢修的時(shí)間和極性屬于可控制因素，因此出現(xiàn)同極性單極大地返回方式運(yùn)行是完全可以避免的。（）一極出

8、現(xiàn)故障，另一極單極運(yùn)行。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定，往往要求另一健全極能繼續(xù)運(yùn)行。系統(tǒng)出現(xiàn)故障屬于不可控因素，因此直流輸電系統(tǒng)將不可避免地出現(xiàn)單極大地返回方式。以上工況中，（）、（）的極性均可人為控制，盡量避免出現(xiàn)站同極性單極大地返回的運(yùn)行方式。對(duì)于工況（），據(jù)統(tǒng)計(jì)，個(gè)雙極直流輸電系統(tǒng)出現(xiàn)極故障停運(yùn)的年時(shí)間概率一般不到（極年故第期向家壩換流站共用接地極研究方案“”該方案減少了個(gè)極址，極址利用率較高，節(jié)約性稍差，接地極故障時(shí)會(huì)對(duì)條線路造成影響，但者的邊界條件基本相同。方案節(jié)約了個(gè)極址，共極極址可采用“”以直接建設(shè)成共用接地極，共用接地極也可以考慮了工程投資，此方式的典型運(yùn)行工況組合如表。表直流雙極平衡單極大

9、地運(yùn)行單極大地強(qiáng)送單極大地運(yùn)行單極大地運(yùn)行方案各種運(yùn)行工況電流情況“”直流雙極平衡雙極平衡雙極平衡故障后單極大地運(yùn)行雙極不平衡運(yùn)行共用接地極流入電流站共用，獨(dú)立接地極可以成為備用接地極，也可以和共用接地極一同組成聯(lián)合接地極，運(yùn)行、建設(shè)方式十分靈活，故“方案最優(yōu)?！辈黄胶怆娏鞴灿媒拥貥O建設(shè)方式比選推薦采用“方案后，考慮幾種工程建設(shè)方式：”再建設(shè)共用接地極；（）先建（）先建設(shè)獨(dú)立接地極、共用接地極、再建設(shè)獨(dú)立接地極；（）建設(shè)個(gè)獨(dú)立接地極、再將其中個(gè)獨(dú)立接地極擴(kuò)展為共用接地極。由表可以看出，由于幾個(gè)換流站處于不同期建設(shè)，共用接地極同獨(dú)立接地極比較，共用接地極的持續(xù)電流時(shí)間加倍，校核跨步電壓的短時(shí)電流

10、增大。對(duì)于接地極本體設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，送端接地極多以陰極運(yùn)行為主，此時(shí)陰極電腐蝕量很小，工程上可以忽略。由于短時(shí)電流增加，需對(duì)跨步電壓進(jìn)行校核，如不滿足條件，適當(dāng)增加極環(huán)本體工程量，經(jīng)估算，大致增加本體工程量左右。綜合建議方式（）和（），可見(jiàn)：建設(shè)共用、獨(dú)立接地極，對(duì)一次性投資影響不是很大。如采用建設(shè)方式（），則需要增加的極環(huán)長(zhǎng)度長(zhǎng)，投資增加較多。建設(shè)方式（）和（）的投資基本想當(dāng)，但由于本工程接地極與個(gè)不同期建設(shè)的換流站相配套，這個(gè)建設(shè)方案的區(qū)別在于：如果先建成共用接地極，第個(gè)換流站可以采用其他接地，第個(gè)換流站既可以用這個(gè)接地極接地，也可以建設(shè)獨(dú)立接地極接地；第個(gè)換流站則根據(jù)第個(gè)換流站的情況接入相應(yīng)的

11、接地極，甚至也可能將獨(dú)立接地極和共用接地極連接成為聯(lián)合接地極，站直接接入聯(lián)合接地極。這樣建設(shè)第個(gè)接地極的建設(shè)工期對(duì)換流站不起控制作用，接地極的運(yùn)行方式也可以十分靈活。據(jù)上述分析，個(gè)站共用接地極設(shè)計(jì)的邊界條件相同，再通過(guò)站共用接地極對(duì)直流系統(tǒng)影響的進(jìn)一步研究，若解決相關(guān)問(wèn)題，獨(dú)立接地極還可以不再建設(shè)，也即變成站共用接地極方案。綜上所述，最優(yōu)化的建設(shè)方式應(yīng)為建設(shè)方式（）。備注方案“”該方案減少了個(gè)極址，極址利用率最高，投資最小，采用此方式的典型運(yùn)行工況組合如表。表直流雙極平衡單極大地運(yùn)行單極大地強(qiáng)送單極大地運(yùn)行單極大地運(yùn)行單極大地運(yùn)行方案各種運(yùn)行工況電流情況“”直流雙極平衡雙極平衡直流雙極平衡雙極平衡共用接地極流入電流雙極平衡故障后單極大地運(yùn)行雙極不平衡故障后單極大地運(yùn)行雙極平衡雙極平衡不平衡電流雙極平衡同左由于在單極大地運(yùn)行時(shí)，另回線路同時(shí)在同極性側(cè)產(chǎn)生故障的幾率極小，此工況可不考慮。共用接地極方式比較（見(jiàn)表）由表可見(jiàn)，采用站共用接地極方式的可靠表與“方案比較“”