DL437-91-高壓直流接地極技術(shù)導(dǎo)則

1、中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL 437-91高壓直流接地極技術(shù)導(dǎo)則1992-03-01 實施1991-09-18批準(zhǔn)主題內(nèi)容與適用范圍本技術(shù)導(dǎo)則規(guī)定了高壓直流接地極的名詞術(shù)語定義、技術(shù)條件、試驗項目與方法，以及運行維護。本技術(shù)導(dǎo)則適用于單極和雙極運行的高壓直流輸電系統(tǒng)兩端接地極，不適用于換流站接地系統(tǒng)。定義除本章規(guī)定的名詞術(shù)語外，其余均符合有關(guān)國家或?qū)I(yè)標(biāo)準(zhǔn)（部標(biāo)準(zhǔn) ）的規(guī)定。高壓直流接地極系統(tǒng)（簡稱接地極系統(tǒng)）HVDC earth electrode system在高壓直流輸電系統(tǒng)中，為實現(xiàn)正常運行或故障時以大地或海水作電流回路的運行而專門設(shè)計和建造的一組裝置的總稱。它主要由接地極線路、接地

2、極饋電 電纜和接地極組成。接地極線路Earth electrode line連接換流站中性母線與接地極饋電電纜的架空或地下線路。接地極饋電電纜Earth electrode feeder cable連接接地極和接地極線路的電纜。直流接地極DC earth electrode放置在大地或海中，在直流電路的一點與大地或海水間構(gòu)成低阻通路，可以通過持續(xù)一定時間電流的一組導(dǎo)體及活性回填材料。高壓直流系統(tǒng)的地電流Ground current of HVDC System在直流系統(tǒng)中，通過大地或海水從一個換流器的端子流向另一換流器的端子的任一種極性的電流。該電流是一種有意施加的電流，而不是故障和泄漏電流。

3、接地極址Electrode site接地極所在處所。最大短時工作電流Maximum short time working current換流閥在最高環(huán)境溫度時能輸送的最大短時負(fù)荷電流。最大連續(xù)電流Maximum continuous current換流閥在最高環(huán)境溫度時能連續(xù)輸送的固有負(fù)荷電流。持續(xù)額定工作電流Continuous rated current設(shè)計的額定電流。泄漏電流Leakage current在直流電壓下通過電介質(zhì)和其它絕緣流入地中的直流電流，或是通過地下的金屬埋設(shè)物流入地中的電流。電滲透作用Effect of electrical permeation大電流產(chǎn)生的強電場迫使

4、接地極附近土壤中的水分子離開陽極的作用?？绮诫妱軸tep potential當(dāng)高壓直流接地極運行時，人體兩腳接觸該地面上水平距離為1m的任意兩 點間的電壓稱為跨步電壓。接觸電勢Contact potential當(dāng)高壓直流接地極運行時，在地面上離導(dǎo)電的金屬物件等水平距離為 1m 處，與沿金屬物件離地面的垂直距離為1.8m處兩點間的電位差。轉(zhuǎn)移電勢Transfer potential接地極運行時，人站在接地極附近地面觸摸在遠(yuǎn)方接地的導(dǎo)體，或人站在遠(yuǎn)處接觸在極址接地的導(dǎo)體，能承受的接觸電勢為轉(zhuǎn)移電勢。轉(zhuǎn)移電勢的最大值 為 接地極電位升高的數(shù)值。直流接地極技術(shù)條件一般技術(shù)準(zhǔn)則直流接地極設(shè)計應(yīng)分別情況考

5、慮最大短時工作電流、最大連續(xù)電流和持續(xù)額 定工作電流。直流接地極的設(shè)計壽命在規(guī)定的運行方式下一般應(yīng)不少于30年。直流接地極一般由兩個或以上分隔的元件組成，以利檢查和檢修。為防止高壓直流接地極的地電流對換流站的腐蝕和干擾，高壓直流輸電系統(tǒng) 中接地極為換流站間的直線距離宜不小于10km ， 并保證換流站的接地網(wǎng)與接地 極完全分開。直流接地極一般有環(huán)形、星形、直線形、射線形、柵格形等形狀，宜根據(jù)極 址地形、地質(zhì)、水文、交通狀況等條件，從施工方便、技術(shù)經(jīng)濟合理兩方面來確 定原則。直流接地極埋深應(yīng)大于1m， 盡可能埋設(shè)于地下水位和凍土以下或裝設(shè)注水裝置。注水裝置的水質(zhì)要求及是否需要處理應(yīng)由業(yè)主根據(jù)技術(shù)經(jīng)

6、濟比較確定。極址選擇對預(yù)選的接地極址必須進行20km范圍內(nèi)的地質(zhì)、水文調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容至少包括：地質(zhì)結(jié)構(gòu)及各層的厚度：從地面到基巖的深度、基巖的厚度、海水沖刷情 況、有等高線（陸地電極）或等深線（海洋電極 ） 的預(yù)選極址地質(zhì)詳圖。在調(diào)查資料不 全時宜進行勘測。直流接地極設(shè)計前要評價接地極對周圍環(huán)境的影響，為此要調(diào)查接地極址周 圍 50km 半徑范圍內(nèi)現(xiàn)有的和規(guī)劃的輸電線路、 鐵路、 金屬管道、 鋼筋混凝土管 道、電話線路、埋設(shè)地下的電話和電力電纜、碼頭、港口及其它長1km 以上的接 地金屬結(jié)構(gòu)。對環(huán)境影響的評價可參照無線電干擾、電磁兼容及金屬構(gòu)筑物防腐 的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)。直流接地極址一般應(yīng)遠(yuǎn)離人

7、口稠密的城市和鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及地下有較多公共設(shè)施的 地區(qū)。直流接地極址選擇應(yīng)考慮有關(guān)安全和環(huán)境保護的法令和法規(guī)。直流接地極的極址選擇宜通過不少于3個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。大地參數(shù)確定直流接地極設(shè)計必須考慮下列大地參數(shù)：地下水位、大地電阻率、土壤溫度、土壤熱傳導(dǎo)系數(shù)、土壤熱容率。接地極址的地下水位可以通過水文地質(zhì)圖查得或在現(xiàn)場通過實地探測獲得。大地電阻率的測量方法。接地極址的大地電阻率一般采用在現(xiàn)場實地引入電流測量的方法測得?，F(xiàn)場測量大地電阻率的大地注入電流應(yīng)為直流電流。測試方法可以用任何傳統(tǒng)的大地電阻率測試方法，例如溫納爾四極法，席 蘭伯格法，也可用附錄A 的不等距四極法。接地極址大地電阻率的測試

8、深度一般宜不小于 2km ， 即兩個電流極間距一般宜大于 8km 。土壤溫度接地極址的土壤溫度應(yīng)進行至少兩年的測量并得到最高溫度、最低溫度和 平均溫度數(shù)值。這個數(shù)值也可以從氣象部門獲得。土壤溫度的測量應(yīng)考慮不同地質(zhì)條件的測點及不同深度的溫度，測量的最 小深度應(yīng)不小于接地極擬埋設(shè)的深度。測量土壤溫度用攝氏度數(shù)，精確度高于 0.5的各種測量裝置或溫度計均可采用。熱傳導(dǎo)系數(shù)直流接地極址土壤熱傳導(dǎo)系數(shù)可用試驗室測試和現(xiàn)場測試兩種方法中的一種方法來確定。 表1列出了各類土壤、雪和冰的熱傳導(dǎo)系數(shù)。熱容率直流接地極址的土壤熱容率確定，通常在實驗室進行。土壤樣品獲取應(yīng)考慮接地極址不同位置土壤的典型抽樣。表 2

9、列出了通常所遇到的土壤的熱容率數(shù)值的一般范圍。在缺少任何測量數(shù)值的情況下，可選用 1.0X 1081.5X 108（平均1.3 x 108 ）J/m3 C 的范圍。表1表1物質(zhì)常稱熱導(dǎo)率OV/毗* 0打物成韋林執(zhí)導(dǎo)率（W/m X：）千限干顯&0.271-85黑色耕種土 f泳豚；0-18M3帶泥盤粘土的砂C- A31. gn翎色底土（淳侏）出口XL 30第末砂族般土。3 m2- 30黃褐色底土仃木流）0.10d 82橋砂康1-.0.37帶彼及激搬的就石也必2- S3帶砂的粘土0. 421.政變唯膽的百d 33火山土0.130.62冰C062. 2表Z物質(zhì)書稱型干50%100%砂1. 362 13

10、3. 0粘土2p 23iS腐殖土d 8合2, 1R&T13.3.7未遭腐蝕或干擾的金屬埋設(shè)物對土壤電位（相對銅一一硫酸銅電極）一般在-0.85-1.5V之間。這個數(shù)值可作為加以保護后的金屬埋設(shè)物對土壤電位的控制 標(biāo)準(zhǔn)。3.4設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高壓直流接地極的持續(xù)額定工作電流、最大連續(xù)電流和最大短時工作電流 都 是由整體系統(tǒng)設(shè)計確定的。接地極的極性是這樣規(guī)定的：如電流是由大地流向接地極，則這接地極為 陰 極；而如果電流是由接地極流入大地，則這接地極為陽極。根據(jù)運行條件的 改 變，接地極的極性可能是變化的。對于固定極性的接地極設(shè)計，或兩個接地 極的極性不具有幾乎相等的機率時，應(yīng)注意其腐蝕的程度及材料的損耗是

11、不同 的。直流接地極的可靠性應(yīng)與系統(tǒng)的可靠性一致。接地極對遠(yuǎn)處大地的允許電位升高由接地極址的物理性能即熱導(dǎo)率和電阻 率以及允許溫升決定，即Ve =2 1 ： t2 心式中Ve 接地極允許白電位升高，V ;入一一土壤的熱導(dǎo)率，W/（m c ）；P土壤電阻率， m；t1 一一接地極址大地最高溫度，C；t2 一一設(shè)計允許的接地極最高溫度，C。接地極溫升允許值的確定原則是保證在任何情況下接地極的溫度不超過90C,當(dāng)接地極設(shè)有超溫報警裝置時，該溫度值可放寬到95 Co接地極接地電阻的設(shè)計值由下式確定 TOC o 1-5 h z & = Ve（2）I e式中Re 接地極接地電阻，Q ;Ve 接地極允許電位

12、升高，V;Ie最大連續(xù)電流，A。各種形狀接地極接地電阻的計算宜考慮大地的不均勻因素，可采用計算機 程序計算。接地極表面電流密度一般由材料和防止電滲透來確定，宜控制在0.251.0A/m 2的范圍內(nèi)，但海中和水浸電極不受此限。直流接地極最大短時工作電流時的電位梯度確定原則是：對于陸地接地極不 會對人畜造成危害，對于水中電極不會吸引魚類。前者一般為 2.5V/m,后者應(yīng)小 于1.25V/m。直流接地極在最大短時工作電流下所允許的跨步電勢確定為2.5V。3.5材料直流接地極材料選擇的基本原則是：來源廣泛；加工方便；良好的導(dǎo)電性；耐電腐蝕性強；腐蝕生成物無毒，不污染環(huán)境；經(jīng)濟性好；使用壽命長。陸地直流

13、接地極的金屬導(dǎo)體需用活性材料充填，以減少其腐蝕，延長其壽命?；靥畹幕钚圆牧弦话闶墙固浚饕鞘徒固?。其技術(shù)條件如下：炭92%;硫v 1%;灰分v 1%;揮發(fā)物v 0.2%;其它礦物質(zhì)v 0.5%;電阻率v 0.2 Q-cm。直流接地極根據(jù)電腐蝕損耗率1t算的材料用量必須有50%100%的設(shè)計裕度。4試驗項目和試驗方法及試驗中應(yīng)注意的問題基本目的和一般原則對于一個高壓直流接地極系統(tǒng)的交接試驗，主要有3個基本目的：a.接地極的各種參數(shù)應(yīng)滿足設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。例如接地極的接地電阻，在各種運行狀態(tài)下的溫升等都應(yīng)滿足設(shè)計要求，接地極各段元件的電流應(yīng)均勻分配。b.接地極系統(tǒng)在最大運行電壓下可能引起的跨步電壓、接

14、觸電壓和轉(zhuǎn)移電壓應(yīng)限制在一定的水平之下，以保證在接地極址區(qū)域內(nèi)活動的人畜的安全。c.了解接地極系統(tǒng)對周圍地區(qū)的公用事業(yè)系統(tǒng)（水、電、煤氣等）及通信系統(tǒng)的干擾和影響，以校核其是否符合設(shè)計要求。本導(dǎo)則中規(guī)定的試驗項目的時間順序，在沒有特殊說明時可同時或交叉進行。為了測試人員、儀器和設(shè)備的安全，試驗中的入地電流宜從小到大，分若 干檔次進行。在不同的入地電流下，重復(fù)進行同一試驗項目時，應(yīng)使用同一儀表在相同的位置和方向進行。如條件許可，各項測試項目宜在 70%80%或100%額定入地電流下進行 一次。整個調(diào)試過程中都要根據(jù)接地極址及其附近地中電場的特點，采取措施保 護測試人員和試區(qū)內(nèi)活動的人畜的安全。外

15、觀檢查接地極系統(tǒng)在正式通電試驗前應(yīng)進行外觀檢查，確認(rèn)接地極系統(tǒng)的地面部分 及其與接地極線路的連接部件完整無缺；裝配安裝正確，尺寸符合設(shè)計要求后方 可進行試驗。清除接地極址及其附近影響正常運行和測試工作的無關(guān)物品，對接地極表面 土壤的自然破壞（沖刷或下陷等）在試驗前應(yīng)進行修復(fù)。檢查檢測裝置和滲水孔防止淤泥堵塞。檢查安全標(biāo)志和防護遮攔，確認(rèn)完好無損，標(biāo)志清晰。入地電流接地極通電后應(yīng)進行入地電流測量，這個測量工作應(yīng)在系統(tǒng)調(diào)試的整個過程 中進行，以便為其它的各項測試工作提供最基本的參數(shù)。為確定接地極各段元件的電流分布是否均衡，應(yīng)進行各段饋電元件的電流分 布測量。這個測量工作宜在試驗開始時進行。接地極元

16、件電流分布的均衡度應(yīng)滿 足設(shè)計要求。根據(jù)設(shè)計情況，各段接地極元件的電流測量可以在接地極址進行，也可以在 換流站內(nèi)用直流互感器測量，但是在系統(tǒng)調(diào)試過程中，接地極址必須能夠測量入 地總電流。根據(jù)調(diào)試現(xiàn)場具體情況，各種直流電流測量儀器和儀表例如直流互感器、直 流鉗形電流表、直流分流器和霍爾元件直流測量儀等均可采用。直流電流測量儀表的準(zhǔn)確度要求為0.51級。宜選用兩種以上類型儀表測量不同運行狀態(tài)的電流，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確 性。 若接地極設(shè)計能方便串接分流器時， 則可僅采用直流分流器法進行測量。接地電阻接地極接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計要求。接地極接地電阻測試應(yīng)采用電流注入法，即電流表電壓表法，不宜采用 便攜

17、式接地電阻測試儀。在接地電阻測試中，注入大地電流應(yīng)為直流電流，不宜采用交變電流。這種 直流電流可以是單獨試驗用直流電源產(chǎn)生， 也可以是系統(tǒng)運行時經(jīng)由接地極流散 的不平衡電流或是單極大地回路運行（或試驗） 時的入地電流。在采用獨立的試驗用電源時，輔助電流極與接地極的最小距離應(yīng)大于接地極 任意兩點間最大距離的5倍。此時若不是采用接地極線路作為電流引線，則在測 量時接地極元件應(yīng)與接地極線路分開。當(dāng)采用實際運行中的接地極地電流測試接地電阻時，對于電壓極的布置方 TOC o 1-5 h z 向 沒有限制，電壓極與接地極的距離應(yīng)大于接地極任意兩點間最大距離的5倍以上。當(dāng)采用試驗專用外加直流電源時， 測試布

18、線參照原水利電力部規(guī)程SDJ879電力設(shè)備接地設(shè)計技術(shù)規(guī)程。不應(yīng)在施工后或雨后，立即測量接地電阻。試驗過程中，在單極大地回路方式運行前后，接地極的接地電阻應(yīng)重復(fù)測量 兩次，以確定接地極周圍土壤在通電后流散的電流性能是否變化。電位分布和電位梯度在接地極試驗中應(yīng)進行接地極電位分布和電位梯度的測量，以確定接地極運 行后對周圍環(huán)境的影響。大地電位分布和電位梯度的測量應(yīng)在接地極的若干不同方向上進行，測量的 范圍離接地極中心不少于10km ，或直至測量到的電位梯度小于0.25V/km ，并繪 出電位分布曲線。接地極附近大地的電位分布和電位梯度測量，除在接地極附近的測量可以用 試驗電源向大地注入電流外， 一

19、般應(yīng)在單極大地回路運行方式下進行或者利用雙 極運行時流過大地的不平衡電流進行。在接地極導(dǎo)體埋設(shè)處的地表面附近， 電位梯度的測量間距為 1m， 在遠(yuǎn)離接地極而地面電場強度很小的區(qū)域，兩個測量電極的間距取決于所使用的測量儀表 應(yīng)能測出有效的讀數(shù)。對于重點區(qū)域，例如接地極附近人畜常到的地方，電位梯度的測量要在每個 測點相互垂直的兩個方向進行， 以便根據(jù)矢量相加得到該點電位梯度的大小和方 向。測量前應(yīng)首先確定地中雜散電流電場的干擾信號強度，并在測試中采用措施 加以消除?？绮诫妷?、接觸電壓和轉(zhuǎn)移電壓接地極址附近地面允許的最大跨步電壓值應(yīng)符合設(shè)計要求。接地極址附近允許的最大接觸電壓，一般不作規(guī)定。一般而言

20、，接地極附近下列位置跨步電壓和接觸電壓值較大。a.接地極導(dǎo)體正上方地面距接地極導(dǎo)體徑向幾米處。b.地面不平的低洼與潮濕之處。c.散流不均勻的接地導(dǎo)體、電流密度大的導(dǎo)體上方地面。d.與周圍土壤相比，局部土壤電阻率突變的地方。交接試驗中需測量各種可能的轉(zhuǎn)移電壓，并且采取措施限制接觸電壓可能對 人身造成的危害。接地極及其附近大地溫度由于氣溫對地表附近土壤溫度有影響和接地極有一定的溫度時間常數(shù)。交接 試驗中接地極及其周圍大地溫度的測量應(yīng)在通電前和通電后均持續(xù)一段時間進行 連續(xù)的測量。通電前的測量持續(xù)時間應(yīng)能包括夏季。通電后的最短測量持續(xù)時間 應(yīng)大于接地極的時間常數(shù)。接地極溫度的測量宜在接地極表面或回填

21、焦炭與土壤交界面不少于5點的位 置測量， 測試點的設(shè)置應(yīng)盡可能包括接地極各饋流元件和接地極址各土壤突變點。接地極附近大地溫度的測量點宜沿著不同方向和深度設(shè)置， 限于現(xiàn)場條件，一般測量深度可以接地極埋深為限。溫度測量儀器采用攝氏度數(shù)，精確度為 0.5。地中溫度測量推薦采用熱敏電阻測溫計，也可采用水銀或酒精毛細(xì)管式溫度 計。當(dāng)采用水銀溫度計放在測試管中，而測試管較長時要采取措施。保證溫度計 反映的是指定深度的溫度，并不因地面氣溫變化受影響。對外部設(shè)施影響的測試高壓直流接地極對外部設(shè)施的影響宜在接地極附近，通過對外部設(shè)施情況調(diào) 研及實際測量的方法來確定。對通信系統(tǒng)的干擾試驗宜與郵電部門共同協(xié)商進行，

22、測試結(jié)果需用統(tǒng)計方法 處理，測試的目的主要是確定對通信系統(tǒng)的影響，試驗時可選擇若干關(guān)鍵部位進 行測量，以校核設(shè)計和檢查施工質(zhì)量。對于接地極10km范圍內(nèi)的110kV及以上交流線路應(yīng)測量通過最靠近接地極的接地裝置流入架空地線的直流電流。對于接地極附近中性點接地的電力變壓器，應(yīng)限制經(jīng)中性點流入變壓器繞組 中的直流干擾電流小于變壓器額定電流有效值的7%。接地極投運后要測量其對地電位或電流，以便把背景測量獲得的數(shù)據(jù)與接 地 極運行后的數(shù)據(jù)進行有效的比較。投運后的結(jié)果應(yīng)滿足技術(shù)條件的要求。接地極10km范圍有鐵路時，宜檢驗地中電流對鐵路信號有無干擾。5 直流接地極運行維護接地極線路高壓直流輸電系統(tǒng)投運后，應(yīng)定期對接地極線路進行維護和檢查，維護檢查的項目及周期與該系統(tǒng)的直流輸電線路相同。電流分布運行中接地極線路和元件饋電電纜的電流應(yīng)定期進行核查，核查的周期為每兩個月或半年進行一次，周期的長短根據(jù)系統(tǒng)是否單極大地回路運行來確定。外觀檢查陸地接地極投運后要定期進行下列項目的檢