±1100kV特高壓南陽(yáng)換流站直流接地極型式淺談

（1國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司通遼供電公司，內(nèi)蒙古 通遼 028000;

2國(guó)網(wǎng)內(nèi)蒙古東部電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院，呼和浩特 010020）

摘 要：為落實(shí)“一帶一路”戰(zhàn)略，推進(jìn)跨境電力與輸電通道建設(shè)，±1100kV哈薩克斯坦—南陽(yáng)特高壓直流輸電項(xiàng)目正在依法有序可研推進(jìn)，直流接地極是直流輸電工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容，本文針對(duì)特高壓南陽(yáng)換流站的接地極型式級(jí)特點(diǎn)進(jìn)行分析，為整體直流輸電工程接地極設(shè)計(jì)提供有效的參考。

關(guān)鍵詞：換流站;接地極型式;多圓環(huán)電極

1 引言

為落實(shí)“一帶一路”戰(zhàn)略，推進(jìn)跨境電力與輸電通道建設(shè)，積極開(kāi)展區(qū)域電網(wǎng)升級(jí)合作，為能源電力行業(yè)帶來(lái)了難得的發(fā)展新機(jī)遇。國(guó)家電網(wǎng)公司在特高壓和智能電網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新，以能源電力基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)互通為落腳點(diǎn)，構(gòu)建以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架輸送新型清潔能源為主導(dǎo)的全球能源互聯(lián)網(wǎng)。±1100kV哈薩克斯坦—南陽(yáng)特高壓直流輸電項(xiàng)目正在依法有序可研推進(jìn)，南陽(yáng)換流站直流接地極是此工程工程設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2 接地極布置型式及其特點(diǎn)

接地極通常采用垂直方式或水平方式埋設(shè)，后者也稱溝型電極形式。垂直電極底端埋深一般為數(shù)十米，因此其最大的優(yōu)點(diǎn)是占地少;由于可將接地電流導(dǎo)入地層深處，所以對(duì)周邊環(huán)境的影響也比較小;但其端部入地溢流密度比較高，產(chǎn)生的電離氣體很難排出，另外，由于子電極之間相互封閉獨(dú)立，需要用匯流導(dǎo)線將各個(gè)電極連接起來(lái)，增加了匯流導(dǎo)線的難度，因此垂直型敷設(shè)電極的主要缺點(diǎn)是局部電流密度大，電極腐蝕嚴(yán)重，施工較困難[1]。

水平直埋型電極埋設(shè)深度一般僅為幾米，施工較方便，造價(jià)低，非常適用于極址表層土壤電阻率較低，場(chǎng)平寬廣且地形平坦的地形。例如常用的直線形、星形和環(huán)形電極敷設(shè)布置方式，其特點(diǎn)如下：

（1）直線形電極。水平直線電極基本適合于地域狹長(zhǎng)的地形，在布置靈活，可以分段或分支同時(shí)運(yùn)行，廣泛應(yīng)用;缺點(diǎn)是接地極體上溢流密度分布不均勻，入地端部電流密度較大。同時(shí)為了克服端部電流過(guò)大的缺點(diǎn)，從而可以獲得較為均勻的電流密度[2]。

（2）星形電極。星形電極很形象，一般來(lái)說(shuō)有三到五個(gè)分支，因?yàn)榉直劭梢匝由斓礁鞣N類型的土壤分層或深層中，能夠充分利用選用極址的低電阻率區(qū)，從而接觸到較低的接地電阻。缺點(diǎn)是分臂之間的屏蔽作用較強(qiáng)，利用率系數(shù)小，電流分布不均勻，所以除丘陵地區(qū)或者土壤電阻率變化較大極址外，一般不常用。

（3）環(huán)形電極。對(duì)稱性好，且單位長(zhǎng)度流入地電流均勻，不出現(xiàn)局部電流密度過(guò)大和跨步電壓過(guò)高情況。在同等條件下，電極長(zhǎng)度尺寸較短，經(jīng)濟(jì)性好，而且運(yùn)行電氣性能好，因此廣泛應(yīng)用。

3 多圓環(huán)電極的埋深優(yōu)化特點(diǎn)

通過(guò)對(duì)環(huán)形電極非等深布置對(duì)各種運(yùn)行參數(shù)的影響分析認(rèn)為，在不均勻土壤中，雙環(huán)電極采用非等深埋敷設(shè)布置，對(duì)最大跨步電壓、整體接地電阻和溢流密度的影響極小，此布置方式是完全可行的。另外，通過(guò)計(jì)算，若土壤表層電阻率較低，電極型式采用標(biāo)準(zhǔn)三圓環(huán)非等深布置，不僅可滿足各種參數(shù)要求，而且較等深布置還將獲得更好的經(jīng)濟(jì)性[3]。

4 南陽(yáng)換流站接地極型式分析

4.1 極址簡(jiǎn)介及電極型式選擇

河南省方城縣趙河極址和廣陽(yáng)極址是目前推薦的接地極極址，其中趙河鎮(zhèn)極址地貌屬疊錯(cuò)式盆地，呈東西展布，南北長(zhǎng)約2.7km，東西寬約1.3km，四通一平難度小，高差一般小于2m，電氣性能：3.1層深m ＼20.0/Ωm 、∞層深m ＼850.0/Ωm;廣陽(yáng)極址區(qū)域地勢(shì)開(kāi)闊，地形也比較平坦，可用地范圍南北約600m，東西約1000m，電氣性能：5.0層深m ＼90.0/Ωm 、∞層深m ＼734.5/Ωm。

從采集的極址的電性數(shù)據(jù)來(lái)看，土壤表面覆蓋層土壤電阻率差異性較大，而1.5m以下層土壤電阻率卻相對(duì)較高，因此原則上排除了采用側(cè)臥式或直接1.5m下，敷設(shè)垂直型電極型式的可能，另外，從兩個(gè)擬選極址的地形來(lái)看，四平一通難度較小，初步設(shè)計(jì)均滿足圓環(huán)型電極敷設(shè)條件，所以，特高壓南陽(yáng)換流站接地極型式建議為標(biāo)準(zhǔn)多環(huán)電極水平敷設(shè)方式。

4.2 選址可行性分析

對(duì)于初選推薦的標(biāo)準(zhǔn)三圓環(huán)電極等深布置型式;趙河鎮(zhèn)極址環(huán)徑分別是500m，380m和290m;廣陽(yáng)極址為360m，250m，170m，埋深均為3m。從最大跨步電壓和最大接觸電勢(shì)的電氣看，趙河鎮(zhèn)極址能夠滿足接地系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但是惡劣天氣安全措施裕量較小，而廣陽(yáng)極址在目前條件下不滿足系統(tǒng)正常運(yùn)行要求。

4.3 極址接地改進(jìn)措施

對(duì)趙河鎮(zhèn)極址可增加電極入地敷設(shè)結(jié)構(gòu)尺寸后，并采用非等深敷設(shè)布置;假如，將園環(huán)徑增大為450m，370m，和270m，外環(huán)尺寸保持2.5m埋深不變，內(nèi)環(huán)和中環(huán)埋深為2m。通過(guò)仿真計(jì)算可知，地網(wǎng)接地電阻降為0.19Ω，最大跨步電壓降為4.5V，最大電流入地密度降到0.9A/m;而開(kāi)挖土方量加了極少，雖然焦炭和電極長(zhǎng)度有所增加，但是安全裕度提高了。

對(duì)廣陽(yáng)極址由于其扁條型的特點(diǎn)，由于地理位置原因，不能增加尺寸，只能采用非標(biāo)準(zhǔn)環(huán)形電極敷設(shè)型式，由于極址土壤電阻率需要有降低措施，工作量很大。

5 總結(jié)

通過(guò)對(duì)接地極型式及特點(diǎn)分析，對(duì)多圓環(huán)電極的埋深優(yōu)化在現(xiàn)有的極址條件下，均可滿足運(yùn)行參數(shù)，具有很大的可行性，同時(shí)換流逆變站推薦的趙河鎮(zhèn)、廣陽(yáng)鎮(zhèn)極址，采用標(biāo)準(zhǔn)三圓環(huán)型式接地極型式，在滿足各種技術(shù)參數(shù)要求條件下，假如適當(dāng)增加尺寸后用標(biāo)準(zhǔn)三圓環(huán)非等深敷設(shè)布置，趙河鎮(zhèn)接地極址具有較大的安全裕量，更有利于直流系統(tǒng)穩(wěn)定的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張勁松. 廣東地區(qū)換流站采用共用接地極的設(shè)想[J]. 廣東電力，2005，18（4）

[2] 田秋松，郭果等.特高壓變壓器冷卻器防塵降溫方式研究[J]. 河南電力， 2014，01（4），21-22

[3] 田秋松，張健毅等. 特高壓電網(wǎng)110kV并聯(lián)電容器組的配置和投切[J]. 華東電力， 2013，01（4），38-42

作者簡(jiǎn)介：包力（1984-），男，工程師，主要從事電網(wǎng)規(guī)劃調(diào)度運(yùn)行管理工作