可替代直流接地极的换流站接地网设计方法及接地网技术

本发明专利技术公开了一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法及接地网。包括A、设置第一馈线电缆从阀厅接地点连接至换流站接地网；B、计算接地网导体在单极大地回路电流和双极不平衡电流下的腐蚀厚度，确定接地网导体的截面尺寸；计算获得接地网的接触电位差，若直流输电大地返回运行电流下接触电位差超过预先设置的接触电位差限值，在接触电位差超过限值的位置加设接地网导体，使接触电位差下降至接触电位差限值内；C、使用第二馈线电缆将换流站接地网的接地设备与所述换流站接地网建立连接。本发明专利技术建立的换流站接地网同时可以承担传统换流站接地网和直流接地极的功能，安全可靠，成本低、效益高。

【技术实现步骤摘要】
可替代直流接地极的换流站接地网设计方法及接地网
本专利技术涉及直流输电
，具体地说，是一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，以及这种换流站接地网。
技术介绍
直流接地极是直流输电工程的重要环节，在单极运行时作为回路的一部分直接为系统输送电力，在双极运行时钳制换流站(整流阀)中性点电位，避免两极对地电压不平衡而损害设备。我国特高压直流输电工程迅猛发展，直流接地极的选址越来越困难。在实际工程建设和施工过程中，由于征地选址等外部原因导致接地极不能如期投产，影响直流输电工程双极顺利投产，严重阻碍大容量和远距离电能输送的经济效益和社会效益。目前国内外甚少有学者、研究机构或设备厂家开展可替代直流接地极的其他接地装置的研究，对其进行研究无疑具有前瞻性和实用性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法以及换流站接地网，可以充分利用已有的换流站接地网来实现特高压直流输电工程中的直流接地极，尽可能地减少接地网的建设投资并可保证电网的安全可靠运行。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，包括：A、设置第一馈线电缆从阀厅接地点连接至换流站接地网；B、计算接地网导体在单极大地回路电流和双极不平衡电流下的腐蚀厚度，依据腐蚀厚度确定接地网导体的截面尺寸；根据换流站接地网的结构尺寸、导体截面尺寸、勘测的换流站极址土壤电阻率模型，计算获得接地网的接触电位差；若直流输电大地返回运行电流下接触电位差超过预先设置的接触电位差限值，在接触电位差超过限值的位置加设接地网导体，使接触电位差下降至接触电位差限值内；C、使用第二馈线电缆将换流站接地网的接地设备与所述换流站接地网建立连接。进一步地，所述第一馈线电缆有四根，所述第一馈线电缆的一端分别连接至换流站接地网的四个角，另一端连接阀厅接地点。进一步地，还包括：计算最大网内电势差，若在交流短路故障入地电流和直流入地电流下，最大网内电势差的叠加值超过预先设置的设备安全网内电势差限值，则在埋设二次电缆的电缆沟内敷设导电介质。进一步地，还包括：根据预先设置的设备安全网内电势差限值，结合温升情况设置单极运行允许时间限值；计算出在单极大地运行电流下的最大面电流密度Jm和接地电阻R，并进一步结合最高允许温升计算出单极允许运行时间tm，当tm小于设置的单极运行允许时间限值，在换流站接地网外围布设与换流站接地网相连的导体，并在导体附近铺设焦炭，使tm达到所需的单极允许运行时间。进一步地，在单极大地运行电流下，所述接触电位差限值为50V。进一步地，所述设备安全网内电势差限值为：二次设备承受网内电势差限值不超过2.8kV。进一步地，所述接地网单极大地运行允许时间限值为5h。进一步地，所述在埋设二次电缆的电缆沟内敷设导电介质的方法包括：在接地网横向中间和纵向中间、四周外侧网格中间增加预设条数的导电介质；再次计算最大网内电势差，若最大网内电势差叠加值仍然超过预先设置的设备安全网内电势差限值，继续在上一次增加铜带的相邻网格中间增加一组导电介质，直至接触电位差小于预先设置的设备安全网内电势差限值。进一步地，敷设在所述电缆沟内的导电介质与接地网进行电气连接，所述导电介质的截面尺寸不小于220mm2。进一步地，敷设在导体周围的焦炭截面尺寸在0.1m*0.1m～1m*1m范围内，其中，焦炭铺设时焦炭的尺寸与导体的电流密度成正比。本专利技术还提供了一种换流站接地网，包括：接地网本体、第一馈线电缆、第二馈线电缆、接地设备、导电介质，其中，所述第一馈线电缆，用于连接阀厅接地点与所述接地网本体；所述第二馈线电缆，用于连接换流站接地网的接地设备与所述接地网本体；第一计算模块，用于计算接地网导体在单极大地回路电流和双极不平衡电流下的腐蚀厚度，依据腐蚀厚度确定接地网导体的截面尺寸；第二计算模块，用于根据换流站接地网的结构尺寸、导体截面尺寸、勘测的换流站极址土壤电阻率模型，计算获得接地网的接触电位差；接地网导体，敷设在触电位差超过限值的位置并与接地网本体相连。进一步地，还包括：第三计算模块，用于计算最大网内电势差；导电介质，在交流短路故障入地电流和直流入地电流下，最大网内电势差的叠加值超过预先设置的设备安全网内电势差限值时，敷设在埋设二次电缆的电缆沟内。进一步地，还包括：第四计算模块，用于计算出在单极大地运行电流下的最大面电流密度Jm和接地电阻R，并进一步结合最高允许温升计算出单极允许运行时间tm；导体，用于当tm小于设置的单极运行允许时间限值时，布设于换流站接地网外围并与换流站接地网相连；焦炭，敷设在所述导体周围。本专利技术通过第一馈线电缆将阀厅的电流通过换流站接地网导入大地，同时通过第二馈线电缆将原换流站接地网中各设备的电流导入大地，并且根据设置的接触电位差限值来增加接地网导体，从而在建立的换流站接地网的同时可以承担传统换流站接地网和直流接地极的功能。该接地网充分利用现有接地网，并省去了直流接地极的额外征地和建设工程，同时确保了换流站内人身和设备的安全，具有明显的经济和社会效益，可用于高压直流输电工程项目。附图说明图1是本专利技术的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法的流程图。图2是本专利技术中第一馈线电缆与接地网的连接点示意图。图3是图2所示第一馈线电缆与接地网的连接点的局部放大图。图4为本专利技术实施例的接地网及其加密接地网改造示意图。图5为本专利技术实施例网内电位差计算网络节点编号图。图6为本专利技术实施例在二次电缆沟中埋设铜带的示意图。图7为本专利技术实施例的增大换流站接地网面积的示意图。图8为本专利技术实施例的给接地网边缘导体敷设焦炭床示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。专利技术人在专利技术过程中注意到：虽然直流接地极入地电流较大，但目前直流输电工程单极大地运行时间越来越短，目前主要为故障及检修情况下出现的运行方式。换流站接地网通常建立在土壤电阻率较低的地方，且具有占地面积大、导体数量多等特点，通流能力强，可以研究通过对换流站接地网的设计方法，使其同时具备流通直流电流的功能，从而替代直流接地极，取消额外的直流接地极建设，将具有显著的经济效益。目前换流站接地网的设计主要用来保证系统故障工况下的人身和设备安全，流通雷击和故障短路电流，为一、二次设备外壳等提供接地。其设计控制指标主要是接地电阻、最大短路电流下的接触电位差和跨步电位差水平。接地网设计时并没有考虑作为直流提供大电流返回通路的情况，因此若直接采用换流站接地网代替接地极双极运行将带来许多问题。此外，替代直流接地极情况下，在单极运行时，会有强大的直流电流经接地极注入接地网，两极运行时，接地网中会长期流过不平衡电流。直流电流经接地网流散时，不仅引起极址地电位升高，出现直流情况下的跨步电位差、接触电位差、土壤发热等问题，处于接地极电流场范围内的中性点接地变压器将发生直流偏磁，影响电网的安全运行。同时，埋地接地网导体也将因直流入侵而遭受一定程度的腐蚀。因此，需要科学地设计接地网，保证出现上述问题不致影响系统安全运行，不致威胁人畜安全以及接地网周围电气设施、地下金属管道设施安全运行等，与此同时，尽可能地减少接地网的建本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，包括：A、设置第一馈线电缆从阀厅接地点连接至换流站接地网；B、计算接地网导体在单极大地回路电流和双极不平衡电流下的腐蚀厚度，依据腐蚀厚度确定接地网导体的截面尺寸；根据换流站接地网的结构尺寸、导体截面尺寸、勘测的换流站极址土壤电阻率模型，计算获得接地网的接触电位差；若直流输电大地返回运行电流下接触电位差超过预先设置的接触电位差限值，在接触电位差超过限值的位置加设接地网导体，使接触电位差下降至接触电位差限值内；C、使用第二馈线电缆将换流站接地网的接地设备与所述换流站接地网建立连接。

【技术特征摘要】
1.一种可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，包括：A、设置第一馈线电缆从阀厅接地点连接至换流站接地网；B、计算接地网导体在单极大地回路电流和双极不平衡电流下的腐蚀厚度，依据腐蚀厚度确定接地网导体的截面尺寸；根据换流站接地网的结构尺寸、导体截面尺寸、勘测的换流站极址土壤电阻率模型，计算获得接地网的接触电位差；若直流输电大地返回运行电流下接触电位差超过预先设置的接触电位差限值，在接触电位差超过限值的位置加设接地网导体，使接触电位差下降至接触电位差限值内；C、使用第二馈线电缆将换流站接地网的接地设备与所述换流站接地网建立连接。2.如权利要求1所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，所述第一馈线电缆有四根，所述第一馈线电缆的一端分别连接至换流站接地网的四个角，另一端连接阀厅接地点。3.如权利要求1所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，还包括：计算最大网内电势差，若在交流短路故障入地电流和直流入地电流下，最大网内电势差的叠加值超过预先设置的设备安全网内电势差限值，则在埋设二次电缆的电缆沟内敷设导电介质。4.如权利要求1所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，还包括：根据预先设置的设备安全网内电势差限值，结合温升情况设置单极运行允许时间限值；计算出在单极大地运行电流下的最大面电流密度Jm和接地电阻R，并进一步结合最高允许温升计算出单极允许运行时间tm，当tm小于设置的单极运行允许时间限值，在换流站接地网外围布设与换流站接地网相连的导体，并在导体附近铺设焦炭，使tm达到所需的单极允许运行时间。5.如权利要求1所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，在单极大地运行电流下，所述接触电位差限值为50V。6.如权利要求3或4所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，所述设备安全网内电势差限值为：二次设备承受网内电势差限值不超过2.8kV。7.如权利要求4所述的可替代直流接地极的换流站接地网设计方法，其特征在于，所述接地网单极大地运行允许时间限值为5h。8.如权利要求3所述的可替代...

【专利技术属性】
技术研发人员：童雪芳，董晓辉，谭波，谢惠藩，潘卓洪，王湘汉，何慧雯，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，中国南方电网有限责任公司，武汉大学，
类型：发明
国别省市：北京,11