20140323 换流站接地极方案选型简介(魏德军)a

西南电力设计院中国电力工程顾问集团西南电力设计院二○一四年三月换流站接地极方案选型（西南院：魏德军13980529968）、直流接地极简介（作用、特点、设计的主要原则、组成、类型、电极尺寸、材料、对周围环境和设施的影响及防护、施工、检查、运维）2、永仁换流站接地极可研设计情况（系统条件、技术要求、极址选择、推荐极址、极坏布置方案、电极尺寸、材料、对周围环境和设施的影响及防护、工程量等）、直流接地极简介1.1直流输电系统简介、接地极的作用和特点1.2接地极的作用1）钳制电位;2）将系统电流导入大地。、接地极的作用和特点1.3接地极的工作特点1）单极单线两端接地：长期工作电流2）双极双线两端接地：（1）单极金属回路时，无电流；（2）双极平衡时，电流很小（长期）；（3）双极不平衡时，电流较大（一般时间不长，但本工程长）；（4）单极大地回路时，工作电流（时间短）。、接地极的主要设计原则2.1设计依据的主要规程1）《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定》（DL/T5224－2005）（目前正在修订）；2）《高压直流接地极技术导则》（DL/T437－2012）；3）《Generalguidelinesforthedesignofgroundelectrodesforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)links》（高压直流接地极设计通用技术导则）（IEC/TS62344）（2013－011.0版）；、接地极的主要设计原则2.2主要设计原则1）满足系统条件要求；2）满足相关技术标准要求；3）对周围环境和施设影响尽量小。、接地极的组成及类型3.1接地极的组成接地极主要由电极、导流系统及辅助设施等组成。、接地极的组成及类型3.1接地极的组成引流井检测井渗水井、接地极的组成及类型、接地极的组成及类型3.2接地极的类型1）大的分类（1）陆地接地极、海洋接地极、海岸接地极（当然，我们内陆地区只能建设陆地接地极）。（2）单体接地极、分体接地极。、接地极的组成及类型3.2接地极的类型1）大的分类（3）普通接地极、紧凑型接地极。、接地极的组成及类型3.2接地极的类型1）大的分类（4）独立接地极、共用接地极。、接地极的组成及类型3.2接地极的类型2）陆地接地极的分类水平浅埋、垂直深埋两类。、接地极的组成及类型3.2接地极的类型2）陆地接地极环形线形、接地极的组成及类型顺州马街饿玛龙恩巡龙永河刘官屯武屯以往工程极坏布置实例、电极布置、尺寸及材料4.1电极的布置方案电极的布置方案的选择主要取决于系统条件、技术要求、场地的地形地貌、土层结构、地下水位、相关设施等情况，尽量便于电流导入大地，因地制宜地进行选择。、电极布置、尺寸及材料4.2电极的尺寸1）水平浅埋接地极的主要尺寸2）垂直接地极3）影响电极尺寸的主要因素、电极布置、尺寸及材料4.3电极材料1）馈电棒2）填充物、对周围设施的影响及防护5.1概述1）电效应（跨步电压、接触电势、转移电势2）热效应（温升）3）电化学效应（电腐蚀、气体）、对周围设施的影响及防护5.2对变压器的影响及防护1）不良影响噪声增加、损耗增大、温度升高。2）措施(1）调整接地点位置；（2）提高变压器耐受能力；(3）加装电阻、电容隔离装置、注入反向直流。、对周围设施的影响及防护5.3对电力线的影响及防护1）不良影响接地射线、基础，电腐蚀影响。2）措施（1）将地线绝缘；（2）基础对地和杆塔对基础绝缘，即意味着改线；（3）采用牺牲阳极接地模块保护杆塔基础；（4）加粗杆塔的接地射线。3）实例、对周围设施的影响及防护5.4对地下金属设施的影响及防护1）不良影响电腐蚀影响2）措施（1）改迁金属管线路径；（2）不绝缘构件：加装阳极、增加厚度、更换材料等措施。（4）绝缘管线：加装或增加阳极数量、加强绝缘、分段绝缘、加装或调整强制电流阴极保护、减小绝缘段长度、更换材料等措施。、对周围设施的影响及防护5.5对房屋的间距DL/T5224-2005第7.1.4条规定，接地极应避免穿越建筑物，其正上方与地面建筑物的距离宜不小于20m。、施工、试验及运维6.1施工1）主要施工内容土方开挖，馈电棒及电缆焊接，焦炭、馈电棒、电缆敷设，中间验收、辅助设施，阻波器、进站道路等。2）基本要求（1）设计文件；（2）施工及验收规程；（3）隐蔽项目，必须进行中间检测；（4）对周围环境影响小，处理好与相关各方尤其是当地居民、人民政府的关系。、施工、试验及运维6.2试验（1）外观检查；（2）入地电流及分布、接地电阻、电位分布、电位梯度、跨步电压、接触电势、转移电势；（3）土壤温升。、施工、试验及运维6.3运行维护的主要内容1）外观检查；2）电缆电流、土壤温度、湿度等。3）局部开挖检查；4）科普宣传。永仁换流站接地极工程(可研)7.1系统条件1）额定电流：3000A；2）最大过负荷电流（2h）：3300A（1.1倍额定电流）；3）最大瞬时电流（3s）：4200A（1.4倍额定电流）；4）在额定电流情况下的最长持续运行时间：30天；5）运行寿命：40年；6）正常不平衡运行安.时数：前10年5222kV.h/a，后30年1656kV.h/a。永仁换流站接地极工程(可研)7.2主要技术要求1）最高允许温度：83.4℃（海拔1620m）；2）地面最大允许跨步电压：按7.42＋0.0318×s计算；3）接触电势：按跨步电压限值考虑；4）转移电势：额定电流情况下不大于60V；5）最大允许电流密度：0.5A/m2；）满足系统条件及技术要求，安全可靠、经济合理、对环境影响小；2）场地开阔、平坦、稳定，土壤电阻率低、热性能好；3）与换流站的距离不小于10km，与变电站、输电线路、地下金属管线、铁路等相关设施保持足够距离；4）尽量远离城市和人口稠密的乡镇，极址区域房屋少；6）接地极线路尽量短，走线方便；7）交通方便，施工和运行维护方便。7永仁换流站接地极工程(可研)极址比较根据前述主要原则，对距换流站约150km左右区域进行了极址选择，共选出28个可能极址点，其中，武屯、七街、顺州三个极址点自身条件相对较好，而作进一步的比较。7永仁换流站接地极工程(可研)永仁换流站接地极工程(可研)顺州极址七街极址武屯极址永仁换流站接地极工程(可研)武屯极址七街极址顺州极址距换流站直线距离（km）5258116接地极线路长度（km）64.567134地形地貌地形较平整，可用面积不大，地下水位较底，主要为旱地，主要种植桑树、葡萄，周围房屋密集，距石羊中学约150m地形平坦，可用面积大，高差小，均为水田，周围房屋密集地形平坦、开阔，可用面积大，高差小，均为水田，距周围房屋远海拔高度（m）162018702195拆迁房屋（m2）10000场内设施110kV线、水管、金属葡萄架、机耕道、水渠、河流、10kV、弱电线等金属输水管（500）、机耕道、水渠、河流、10kV线、弱电线等机耕道、水渠对其它大型设施的影响500kV黄仁线埋地光缆、110kV线无布置方式及环长长环异形双环圆形布置双环圆形布置接地极和极线投资差(万元)0+2291+5631注：其它条件各极址基本相同。永仁换流站接地极工程(可研)可见：武屯极址虽然场地不大、设施较多、地下水位较低，但土壤电阻率低，满足工程系统和技术条件要求，接地极线路短，投资省，相关部门同意，故本阶段推荐采用武屯极址。武屯极址位于大姚县石羊镇，距永仁换流站山背后站址直线距离52km，距龙泉站址直线距离91km，距其西北侧石羊镇政府所在地约4km，距其东南侧大姚县县城约23km，距其南侧姚安县城区约38km。区域内以旱地为主，部分为水田，主要种植桑树、葡萄，部分种植小麦、油菜、大豆、水稻，区内田间道路、灌溉渠纵横交错。110kV渔大线和两条输水管（水泥、塑料）穿越。500kV黄仁I、II线相距约2km。永仁换流站接地极工程(可研)由南向北看石羊中学永仁换流站接地极工程(可研)由北向南看桑树、110kV电力线永仁换流站接地极工程(可研)永仁换流站接地极工程(可研)根据地形地貌、土层结构、地下水位、田间道路、河流、水管、公路及周围房屋、学校等情况，电极推荐采用水平浅埋方式，极环长环异形布置。其中，极环长边约930m，短边约300m～345m，环长约2300m，埋深约4.5m，西南角距学校约150m，东侧距公路大于50m，极环在穿越南大河处开端，极环避开110kV渔大线的塔位。永仁换流站接地极工程(可研)）110kV渔大线：该电力线穿越极址北部区域，其中2基塔（水泥杆）位于极环附近。根据规程，需对2km内的杆塔采取基础绝缘的防护措施，对5km内的杆塔采取加粗接地装置接地射线、加装接地模块等措施。根据其它工程专题研究成果，接地极对电力线的实际影响并没有规程规定的严重。为此，建议针对本工程具体大地电特性参数、系统条件，开展专题研究工作，以确保本工程建设顺利进行和节省投资，确保110kV电力线的安全运行。7永仁换流站接地极工程(可研)）输水管：极址中间南大河东侧有2条埋地水管，一条为水泥管（直径约300mm），一条为塑料管（直径200mm）。没有电腐蚀影响，不需采取防腐措施，但在接地极施工时，需采取临时保护措施，以免影响其正常供水。3）供水支线钢管：拟更换为非金属管。4）10kV电力线：施工对其杆子有影响时，作局部移动即可。5）架空弱电线路：不同接地点的电位差可能超过60V，拟采取加装或改造接地体的防护措施加以处理。7永仁换流站接地极工程(可研)）葡萄架（钢丝）：改为非金属线。7）500kV黄仁Ⅰ、Ⅱ线：相距约约2km，拟对