向家坝换流站共用接地极研究

1、vol. 28 no. 6jun. 2007电力建设electric power con stxuction向家坝换流站共用接地极研究黎亮)蔡上2,聂国一2交通大孚.成,610031: 2.西帽电力设计院.成都市,610021)摘 要通过对多回直流共用接地极的前期研究，结合向家坝一上海1500 kv特高压直流输电工程，向家 坝送端将陆续建成3个换流站的实际情况，对于建设共用接地极的方案、建设方式进行多方而的分析论证。 考虑共用接地极的共用方案、建设共用接地极的先后顺序,提出共用接地极可以减少工程投资和接地极选址 的雄度，减轻对环境的影响。建议采用2个换流站共用一个接地极、另一个换流站建设独正接

2、地极的共 用接地极方式，井同时论证了今后将2个接地极连接组成联合接地极和3站共用接地极的可能性。关键词高压直流输电 接地 向家坝换流站 共用接地极中图分类号:tm 732文献标识码：b文章编号:1000-7229 (2007) 06-0017-03r esearch on the com in on g round e lectrade ofx iangjiabaconverterstationliliangljca ishang2,n ie g uo-yf(i .southwest jiftotnng u n wersity, chwgdii 610031, c h iia; 2. sout

3、iweste lecuic pwerl) esign institute, chfngdu 610021, cha bstract based on pn?-studiesorcana】 ground ek>cudde h multi-ciicuitdc lines, and cc®bined with the feet that thiveconvenerstatxms w illbebuilthx iangjiaba side in thex fangjbba shanghai dsookv uh vdc pcracrtransi isskxi propct extensi

4、ve analyses and aikuffl entations in the sdicni cs and consmiction m etfiodsofcca m on ground cbcuvde have been coiductod. ccnsidcrrig lhe schwn e and older of <x» m on giound clccttodc ccnsmictiin, dieauthois suggest oiatcortnion ground etectnxle can reduce enghoeringii iiin ize difl)cullk?

5、s in ground elecutxie sitesehcticn. and alkn*iaie envinxim ental in pact and a 2+1 "ooramon ginund elecurxie scheae that twooutof the thiw ocnverter stations aaip one giuund electrode, while the th nd one has independctit ground elec nude is piuposwi. in thenean tine, the feasibility of foim hg

6、 canbiied ground chctiudc by connecting tjroground ek?ctiddcs and sharing giuund ing doctiudeam ong three stiitiansan? also discussed.fk cxwunsl ii vdc pcwetnine i»>k)n;gruinding:x kuigiiibiiconvcrtci sliiuonmongiwndckcuudc收稿日期：2006-12-22册蜘嗥（堀输闻朝堆帝t i .果刷河控枷典.allrighlwgicd. hltp：avv .ciiki.：

7、ici0引言向家坝一上海4800 kv特高压直流输电工程传 输容量为6 400 m w o直流接地极在直流系统中起到 连接大地回路的作用，除了满足各种运行工况外，还 应尽可能消除对环境的影响。共用接地极在国际i: 是有应用先例的，在云广特高压宜流输电工程中，对 共用接地极研究得出的结论为：2个双极直流输电 系统换流站采用共用接地极方式在技术上是可行 的。采用共用接地极方式，减少了占地、节约了投资, 有利于接地极建设、维护，具有明显的经济效益1共用接地极技术经济分析1.1共用1个接地极（址）技术分析对丁多换流站（这里以2个为例）共用1个接 地极，如图1所示。换流站11和站21分别隶属于2 个不同

8、的双极运行系统，接地极和第1个换流站同 时建设，第2个换流站建设时不再建设新的接地图1 2换流站共用1个瑶地极 极，而是通过引线将换流站与接地极连接起来，形成 2个换流站共用1个接地极的情形。多换流站共用接 地极有以下儿种运行方式：1.1.1 2站对称双极运行此运行工况下，流过接地极的电流irln+lin- l2+i2l以ro,中性点电位漂移vg 接地极电位升 vc0o因此相当于西独立双极系统运行。1.1.2 站双极运行，另站以单极大地返i可方式 运行此工况相当于1个换流站单极运行。对于图1, 假设换流站11正极运行，换流站21双极运行，那么 好“中性点电位漂移v* &*虹,接地极电位

9、升 vmie式中r。为接地极电阻，幻为接地极线路 电阻（以下同）。1.1.3 2站异极性单极大地返恒1方式运行假设换流站11正极运行，换流站21负极运行， 那么系统变成2站异极性单极运行。此时，流过接地 极的电流 s川 中性点电位漂移v广加却）&广 接地极电位升v.rrjn-uo当时，相当于 构成了一个新的对称双极系统在运行。1.1.4 2站同极性单极大地返回方式运行假设换流站11正极运行，换流站21亦正极运行， 那么系统变成2站同极性单极运行。当2站同极性单 极运行时，流过接地极的电流中性点电位 漂移v0=幻+r）（/ w接地极电位升v0=r g » 此运行工况对环境的影响

10、最大，应尽量防止。实际上，出现同极性单极大地返回方式运行的 概率可以控制在1f.常小的范围内。单极大地返回方 式发生在以下工况：（1）建设初期利用先建成的一极单极运行,双极 直流输电系统往往是先建成一极，日后再建成另一 极，这个期间为单极运行。（2）-极检修，另一极单极运行。当一极检修 时，另极可采用单极大地返【可方式运行。由于检修 的时间和极性属可控制因素，因此出现同极性单 极大地返回方式运行是完全可以防止的。（3）极出现故障，另一极单极运行。为保证系 统稳定，往往要求另一健全极能继续运行。系统出 现故障属于不可控因素，因此直流输电系统将不可 防止地出现单极大地返回方式。以上工况中，（1）.

11、（2）的极性均可人为控制，尽 量防止出现2站同极性单极大地返回的运行方式。 对于t.况（3）,据统计，1个双极宜流输电系统出现 1极故障停运的年时间概率一般不到1% （1极年故 率50% °这样，2换流站同时出现同极性运行的概 率25% ,每年2换流站同时山现同极性运行的时间 只有约0.22 h,时间是短暂的，对环境的的响是非常 有限的。即使出现2换流站同极性运行.并且如果 对环境的影响大到不能接受，直流输电系统能够在 20 min内转换用金属回路运行。综上所述，实现多换流站共用接地极在技术上 是成立的。除同极性单极运行工况可能在极短时间 内对环境的影响较严重外，其他儿种运行情况下，

12、流 过接地极的电流、换流站中性点电位漂移和接地极 电位升与八站一极”直流系统运行情况是根本相同 的。此外，多换流站共用接地极异极性单极运行，可 大大减轻其至消除接地极电流对环境的影响，这是 共用接地极重要优点之一。1.2共用1个接地极（址）经济分析2换流站共用1个接地极（址）对接地极占地面 积和尺寸影响不大，工程量增加不多，较八站一极” 接线，可减少1个接地极仇d,参照国内已建极址， 其造价在3 000-5 0（）（）万元，少建1个接地极（址）, 即可节省投资数t万元，经济效益明显。2向家坝换流站共用接地极的共用方式分析根据系统炼!划，向家坝（夏龙）、溪洛渡左（凤 仪）、溪洛渡右（罗场）3座曲

13、ookv立流换流站分别 于20xx年.20xx年.20xx年建成可能有3个换流 站分别使用3个接地极（即1 + 1 + 1”方案，简称不共 用方案）和使用共用接地极的共用方案o共用方案中又可以分为采用某2个换流站共用 1个接地极另个换流站单独使用1个接地极的配 罚方案（即2+1”方案）和3个换流站共用1个接地 极的配置方案（即3+0”方案）。2.1不共用方案不共用方案需独立建设3个接地极，优点是设 计、建设较简单，运行、管理较容易。缺点是投资大、 极址选择困难、对环境影响大。如果儿个接地极极址 相隔不远，同样存在相互影响工程送端地处宜宾地区，属于四川西南部的山 地、丘陵地貌，根本没有平原可以利

14、用，山间平坝往 往又是房屋、设施密集区，地下矿产资源丰富，盐矿、 煤矿分布广泛，接地极选择十分困难。按照系统规划，在不大的范围内将建设3个 换流站，要分别针对每个换流站选择接地极就 需要3个独立接地极，这使接地极选址更加困 雄，资源浪费也较为严重。因此，此方案可不予2+1方案3*0方案备注持埃电流a4 0004 000短时景大电流a8 0008 000控制跨步电压不平衡电流a1080极址数欣21灵活、扩展性用弟.极址关运行可级性好.2极址可系到3条白流以联合后做线路的正常为联合极址运行v 1994-20xx chilli! /uudijni!u journal eleuironic publi

15、shing house. all rights reserved.2.2 z+1”方案该方案减少了 1个极址，极址利用率较高，节约 了工程投资，此方式的典梨运行工况组合如表1。表12+1"方案各种运行工况电液情况 a直流1宜流2其用接地极 流入电流双极平08 40双 iktw4080单极大地运行4 000双 w t ift 40 040单极大地强送4 400双极平衡404 440单极大堆运行4 000故障v；单极 大地运行4 0008 000单极大地运行4 000双极不平街运行4 000+不y衡电流2.3 3+0”方案该方案减少了 2个极址，极址利用率最高，投资 最小，采用此方式的典

16、型运行工况组合如表2。表2w0”方案各种运行工况电流情况 ajtifi 1f诚2fan 3共用接地极流入电流双极平衡40琪极平衡40双做平衡40120单极大地运行4 000双极平衡4。双极平衡404 080单极大地强送4 000双极平街40双极t-ft 404 480单极大地运行4 000故源后触极大地送行4 000双极平衡408 040单极大地运行4 000双极不平衡40双极平衡404 040十不 平街电流单极大地弦行4 000故源后单极大地运行4 000同左12 000由于在单极大地运行时，另2回线路同时在同 极性侧产生故障的儿率极小，此工况可不考虑。2.4共用接地极方式比拟（见表3）山表

17、3可见，采用3站共用接地极方式的可靠表3 81”与3。0'力案比拟 性稍差，接地极故障时会对3条线路造成影响，但2 者的边界条件根本相同。采用z+1”方案节约了 1个极址，共极极址可 以直接建设成共用接地极.共用接地极也可以号虑 3站共用，独立接地极可以成为备用接地极，也可以 和共用接地极一同组成联合接地极，运行、建设方式 十分灵活，故2+1为案最优。2.5共用接地极建设方式比选推荐采用2h'力案后，考虑凡种工程建设方式: （1）先建设独立接地极、再建设共用接地极；（2）先建 共用接地极、再建设独立接地极；（3）建设2个独立接 地极，再将其中1个独立接地极扩展为共用接地极。由表

18、1可以看出，由于凡个换流站处于不同期建 设,共用接地极同独立接地极比拟，共用接地极的持续 电流时间加倍，校核跨步电压的短时电流增大。对丁接 地极本体设计来说，送端接地极多以阴极运行为主，此 时阴极电腐蚀量很小，工程上可以忽略。由于短时电流 增加，需对跨步电压进行校核,如不满足条件，适汽增加 极环本体工程时经估算，大致增加本体工程届2依左右。综合建议方式（1）和（2）,可见：建设共用、独立 接地极，对一次性投资影响不是很大。如采用建设方 式（3）,那么需要增加的极环长度长，投资增加较多。建设方式和的投资根本想当，但由于本工 程接地极与3个不同期建设的换流站相配套，这2个 建设方案的区别在于:如果先建成共用接地极，第i个 换流站可以采用其他接地，第2个换流站既可以用这 个接地极接地，也可以建设独立接地极接地;第3个换 流站那么根据第2个换流站的情况接入相应的接地极， 甚至也可能将独立接地极和共用接地极连接成为联合 接地极,3站h