DL/T 5224-2014 高压直流输电大地返回系统设计技术规程

专用

人人文库

中华人民共和国电力行业标准

高压直流输电大地返回系统

设计技术规程

TechnicalcodefordesignofHVDCearthreturnsystem

DL/T5224—2014

代替

DL/T5224—2005专用

主编部门电力规划设计总院

:

批准部门国家能源局

:

施行日期年月日

:2014111

人人文库

中国计划出版社

2014北京

中华人民共和国电力行业标准

高压直流输电大地返回系统

设计技术规程

DL/T5224—2014

代替

DL/T5224—2005专用

☆

中国计划出版社出版

网址

:

地址北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

:11C3

邮政编码电话发行部

:100038:（010）63906433（）

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印张千字

850mm×1168mm1/324.625114

年月第版年月第次印刷

20141012014101

印数册

1—5000

☆

人人文库统一书号

:1580242·423

定价元

:42.00

版权所有侵权必究

侵权举报电话

:（010）63906404

如有印装质量问题请寄本社出版部调换

，

国家能源局

公告

2014年第4号

按照国家能源局关于印发能源领域行业标准化管理办法

《〈

试行及实施细则的通知国能局科技号的规定经

（）〉》（〔2009〕52），

审查国家能源局批准核电厂核岛机械设备材料理化检验方法

，《专用》

等项行业标准见附件其中能源标准项和电力标

164（），（NB）158

准项现予以发布

（DL）6，。

附件行业标准目录

:

国家能源局

2014年6月29日

附件：

行业标准目录

序号标准编号人人文库标准名称代替标准采标号批准日期实施日期

……

高压直流输电大地

DL/T返回系统设计技术DL/T

1592014-06-292014-11-01

5224—2014规程5224—2005

……

前言

根据国家能源局关于下达年第一批能源领域行业标准

《2010

制修订计划的通知国能科技号的要求标准编制

（）》（〔2010〕320），

组经广泛调查研究认真总结了国内外高压直流输电换流站接地

，

极工程的设计经验并在广泛征求意见的基础上对原高压直流

，，《

输电大地返回运行系统设计技术规定进行修

》DL/T5224—2005

订

。

本标准共章和个附录主要内容包括总则术语和符号

109，，，

系统和技术条件接地极址电极形式及布置形状电极尺寸接地

，，专用，，

极材料导流系统及辅助设施对附近设施的影响及防护接地极

，，，

线路等

。

本次修订的主要内容是

:

对设计条件作了部分调整

1.。

增加了有关共用接地极的设计原则和设计方法

2.。

近几年来接地极新技术发展很快出现了诸如分体式接

3.，，

地极紧凑型接地极垂直型接地极等一系列接地极新技术这些

、、。

新技术在本次标准修订中予以体现

。

在附录中增加了接地极电场和温度场的分析计算方法常

4.、

见土壤岩石物理参数接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响计

（）、

算方法流过接地极附近交流变压器中性点的直流电流计算方法人人文库

、。

此外考虑到本标准的专业特殊性还在附录中增加了试验项

，，

目及其方法和运行维护条款分别见附录和附录

，HJ。

本标准自实施之日起代替高压直流输电大地返回运行系统

，《

设计技术规定

》DL/T5224—2005。

本标准由国家能源局负责管理由电力规划设计总院提出由

，，

·1·

能源行业电网设计标准化技术委员会负责日常管理由中国电力

，

工程顾问集团中南电力设计院负责具体技术内容的解释执行过

。

程中如有意见或建议请寄送电力规划设计总院地址北京市西

，（:

城区安德路号邮政编码

65，:100120）。

本标准主编单位主要起草人和主要审查人员

、:

主编单位：中国电力工程顾问集团中南电力设计院

主要起草人：曾连生梁言桥江卫华彭开军王光平

黄玲谢龙杨金根谢国恩龚永光

曾静张先伟王伟刚戚乐

主要审查人：李宝金种芝艺尚涛王盾方静

邓长红周健董晓辉纪新元俞正

李学鹏魏德军张涛徐迪张劲松

专用

人人文库

·2·

目次

总则…………………

1（1）

术语和符号………………

2（2）

术语……………………

2.1（2）

符号……………………

2.2（5）

系统和技术条件…………

3（7）

系统条件………………

3.1（7）

技术条件………………

3.2（9）

接地极址…………………

4专用（12）

极址选择………………

4.1（12）

土壤参数测定……………

4.2（13）

设计取值………………

4.3（14）

电极形式及布置形状……

5（15）

电极形式………………

5.1（15）

电极结构及其布置………

5.2（16）

电极尺寸…………………

6（19）

接地极材料………………

7（22）

导流系统及辅助设施……

8（24）

导流系统的接线布置及其参数……………

8.1人人文库（24）

连接及防护……………

8.2（25）

辅助设施………………

8.3（26）

对附近设施的影响及防护………………

9（28）

地下金属构件……………

9.1（28）

电力变压器……………

9.2（28）

接地极线路………………

10（30）

·1·

一般规定………………

10.1（30）

技术条件………………

10.2（30）

附录接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响

A

计算方法……………

（33）

附录接地极电场和温度场的分析计算方法……………

B（35）

附录接地极特征参数……

C（45）

附录常见土壤岩石物理参数…………

D（）（49）

附录主要土壤岩石参数测量方法……

E（）（52）

附录在线监测系统原理图………………

F（57）

附录流过交流变压器中性点的直流电流计算方法……

G（58）

附录试检验项目及其方法……………

H（）（62）

附录运行维护……………

J（66）

本标准用词说明………………

专用（68）

引用标准名录…………………

（69）

附条文说明…………………

:（71）

人人文库

·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

………

2Termsandsymbols（2）

…………………

2.1Terms（2）

………………

2.2Symbols（5）

………

3Systemandtechnicalconditions（7）

………

3.1Systemconditions（7）

……

3.2Technicalconditions（9）

……………

4Electrodesite专用（12）

………………

4.1Selectionofelectrodesite（12）

…………

4.2Measurementofsoilparameter（13）

……………

4.3Designvalue（14）

………

5Electrodetypeandarrangement（15）

…………

5.1Electrodetype（15）

……

5.2Electrodestructureandarrangement（16）

……………

6Electrodesize（19）

………………

7Materialofearthelectrode（22）

………

8Currentguidingsystemandauxiliaryfacilities（24）

8.1Wiringlayoutandparametersofcurrentguiding

人人文库…………………

system（24）

………………

8.2Connectionandprotection（25）

………

8.3Auxiliaryfacilities（26）

9Impactonsurroundingfacilitiesandmitigation

…………………

measures（28）

…………

9.1Undergroundmetalcomponents（28）

·3·

………

9.2Powertransformer（28）

…………………

10Lineofearthelectrode（30）

……

10.1Generalrequirement（30）

……

10.2Technicalconditions（30）

AppendixACalculationmethodforcorrosionofnearby

metalstructurescausedbyearth

……

electrodes（33）

AppendixBCalculationmethodofelectricfieldand

………

temperaturefieldforearthelectrode（35）

AppendixCCharacteristicparametersofearth

………

electrode（45）

AppendixDPhysicialparametersofcommon

……

soil（rock）专用（49）

AppendixEMeasurementmethodofmain

………

soil（rock）parameters（52）

AppendixFSchematicdiagramofonlinemonitoring

…………

system（57）

AppendixGClaculationmethodforDCcurrentflowing

throughACtransformerneutral

…………

point（58）

………

AppendixHTest（inspection）itemsandmethods（62）

………

AppendixJOperationmaintenance（66）

…

Explanationofwordinginthisstandard（68）

人人文库……

Listofquotedstandards（69）

………

Addition:Explanationofprovisions（71）

·4·

1总则

1.0.1为了在高压直流输电大地返回系统设计中贯彻执行国家

，

的技术经济政策做到安全适用技术先进经济合理确保质量

，、、、，

制定本标准

。

1.0.2本标准适用于及以下电压等级单极和双极运行

±660kV

的高压直流输电系统中一次性建设的陆地和海岸接地极架空接

、

地极线路和辅助设施的设计测试

、。

1.0.3高压直流输电大地返回系统设计必须贯彻国家的基本建

设方针和技术经济政策必须执行现行的国家法令和法规

，专用。

1.0.4高压直流输电大地返回系统设计应从实际出发积极慎重

，

地推广采用成熟的大地勘探技术先进的分析计算手段和科学的

、

设计思想积极采用经过科学论证的新型接地极技术做到安全可

，，

靠先进适用经济合理环境友好

、、、。

1.0.5高压直流输电大地返回系统设计应符合国情除了地面永

，

久设施占用场地可以征地外地下设施占用场地不宜征地

，。

1.0.6高压直流输电大地返回系统设计除应符合本标准外尚应

，

符合国家现行有关标准的规定

。

人人文库

·1·

2术语和符号

2.1术语

2.1.1高压直流输电大地返回系统

HVDCearthreturn

system

在高压直流输电系统中以大地或海水作电流回路运行而专

，

门设计和建造的一组装置的总称它主要包括接地极线路接地

。、

极导流系统及其辅助设施

、。

2.1.2接地极

earthelectrode

可持续地为直流系统传递直流电流的接地装置是由若干组

专用。

接地导体和活性填充材料组成放置在陆地上的接地极被称为

。，

陆地电极放置在海水或海岸的接地极被称为海洋或海岸电极

；，。

2.1.3接地极址

electrodesite

接地极所在场地

。

2.1.4接地极线路

lineofearthelectrode

连接换流站中性母线与接地极导流系统的架空线路或地下电

缆

。

2.1.5分体式接地极

separatedearthelectrode

由两个及以上单个接地极并联并通过接地极线路连接到一个

换流站中性点的接地极

人人文库。

2.1.6共用接地极

commonearthelectrode

被两个及以上换流站共同使用的单个接地极或分体式接地极

。

2.1.7紧凑型接地极

compactearthelectrode

通过外部技术措施改善电流分布特性和压缩占地面积的接

，

地极

。

2.1.8垂直接地极

verticalearthelectrode

·2·

将子电极垂直于地面布置的接地极

。

2.1.9馈电元件

feedingrod

放置在接地极活性填充材料中的接地导体

。

2.1.10导流线

guidingline

连接母线与馈电电缆的主干支路它可以采用架空线或地下

，

电缆

。

2.1.11馈电电缆

feedingcable

连接导流线和馈电元件的电缆的总称包括引流电缆或引流

，（

棒和配电电缆

）。

2.1.12导流系统

currentguidingsystem

将接地极线路上的电流引导至各馈电元件的装置它依次由

。

母线导流线和构架隔离开关馈电电缆及其连接件组成

、、、。

2.1.13跳线电缆专用

jumpercable

连接馈电元件与馈电元件的电缆

。

2.1.14额定电流

ratedcurrentundermonopolarmode

单极大地返回方式运行时额定功率下的工作电流

，。

2.1.15最大过负荷电流

maximumoverloadcurrent

单极大地返回方式运行时换流阀可连续输送能量的最大过

，

负荷工作电流

。

2.1.16最大暂态电流

maximumtransientcurrent

在系统发生扰动时流过接地极数秒时间内的最大平均电流

，。

2.1.17不平衡电流

unbalancecurrent

双极直流系统运行时两极电流之差对于双极对称运行方

。

式由于触发角和设备参数的差异人人文库有不平衡电流流过其值大小

，，，

可由控制系统自动控制在额定电流的之内当双极电流不对

1%。

称运行时流过接地极的电流为两极运行电流之差

，。

2.1.18复合电流

compositedcurrent

在共用接地极中当两个及以上换流站同时出现单极大地返

，

回运行时流过接地极的电流

。

·3·

2.1.19阴极

cathode

电流由大地流向接地极时接地极的极性

。

2.1.20阳极

anode

电流由接地极流向大地时接地极的极性

。

2.1.21溢流密度

currentreleasingdensity

单位长度馈电元件泄入到大地中的电流

。

2.1.22设计寿命

designedlife

接地极运行时间的设计取值一般与换流站设计寿命同步

，。

2.1.23腐蚀寿命

corrosionlife

接地极以阳极运行时电流与时间乘积的积分

，。

2.1.24热时间常数

thermaltimeconstant

在额定电流的持续作用下接地极温度按其初始速度上升到

，，

达稳态温度需要的时间

。专用

2.1.25额定持续运行时间

continuoustimeunderrating

current

额定电流运行下允许的最长持续运行时间

。

2.1.26接地电阻

earthingresistance

接地极对大地无穷远处的电阻

。

2.1.27跨步电位差

steppotentialdifference

当直流接地极运行时人体两脚接触地面且水平距离为

，1m

的任意两点间电压

。

2.1.28接触电位差

touchpotentialdifference

当直流接地极运行时在地面上离导电的金属物件等水平距

，

离为处与沿金属物件离地面的垂直距离为人人文库处两点间的

1m1.8m

电位差

。

2.1.29转移电位

transferpotential

当直流接地极运行时人站在接地极附近地面触摸远方引入

，

的接地导体或人站在远处地面触摸极址附近引出的接地导体所

，

承受的接触电位差

。

·4·

2.1.30电渗透

electro-osmosis

直流电场迫使接地极附近土壤中的水分子离开阳极的效应

。

2.1.31偏差系数

errorindex

评价接地极溢流密度均衡度的物理量

。

2.1.32等效入地电流

equivalentearthingcurrent

接地极以阴极或阳极运行的总安时数与设计寿命之

（A·h）

比用于分析接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响

。。

2.2符号

2.2.1系统参数

I接地极入地电流

d———；

I额定电流

N———；

I接地极等效入地电流

eq———；专用

I流经接地极线路上的电流

L———；

T额定持续运行时间

0———。

2.2.2土壤和材料参数

ρ表层土壤等效电阻率

s———；

ρ接地极埋设层土壤等效电阻率

m———；

λ接地极埋设层土壤等效热导率

m———；

ρ任意点P处的土壤电阻率

P———；

C任意点P处的土壤热容率

P———；

θ土壤自然最高温度

c———；

焦炭电阻率

ρ———人人文库；

C焦炭热容率

———；

馈电元件材料密度

g———。

2.2.3计算系数

k计算土壤温升的配合系数

———；

k保护系数焦炭中单位面积离子流与总电流之比

1———，；

k电腐蚀汇集效应系数

2———；

·5·

k溢流密度偏差系数

er———；

垂直型接地极子电极长度与间距的配合系数

η———。

2.2.4几何参数

S点P处焦炭截面边长

P———；

Φ点P处馈电元件等效直径

P———；

φ接地极运行时间到达设计寿命时的馈电元件残余等效

———

直径

；

D垂直型子电极布置间距

1———；

L电极总长度

———；

L垂直型子电极长度

0———；

h接地极最小埋设深度

———；

d接地极与地下金属构件的最小距离

———；

D导线水平极线间距离

———；专用

f导线最大弧垂

c———；

A覆冰线间距离增大常数

———。

2.2.5特征参数

V接地体电位

———；

ρ极址整体大地等效电阻率

eq———；

R接地极的接地电阻

e———；

T接地极热时间常数

———；

θ设计允许的接地极最高温度

pm———；

τ电极溢流密度

———；

τ任意点P处的溢流密度

p———人人文库；

U最大允许跨步电位差

pm———；

F阳极运行寿命

———；

V馈电元件材料在土壤中的电腐蚀速率

f———；

U接地极线路点P处的电压

P———；

R接地极线路单位长度线路的电阻

0———；

L点P离开接地极的距离

P———。

·6·

3系统和技术条件

3.1系统条件

3.1.1高压直流输电大地返回系统应满足在各种运行工况下的

入地电流及其持续时间设计寿命接地极的极性以及对包括换流

、、

站电力设施等在内的环境影响的技术要求

、。

3.1.2高压直流输电大地返回系统的入地电流及其持续时间应

根据直流输电系统的功能和建设要求确定如无资料设计时可

。，

按下列取值

:

1额定电流及持续时间额定电流为系统额定直流电流该

。专用，

电流最长持续时间为额定持续运行时间对双极系统如双极分

。，

期建成额定持续运行时间宜取单极建成投运后至双极建成投

，

运前单极大地运行时间如双极一次建成额定持续时间宜取

；，

天天

20～60。

2最大过负荷电流及持续时间最大过负荷电流宜取额定

。

电流的倍该电流最长持续时间宜取冷却设备投运后最大过

1.1。

负荷电流下的持续运行时间并不小于

，2h。

3最大暂态电流最大暂态电流宜取额定电流的倍

。1.25～

倍

1.50。

4不平衡电流对双极电流对称运行的直流输电系统最大

。，

不平衡电流宜取额定电流的人人文库对非对称运行的直流输电系统

1%；，

宜取两极额定电流之差不平衡电流持续时间宜取直流系统双极

。

正常运行的总时间

。

3.1.3对于两个及以上换流站共用的接地极设计接地极时的入

，

地电流应考虑事故情况下的复合电流复合电流宜根据事故情

。

况下两个及以上换流站同时出现同极性单极以大地返回方式运

·7·

行的时间概率合理取值计算跨步电位差和电缆截面复合电流

:，

可取其中两个换流站额定电流之和的最大值其他计算复合电

；，

流可取其中一个换流站最大额定电流和另一个换流站不平衡电

流之和

。

3.1.4接地极的极性应满足直流输电系统运行方式和环境保护

的要求如无可靠资料可按极性可逆设计对于阳极接地极应计

，，。

算接地极自身电腐蚀损耗电腐蚀损耗可按本标准第条的

，A.0.1

方法计算在接地极附近存在较长的埋地金属体情况下当接地

。，

极阳极运行时应计算地电流对该金属体远端的腐蚀影响当接地

，；

极阴极运行时应计算地电流对该金属体附近的腐蚀影响对于带

，；

有阴极保护的埋地金属体均应考虑地电流对阴极保护系统的影

，

响

。

共用接地极的极性应由与其共享的每个直流系统电流方向及专用

幅值确定

。

3.1.5接地极宜按一次性建成投产进行设计其设计寿命应与使

，

用该接地极的换流站相同如无可靠资料接地极设计寿命不宜

。，

少于年

40。

共用接地极的设计寿命应按照从第一个换流站投运到最后一

个换流站停止使用来决定

。

3.1.6在接地极的设计寿命内由腐蚀导致的接地极材料损耗不

，

应影响其正常工作计算接地极腐蚀寿命时下列情况均应计算

。，

在内

:

1单极系统对单极或一极先建成投运系统接地极极性

。（），

可根据直流系统运行方式确定人人文库如果没有确定运行方式宜按照

。，

阳极确定

。

2双极系统单极运行在双极系统投产运行后应考虑一极

。，

检修或发生事故时另一极健全极以大地返回的运行情况

，（）。

3双极运行在双极运行期间应选取不平衡电流以计算阳

。，

极运行的安时数

。

·8·

3.2技术条件

3.2.1接地极设计应使其在规定的设计寿命期内和额定电流最

、

大过负荷电流最大暂态电流等各种入地电流条件下安全可靠地

、

运行并且应将接地极温升接地电阻跨步电位差接触电位差和

，、、、

转移电位等各项技术参数指标限制在允许的范围内

。

对于共用接地极或多个距离较近的接地极原则上不考虑各

，

直流系统同时以同极性大地返回运行方式长时间连续运行

。

宜按照本标准附录和附录的方法对各项接地极特性参

BC

数进行计算

。

3.2.2接地极任意点的最高温度不得超过所在位置的水的沸点

。

设计时应计及海拔和水压对水沸点的影响

。

3.2.3对单极大地返回运行状态下的非共用接地极在额定电流

专用，

持续时间大于其热时间常数情况下其温升一般受其接地电阻控

，

制接地电阻应满足下式的要求

，:

ρ2

R1λeqθ-θ

e≤I2mρ（pmc）（3.2.3）

Nm

式中R接地极的接地电阻

:e———（Ω）；

I额定电流

N———（A）；

λ接地极埋设层土壤等效热导率

m———［W/（m·K）］；

θ设计允许的接地极最高温度

pm———（℃）；

θ土壤自然最高温度

c———（℃）；

ρ接地极埋设层土壤等效电阻率

m———人人文库（Ω·m）；

ρ极址整体大地等效电阻率

eq———（Ω·m）。

3.2.4对单极大地返回运行状态下的共用接地极在额定电流持

，

续时间大于其热时间常数情况下其接地电阻除了应满足式

，

的热稳定要求外还应满足其中双极运行的直流系统中性

（3.2.3），

点电位偏移不超过最大允许值要求

。

3.2.5接地极最大允许跨步电位差按下式计算

:

·9·

U=+ρ

pm7.420.0318s（3.2.5）

式中U最大允许跨步电位差

:pm———（V）；

ρ计算地点的表层土壤等效电阻率

s———（Ω·m）。

在计算最大允许跨步电位差时不同结构形式接地极的最大

，

允许跨步电位差应符合下列规定

:

1对于非共用接地极在一极最大过负荷电流下地面任意

，，

点跨步电位差不得超过U当其中一段接地极退出运行时U

pm；，pm

不得超过

50V。

2对于共用接地极在设计时应考虑事故情况下可能出现短

，

时小于或等于同极性大地返回方式运行工况在最大复

（30min）。

合电流下共用接地极的最大允许跨步电位差可参照式要

，（3.2.5）

求适度放宽但应评估其次生影响

，。

3对于分体式接地极当一个接地极因事故原因退出运行时

，专用

小于或等于额定电流下的最大跨步电位差不应大于

（30min），2.5

倍的U且不应超过

pm，50V。

对于最大跨步电位差不满足上述要求的地方应采取加装围

，

栏等隔离措施

。

3.2.6对于公众可接触到的地上金属体在一极最大过负荷电流

，

下接触电位差不应大于ρ

，7.42+0.008s。

对于公众不可接触到的地上金属体在单极额定电流下接地

，，

极导体对导流构架杆塔间的电压不宜大于

（）50V。

3.2.7对于长时间以阳极运行的接地极应限制焦炭与土壤接触

，

面处的最大电流密度对于长期处于单极运行或土壤水分含量少

人人文库。

的阳极接地极额定电流下最大面电流密度不应超过2对

，1A/m；

于长时间双极运行或土壤中水分含量多的接地极以及垂直型接地

极额定电流下最大面电流密度取值应按水的压力进行修正

，。

3.2.8接地极在额定电流运行时靠近接地极的鱼塘水中任意点

，

的场强不宜大于对于共用接地极或多个距离较近的

1.25V/m。

接地极在设计时应考虑事故情况下可能出现小于或等于

，30min

·01·

短时同极性大地返回方式运行工况

。

3.2.9在过负荷电流情况下通信系统最大转移电位不宜大于

，

60V。

3.2.10共用接地极应考虑一个直流系统接地极线路检修时不

，

影响其他直流系统正常安全运行

。

专用

人人文库

·11·

4接地极址

4.1极址选择

4.1.1接地极址的选择应综合考虑接地极线路长度极址技术条

、

件极址周边相关设施状况和地方发展规划等因素做到安全可

、，

靠经济合理对环境影响小

，，。

4.1.2在极址选择中对可能的每个接地极址方案应进行不小于

，

范围内的地形地貌地质结构水文气象等自然条件的调

10km、、

查并宜按照本标准附录的参数对极址进行技术评估同时还

，D；，

应向当地政府或部门了解地方发展规划应收集不小于范

，专用50km

围内现有和规划的电力设施发电厂变电站线路等地下金属

（、、）、

管线铠装或接地电缆和铁路等设施资料

、。

4.1.3接地极极址与换流站及以上电压等级的交流变

、220kV

电站地下金属管道通信电缆铁路等设施的距离应符合本标准

、、、

第条和第条的规定

9.1.19.2.1。

4.1.4接地极址宜选择在远离城市和人口稠密的乡镇交通方

，

便没有洪水冲刷和淹没接地极线路走线方便的空旷的地带在

，，。

换流站与海岸的距离较近且海洋环境条件允许的地方宜优先采

，

用海洋或海岸电极

。

4.1.5接地极址应具有宽阔且导电性能良好的散流区极址附近

，

的土壤电阻率不人人文库宜大于土壤应潮湿但不宜有渍水

100Ω·m；，。

水平布置的接地极埋设区地面最大相对高差不宜大于

5m。

4.1.6在有条件的地方宜采用多个换流站共用接地极或

，

极址

。

4.1.7对于场地面积受到限制的情况下可采用紧凑型接地极或

，

垂直型或分体式接地极

。

·21·

4.2土壤参数测定

4.2.1在进行接地极论证和设计时应测定的接地极址土壤主要

，

物理参数包括大地电性特性及其结构含表层土壤电阻率和深层

（

岩石电阻率土壤热导率热容率土壤最高温度湿度地下水位

），、，、，

等

。

4.2.2土壤电阻率应采用现场物探法测量常用土壤电阻率参

。

数的测量方法应符合本标准第条或第条的规定

E.0.1E.0.2。

在测量中仪表精度外业观测误差检验数据校正等应符合

，、、、

国家现行标准岩土工程勘察规范和电力工程物探技

《》GB50021《

术规程中的有关规定

》DL/T5159。

4.2.3土壤电阻率参数测量范围宜大于接地极面积的倍且不

2，

宜小于2最大测量极距不宜小于

1km，1000m。专用

4.2.4测量土壤电阻率参数宜分别在相互垂直两个方向布线测

量并应分块分层进行对土壤类别界面清晰的地带可根据土壤

，。，

类别分层测量其电阻率对土壤类别界面不清晰的地区应分块分

；，

层测量

。

在电压探针极距大于的情况下应采取措施减少地中

300m，，

干扰电流对测试结果的影响保证测试结果误差不大于

，5%。

4.2.5在测量土壤电阻率时同一测点和同一测深极距应交换电

，

源接线极性分别读取两次测量数据当两次测量数据差别大于

，；

时应重复测量

5%，。

4.2.6对于水平沟型埋设的接地极宜实地测试电极埋设层土

（），

壤电阻率参数季节系数人人文库

。

4.2.7应测量大地电性特性参数及其结构探测范围不宜小于

，2

倍的接地极占地面积探测深度不宜小于数十千米勘探方法可采

，，

用大地电磁法或电位拟合法两种勘探方法可按本标准第

。E.0.3

条和第条的规定执行

E.0.4。

4.2.8应测量电极埋设层土壤热容率测量方法可按本标准第

，

·31·

条的规定执行

E.0.5。

4.2.9应测量电极埋设层土壤热导率测量方法可按本标准第

，

条的规定执行

E.0.6。

4.2.10土壤自然最高温度宜通过实地测量或从气象部门获取

。

在测量地温时宜采用热敏电阻温度计测量地下处土壤夏季

，，2m

的最高温度和冬季的最低温度对于没有地热源和四季分明的地

。

区土壤自然最高温度可按该地区历年高温季节的平均最高气温

，

降取值土壤最低温度可按该地区历年低温季节的平均最低

10℃；

气温加取值

10℃。

4.2.11对于潮湿低洼的接地极址应通过测量获取土壤的湿度

，

或地下常年水位-2-离子含量和值等参数当接地

（）、Cl、SO4pH。

极作为阳极运行时还宜测量极址土壤的电渗透系数

，。

4.2.12宜采用钻探方式进行地质勘探探明极址土壤类型覆盖

，专用、

层厚度勘探范围应满足接地极布置要求勘探深度宜至基岩

。，。

4.2.13应测量或地形图测量范围应满足接

1∶10001∶2000，

地极布置要求

。

4.3设计取值

4.3.1对土壤参数的设计取值应以实际测量数据为依据通过

，，

分析统计和整理合理取值并保证设计采用数据的可信度大于

、，，

95%。

4.3.2接地极址计算模型应符合实际条件如果接地极址土壤

。

参数分布不均匀可对极址计算模型做适当的等效简化但按等效

，，

简化后的极址模型计算人人文库接地极溢流密度最高温度最大跨步电

，、、

位差接地电阻电位升及其分布等特征参数不应受到明显影响

、、。

对于极址位于平原丘陵地区可采用二维水平分层极址模型对

、，；

于极址位于山区海滨河流等地质复杂地区宜采用三维极址模

、、，

型

。

4.3.3土壤电阻率参数设计取值应计入季节系数

。

·41·

5电极形式及布置形状

5.1电极形式

5.1.1直流输电接地极类型按极址导电媒质的不同可分为海洋

接地极海岸接地极和陆地接地极三类在选择极址时应根据换

、。

流站所在地理位置和附近环境条件通过技术经济论证及综合考

，

虑择优选择接地极类型

，。

5.1.2接地极馈电元件布置形式可采用水平型和垂直型两种

。

设计时应根据系统条件极址地形条件及土壤电阻率参数分布情

、

况通过技术经济综合比较确定接地极的布置形式

，专用。

5.1.3水平型接地极可分为普通型紧凑型和分体式接地极在

、。

极址条件良好且不受约束的情况下宜选用普通型接地极当极

，。

址条件受到限制时可采用紧凑型或分体式接地极

，。

5.1.4在有条件的情况下通过技术经济比较论证可优先考虑

，，

多换流站共用接地极以提高接地极使用效率和减少地电流对环

，

境的影响

。

5.1.5在一个接地极极址不能满足接地极技术要求的情况下可

，

采用分体式接地极

。

5.1.6设计分体式接地极时宜通过合理布线和调节L和L

，12

参数使流过接地极的电流与其长度大致成比例必要时可

，人人文库。，

通过选择分导流线型号或在L支路中串入均流装置来调节电

1

流

。

5.1.7在受到接地极址场地尺寸限制的情况下采用常规接地极

，

设计其主要特征参数难以满足要求时可以采用紧凑型接地极

，。

三圆环紧凑型接地极电气接线如图所示

5.1.7。

·51·

图紧凑型接地极电气接线示意图

5.1.7

分别是导流线与引流线节点的位置母线节点均流装置

A、B、C、D—；0—；J—

5.1.8紧凑型接地极是通过在部分支路上串入电阻装置控制电

，

流分配以改善接地极的主要特征参数设计时应结合接地极址

。，

土壤参数深入研究电极布置电阻装置参数对接地极特征参数的

，、

影响优化电极布置和电阻装置参数配置改善特征参数专用或压缩

，，（

占地面积的效果

）。

5.2电极结构及其布置

5.2.1直流接地极宜由馈电元件和活性材料构成且水平或垂直

，

于地面布置水平型电极宜采用方形或矩形断面垂直型电极断

。，

面宜为圆形馈电元件位于中央四周填充焦炭如图所示

；，，5.2.1。

典型的焦炭夯实密度应为33

1000kg/m～1100kg/m。

人人文库

图电极断面示意图

5.2.1

·61·

5.2.2在选择接地极布置形状时宜使溢流密度分布均匀或减小

，

溢流密度偏差系数最大偏差系数不宜大于倍的平均溢流密度

，2。

在确定陆地电极布置形状时宜遵循下列基本原则

，:

1在场地允许的情况下宜优先选择单圆环形布置其次是

，；

双同心圆环形布置且内外圆环直径之比宜为在场

，、0.65～0.85；

地条件受到限制而不能采用圆环形电极的情况下也应尽可能地

，

使电极布置得圆滑减少圆弧的曲率

，。

2在极址地形地貌整体性较差的情况下可采用星形布置

，。

对于海岸或河岸电极电极宜采用直线形布置沿海岸或河岸敷

，，

设

。

3在采用星形电极情况下分支数不宜大于且应在溢流

，6，

密度最大的端部布置一个大小合适的均流环以降低端部的溢

，“”，

流密度

。专用

4在受温升和跨步电位差条件控制的情况下可选用多圆环

，

形电极同心布置同心圆环数不宜超过个

，3。

5宜对称布置以利于导流系统布置提高导流系统分流均

，，

衡度和可靠性

。

5.2.3在接地极位于沟渠塘等低洼地带附近位置且在接地极

、、，

埋设深度小于沟渠塘的深度情况下接地极与其边缘距离应不

、、，

小于沟渠塘深度的倍接地极应避免穿越建筑物其正上方与

2。，

地面建筑物的最小水平距离不应小于

20m。

5.2.4对于垂直型接地极其子电极布置间距与长度的关系宜满

，

足下式要求

人人文库:

D=ηL

10（5.2.4）

式中D垂直型子电极布置间距

:1———（m）；

L垂直型子电极长度

0———（m）；

垂直型接电极子电极长度与间距的配合系数取

η———，

0.6～1.1。

5.2.5直流接地极馈电元件宜分隔成若干段以便监测和检修

，。

·71·

馈电元件分隔段数不宜过多以免影响电流分布和使导流系统复

，

杂化子段电极长度的选取应考虑当其中一段退出运行检修时

；（），

其他段仍然能在规定的最大过负荷电流下安全可靠地运行

。

5.2.6首尾不连续的两馈电元件的间隔不应大于

2m。

5.2.7电极埋设深度应符合下列规定

:

1在电极长度远大于电极埋设深度情况下且土壤电阻率近

，

似均匀时接地极最小埋设深度可按式近似计算

，（5.2.7）。

ρτ

h=s

U（5.2.7）

2πpm

式中h接地极最小埋设深度

:———（m）；

ρ表层土壤等效电阻率

s———（Ω·m）；

τ接地极溢流密度

———（A/m）；

U地面最大允许跨步电位差

pm———（V）。专用

2电极应埋设在土壤电阻率低热特性好水分充足的土壤

、、

中而不宜埋设在如岩石砂卵石层和干燥无水的高电阻率的土壤

，、

中

。

3接地极埋深应避免可能受到来自诸如田间作业机耕等方

、

面的人为破坏同时可避免大气温度对电极运行性能的影响

，。

4在满足上述条件要求的情况下应尽可能减小电极的埋设

，

深度但不宜小于

，1.5m。

人人文库

·81·

6电极尺寸

6.0.1在特定布置形状下电极总长度或占地面积焦炭断面边

，、

长和馈电元件直径的最小尺寸应符合下列规定

:

1在额定电流持续作用下接地极任意部位最高温度不应超

，

过水的沸点

；

2在最大过负荷电流下地面任意点最大跨步电位差不得大

，

于其允许值

；

3在设计寿命期间考虑腐蚀后的馈电元件仍应满足系统对

，

其载流量的要求

；专用

4在额定电流持续时间大于其热时间常数的情况下接地电

，

阻应满足本标准第条的规定

3.2.3。

6.0.2接地极的长度或占地面积应以允许的最大跨步电位差为

基础以水的沸点温度为校核条件通过优化接地极材料用量来确

，，

定

。

6.0.3在接地极址土壤参数分布不均匀或接地极为非圆环形布

置的情况下应计入溢流密度偏差系数对接地极尺寸的影响

，。

6.0.4对长时间以大地返回方式运行的接地极其温升应受接地

，

极接地电阻控制接地电阻应满足本标准式的要求

，（3.2.3）。

在设计分体式接地极时应计算流过各分电极的电流并应根

，，

据电流分配值分别计算或校核各分电极热稳定人人文库

。

在设计共用接地极时本标准式中I宜取与该电极

，（3.2.3）N

相连接的直流系统中最大的额定电流与其他直流系统出现的不平

衡电流之和

。

6.0.5对短时间以大地返回方式运行的接地极电极上任意点P

，

处的焦炭截面边长应满足下式要求以保证任意点P处最高温度

，

·91·

不超过给定的允许值

。

T

Skρτ0

P≥·m·P·ρCθ-θ（6.0.5）

16PP（pmc）

式中S点P处焦炭截面边长

:P———（m）；

k土壤温升配合系数见本标准第条

———，C.0.2；

τ点P处的溢流密度均匀情况下τIL

P———（A/m），P=N/；

ρ点P处的土壤电阻率

P———（Ω·m）；

C点P处的土壤热容率3

P———［J/（m·K）］；

ρ电极埋设层的土壤等效电阻率

m———（Ω·m）；

θ土壤自然最高温度

c———（℃）；

θ接地极最高允许温度

pm———；

T额定持续运行时间

0———（s）。

对长时间以阳极运行的接地极土壤接触面处的最大溢流密

，专用

度还应满足本标准第条的技术要求

3.2.7。

6.0.6馈电元件尺寸除应满足载流量要求外还应同时满足下列

，

公式的要求

。

-

kkρτFV+φ2ρgI×3

12PPfmN

Φ4π-10-

P≥ρgI×3（6.0.61）

mπN10

SρC

Φ4P×3-

P≥ρC10（6.0.62）

πP

式中Φ点P处馈电元件等效直径

:P———（mm）；

k保护系数焦炭中单位面积离子流与总电流之比

1———，；

k电腐蚀汇集效应系数

2———人人文库；

F阳极运行寿命

———（A·a）；

V馈电元件材料在土壤中的电腐蚀速率

f———［kg/（A·a）］；

φ接地极运行时间到达设计寿命时的馈电元件残余等

———

效直径

（mm）；

g馈电元件材料密度3

———（g/cm）；

I额定电流

N———（A）；

·02·

ρ焦炭电阻率

———（Ω·m）；

C焦炭热容率3

———［J/（m·K）］。

在设计共用接地极时式中F应取该接地极出现以

，（6.0.6-1）

阳极运行的安时数总和

。

6.0.7在计算馈电元件等效直径时应根据阳极运行寿命结合

，，

电极尺寸和所用馈电元件材料的密度电腐蚀速率电腐蚀汇集效

、、

应系数等腐蚀特性合理选择其值

，。

专用

人人文库

·12·

7接地极材料

7.0.1接地极材料及设备主要包括馈电元件石油焦炭及其他辅

、

助材料

。

7.0.2选择馈电元件材料应根据导电性能良好抗腐蚀性强机

、、

械加工方便无毒副作用经济性好的原则结合工程和市场条件

、、，，

通过技术经济比较确定

。

7.0.3用于直流接地极的馈电元件宜为碳钢高硅铸铁高硅铬

、、

铁石墨等材料要求碳钢的含碳量宜小于石墨材料必须

、。0.5%，

经过亚麻油浸泡处理高硅铸铁和高硅铬铁化专用学成分应符合表

，

的规定

7.0.3。

表7.0.3铁硅合金电极成分（%）

化学成分高硅铸铁高硅铬铁

硅

（Si）14.25～15.2514.25～15.25

锰

（Mn）＜0.5≤0.5

碳

（C）＜1.4＜1.4

磷

（P）＜0.25＜0.25

硫

（S）＜0.1＜0.1

铬

（Cr）04～5

铁

（人人文库Fe）＞82.5＞77.5

7.0.4在土壤和地下水中值为和-与2-离子含

pH3～11ClSO4

量之和小于的情况下且阳极运行寿命小于6

500mg/L，40×10A·h

的接地极馈电元件宜采用碳钢材料

，。

7.0.5在腐蚀寿命大于6或土壤的值小于的

40×10A·hpH3

情况下馈电元件材料宜采用高硅铁或石墨

，。

·22·

7.0.6对海岸电极馈电元件应采用高硅铬铁

，。

7.0.7当选用高硅铸铁或高硅铬铁作馈电元件时其成品应带有

，

引流电缆

。

7.0.8石油焦炭原材料必须经过温度的煅烧驱散其挥

1350℃，

发成分要求煅烧后的石油焦炭的碳含量不应低于挥发性

。95%，

不应大于硫含量不应大于

0.5%，1%。

7.0.9用于直流接地极的石油焦炭成品其物理特性应符合表

，

的规定

7.0.9。

表7.0.9接地极石油焦炭的物理特性

电阻率当体积密度为3时①

（1.1g/cm）（Ω·m）＜0.3

容重3

（g/cm）0.9～1.1

密度3

（g/cm）2

空隙率

（%）专用45～55

热容率3

（J/cm/K）＞1.0

注采用现行行业标准接地降阻材料技术条例提供的测量

:①《》DL/T380—2010

方法

。

7.0.10接地极焦炭应使用塑料薄膜和编织袋包装封口牢固可

，

靠防止受污染

，。

人人文库

·32·

8导流系统及辅助设施

8.1导流系统的接线布置及其参数

8.1.1接地极应设置导流系统来自换流站的接地极线路应接到

，

导流系统中心母线上使入地电流能较均匀地通过导流系统流过

，

各馈电元件导流系统布置应符合下列规定

。:

1对需要在接地极处配置接地极线路监视电抗器的应将该

，

监视电抗器串接在导流系统中心母线之前

；

2在中心母线与引流电缆间应设置导流线对于共用接地

，

极宜在每个导流线支路上串接隔离开关

，；专用

3对非碳钢材料的馈电元件在导流线与引流电缆间应设置

，

配电电缆

；

4设计导流系统时宜使流过同级别路线上的电流相等或大

，

体相等

。

8.1.2导流线可采用架空钢芯铝绞线或地下电缆其布置应与电

，

极形状配合对于对称形布置的接地极导流线也宜是对称形布

。，

置

。

8.1.3配电电缆宜沿接地极采用地下敷设方式对馈电元件采

。

用碳钢材料的可不配置配电电缆对馈电元件采用非碳钢材料

，；

的如高硅铸铬铁石墨等应设置配电电缆

，人人文库（）、，。

8.1.4引流电缆宜就近地下敷设

。

8.1.5导流线和馈电电缆的截面应通过计算并根据各支路的电

流大小确定同时应满足当一根导流线或一段电极停运损坏或检

，（

修时不影响到其他导流线和馈电电缆的安全运行

），。

在选择地下电缆导体截面时应按土壤环境条件如最高环境

，（

温度土壤热导率热容率电缆间距等参数对其最大允许载流

、、、），

·42·

量进行校正

。

8.1.6导流线的绝缘水平应满足最大暂态过电流下不发生闪络

或击穿

。

对于导流线采用架空线导线对其构架的绝缘宜使用两片一

，

般直流悬式绝缘子对于导流线采用电缆绝缘水平选择应符合本

；，

标准第条的规定

8.1.8。

8.1.7馈电电缆和跳线电缆宜选用单芯铜导体交联聚乙烯电缆

；

对于直接埋在土壤中的电缆宜采用带有铠装的单芯铜导体电缆

，，

且在安装中应保持铠装对地有效可靠绝缘

。

8.1.8导流系统中的导流线配电电缆和引流电缆的最高允许温

、

度不应低于接地极的最高温度对地绝缘水平不应低于当

；6kV；

馈电元件采用如高硅铸铬铁材料时自带的引流电缆对地绝缘

（），

水平不应低于

750V。专用

8.1.9共用接地极可在每一组子电极中安装隔离开关隔离开

。

关的额定电流不应小于该回路可能出现的最大电流额定电压不

，

宜低于

10kV。

8.1.10导流系统母线宜采用较柔软的钢芯铝绞线或硬铝管导体

。

8.1.11当需要在接地极端接入接地极线路监视装置时该设备

，

技术及安装要求由换流站设计确定

。

8.2连接及防护

8.2.1每个电极段或配电电缆段应有两路引流电缆接入在导

。

流线和引流电缆间应采用在地面螺栓连接或设置户外型隔离开

，

关连接以方便检修或调试人人文库在采用隔离开关情况下隔离开关应

，。，

布置在导流线构架上隔离开关底座离地面不小于

，2.5m。

8.2.2对于馈电元件采用碳钢材料可直接采用引流电缆将导流

，

线与馈电元件连接起来如图所示对于采用高硅铸铁

，8.2.2（a）；

或高硅铬铁导电性能较差的材料应通过引流电缆和配电电缆将

，

导流线与馈电元件连接起来如图所示

，8.2.2（b）。

·52·

图电缆的连接

8.2.2

8.2.3在电极穿越渠道塘冲沟等低洼地带情况下应使用跳线

、、，

电缆连接地极且每段跳线应使用两根电缆

，。

8.2.4对于馈电元件是碳钢材料引流电缆与馈电元件跳线电

，、

缆与馈电元件的连接其焊接位置离开电极馈电元件端点的距

，（）

离不宜小于

5m。

8.2.5对于馈电元件是碳钢材料电缆与馈电元件馈电元件与

，专用、

馈电元件的续接宜采用放热焊接也可采用弧光焊接焊接应牢

，。

固可靠焊接的接触电阻不应大于同等长度原规格材料的电阻

，。

8.2.6除分支接头外地下电缆中间不许有接头

，。

8.2.7所有的地下电缆接头都必须采用环氧树脂可靠密封

。

8.2.8在电缆的入地处应对电缆采取有效保护措施

，。

8.3辅助设施

8.3.1在接地极引流电缆位置宜设置检测井并安装电流分配

，、

接地极温度和湿度等信息监测装置以便获取或监视接地极的工

，

作状态也可根据需要设置在线检测系统在线检测系统监测内

；，。

容可按本标准附录人人文库确定

F。

8.3.2电流分配监测装置应能有效检测到流过各个引流电缆上

的电流检测井或传感器宜放置在溢流密度大或温升高引流电缆

，、

接入馈电元件的接点地方

。

8.3.3水平沟型接地极宜安装注渗水装置注渗水方式可

（）（），（）

采用人工注水和自然渗水方式设计时宜根据极址条件合理选择

，。

·62·

8.3.4对于垂直型接地极应为接地极设置排气装置特别是深

，，

井型和海岸接地极设计时应采取适当的防护措施保持排气装置

。

畅通

。

8.3.5在接地极正上方适当位置应安装标识桩标识桩埋深不小

，

于标识桩用水泥和砂石预制其尺寸规格宜为

800mm。，150mm×

并在其上端清晰地涂上红白相间的油漆

150mm×1200mm，。

专用

人人文库

·72·

9对附近设施的影响及防护

9.1地下金属构件

9.1.1在接地极与地下金属管道地下电缆非电气化铁路等地

、、

下金属构件的最小距离d小于或者地下金属管道地下

（）10km，、

电缆非电气化铁路等地下金属构件的长度大于d的情况下应

、，

计算接地极地电流对这些设施产生的不良影响对电气化铁路

。，

还应评估接地极地电流对供电变压器牵引车变压器的磁饱和影

、

响

。

9.1.2对非绝缘的地下金属管道铠装电缆在等效入地电流I

、，专用eq

下如果泄漏电流密度大于2或者累积腐蚀量厚度影响

，1μA/cm（）

到其安全运行应采取保护措施

，。

9.1.3对用水泥或沥青包裹绝缘的地下金属管道在等效入地电

，

流I下如管道对其周边土壤相对于电池的电压超

eq，（Cu-CuSO4）

出范围应采取保护措施

-1.5V～-0.85V，。

9.1.4对通信电缆应计算接地极电流对接地装置的腐蚀和电位

，

升在过负荷电流时通信电缆接地点的电位升不应超过在

。，60V；

等效入地电流条件下累计对通信电缆的接地极装置的腐蚀不应

，

影响其安全运行

。

9.1.5对不满足上述技术要求的设施应根据影响性质采取合适

，

的防护措施人人文库如分段绝缘阴极保护更换材料搬迁等

，、、、。

9.2电力变压器

9.2.1接地极址与中性点有效接地的变电站发电厂的直线距离

、

不宜小于接地极址与架空地线接地的电力线路的最近距

10km，

离不宜小于

5km。

·82·

9.2.2在进行极址方案论证时应计算流过相关变压器中性点的

，

直流电流流过变压器中性点的直流电流不宜超过其允许值

，。

9.2.3在计算流过变压器中性点的直流电流时宜采用本标准附

，

录的方法计算对电位升高的变电站和与其在电气上相关

G。3V

联的其他变电站均应纳入计算范围

，。

9.2.4模拟网络中的参数如变电站位置变压器型号及台数接

，、、

地网的接地电阻线路长度导线型号分裂根数等应通过调查结

、、、

果合理取值在无可靠资料的情况下及以下和及

。，330kV500kV

以上电压等级变电站地网的接地电阻可分别取和网

0.3Ω0.2Ω；

络接线应考虑接地极投运时的严重工况

。

9.2.5变压器中性点允许流过的直流电流值与变压器铁芯材料

、

磁通密度设计取值变压器结构等有关宜向制造厂咨询当没有

、，。

可靠资料时变压器每相绕阻允许的直流电流可按单相变压器为

，专用

额定电流的三相五柱变压器为额定电流的三相三

0.3%，0.5%，

柱变压器为额定电流的考虑

0.7%。

9.2.6在流过变压器绕阻的直流电流大于上述计算允许值的情

况下应采用合适的限流隔直装置或其他措施

，、。

人人文库

·92·

10接地极线路

10.1一般规定

10.1.1接地极线路是直流输电大地返回系统的重要组成部分

，

具有电流大电压低的技术特点设计时应针对其技术特点合理

、，，

设计线路做到安全经济

，、。

10.1.2接地极架空线路的设计气象条件应根据沿线的气象资料

进行统计并应结合附近已有的线路运行经验取值

，。

在确定基本风速时应采用离地面高处年一遇

，10m3010min

年平均最大风速接地极架空线路的设计基本风速不应小于

。专用

23.5m/s。

10.1.3接地极架空线路的路径选择导线地线绝缘子金具安

，、、、

全系数杆塔和基础设计标准等应按照现行国家标准

，《110kV～

架空输电线路设计规范中关于线路的

750kV》GB50545220kV

设计标准执行

。

10.1.4接地极架空线路走廊宽度对地距离及交叉跨越可按照

、

架空输电线路设计规范中关于

《110kV～750kV》GB50545110kV

线路的设计标准执行

。

10.2技术条件

人人文库

10.2.1接地极架空线路的导线截面宜按照允许载流量选择钢

。

芯铝绞线的允许温度宜取在计算导线温度时导线载流量

80℃。，

为额定电流环境温度宜采用最热月平均最高气温风速宜取

，，

太阳辐射功率密度宜取2

0.5m/s，0.1W/cm。

10.2.2接地极架空线路导线宜采用水平对称布置对于在

。

以下档距水平极间距离宜按式计算

1000m，“”（10.2.2）。

·03·

D=.+.f+A

05065c（10.2.2）

式中D导线水平极线间距离

:———（m）；

f导线最大弧垂

c———（m）；

A覆冰线间距离增大常数

———。

重覆冰的水平线间距离应根据运行经验确定当缺乏经验时

，，

可比式要求值加大重冰区可取下限值

（10.2.2）5%～15%，。

10.2.3接地极架空线路的绝缘配合应满足直流输电系统以单

，

极大地返回方式运行情况时线路在额定电流最大过负荷电流

，、、

最大暂态电流以及操作过电压大气过电压等条件下安全可靠地

、

运行在额定电流或最大过负荷电流或最大暂态电流时接地极

。，

线路上点P处对地的直流运行电压可用下式计算

。

U=IR+IRL

PdeL0P（10.2.3）

式中U接地极线路点P处的电压

P专用

:———（V）；

I流过接地极的入地电流

d———（）（A）；

I流经接地极线路上的电流

L———（A）；

R接地极的接地电阻

e———（Ω）；

R接地极线路单位长度线路的电阻

0———（Ω/km）；

L点P离开接地极的距离

P———（km）。

对共用接地极式中I应为复合电流且该复合电

，（10.2.3）d，

流最大值不应小于其中一个换流站最大额定电流和另一个换流站

最大暂态电流之和

。

对于靠近换流站的一段线路线路绝缘水平应与换流站中性

，

点绝缘水平相配合

人人文库。

10.2.4在接地极架空线路绝缘子串的两端应加装招弧角防止

，，

因过电压击穿后直流续流烧坏绝缘子而掉线招弧角宜水平布

。

置并配有拉弧角

，。

10.2.5招弧角的间隙应根据其被击穿后的直流续流大小合理取

值招弧角间隙应小于的绝缘子有效串长以保证在过电压

。85%，

下被击穿同时招弧角间隙应大于直流续流电弧熄弧间隙以保

；，，

·13·

证能断开直流续流

。

10.2.6接地极架空线路宜采用直流盘式绝缘子绝缘子片数应

，

满足本标准第条的间隙要求且不得少于片

10.2.5，2。

10.2.7接地极架空线路带电部分与杆塔构件包括拉线脚钉

（、）

的间隙在大风和雷电气象相应的风速下分别不小于和

，，0.1m

高海拔地区应修正

0.45m，。

10.2.8接地极架空线路在气温和风速的条件下

，15℃10m/s，

带电部分对杆塔接地部件的校验间隙不应小于并应考虑

0.6m，

的人体活动范围

0.3m～0.5m。

10.2.9在雷电日大于的地区或在进换流站地

40，2km～3km

段接地极线路宜架设单根避雷线如果全线架设避雷线靠近接

，。，

地极至少长的避雷线对地应有效绝缘

（10km）。

10.2.10所有的杆塔均应接地在雷雨季节杆塔接地电阻不宜

。，专用

超过表所列数值

10.2.10。

表10.2.10接地极线路杆塔的直流接地电阻

土壤电阻率

及以下以上

100100～500500～10001000～20002000

（Ω·m）

接地电阻

1015202530

（Ω）

注如土壤电阻率超过接地电阻很难降低到时可采用根

:2000Ω·m，30Ω，6～8

根总长不超过的放射形接地体

500m。

10.2.11对靠近接地极约以内的杆塔基础对地杆塔对基

2km，、

础应绝缘在断开接地引下线的情况下接地装置与杆塔的接触电

（，

阻宜大于人人文库此外对靠近接地极以内的杆塔杆塔对基

500Ω）；，1km，

础螺栓还应绝缘对靠近接地极至少以内的线路杆塔宜使

；5km，

用单点接地

。

·23·

附录接地极对附近埋地金属体的

A

腐蚀影响计算方法

A.0.1金属体的腐蚀量

。

由电解造成的金属阳极的腐蚀量可以根据法拉第电解定律来

计算即

，:

t

Am2

m=rcit.-

eKtd（A0.11）

1

t

A∫2

m=mit.-

KFtd（A0.12）

1

t专用

m=Z∫2it.-

td（A0.13）

1

式中mtt时间内金属材料的腐蚀量∫

:———1～2（g）；

A金属的相对原子质量无量纲

r———，；

m原子质量常数为碳原子质量的取

c———，121/12，1.66040×

-24

10g；

e电子的电荷取-19

———，1.60218×10C；

K金属化合价无量纲

———，；

i流过金属的电流

———（A）；

A金属的摩尔质量数值上与相对原子质量A

m———（g/mol），r

相等

人人文库；

F法拉第电解常数等于4

———，9.64853×10C/mol；

Z电化学当量

———（g/mol）。

对于直流电流积分项变为电流与时间的乘积

，。

A.0.2金属管道泄漏电流的估算

。

流过金属管道的电流是计算金属体腐蚀量的基础流经金属

。

管线的电流密度可以采用以下方法进行估算

。

·33·

如图所示将土壤简化为均匀介质并将接地极简化

A.0.2，，

为点电流源金属管线上某点P的电位可近似为

，:

Iρ

V=eq.-

x2+y21/2（A0.21）

2π（）

式中V金属管线上P点的电位

:———（V）；

I接地极等效入地电流若I则为阳极相反

eq———（A），eq＞0，，，

则为阴极

；

ρ土壤电阻率

———（Ω·m）；

x金属管线上P点距近端的距离

———（m）；

y金属管线近端距接地极的距离

———（m）。

专用

图流经金属管线电流的计算

A.0.2

金属管线上P点处的泄漏电流密度可近似为

:

Iρx2-y2

j=eq（2）.-

2dR·x2+y25/2（A0.22）

2πl（）

式中j金属管线上P点处的泄漏电流密度2若j

:———（A/m），＞0，

则表示电流流出金属管线相反则表示电流流入金属

，，

管线

人人文库；

d金属管线直径

———（m）；

R金属管线单位长度的电阻

l———（Ω/m）。

A.0.3金属管道泄漏电流的数值计算

。

当需要更准确的流经金属管线的电流密度时需要采用相应

，

的数值计算方法在考虑接地极的同时将金属管道建立在计算

。，

模型中可以求解出准确度更高的金属管道泄漏电流

，。

·43·

附录接地极电场和温度场的分析计算方法

B

B.0.1直流接地极的网络法计算模型

。

地网单元接地体可用每单位长度的电阻R参数组成的形

0∏

等效电路来表示

。

在此基础上接地极可用多个单元接地体模型组成的网络表

，

示即把接地极分成许多个小的形等效回路从而在外加激励情

，∏，

况下获得接地极的接地电阻

。

上述接地体单元模型及求解都可以使用完成从而简

EMTP，

化计算过程

。专用

B.0.2直流接地极的矩量法计算模型

。

矩量法求解直流接地极的恒定电流场时以导体的泄漏电流

，

作为基本变量在利用泄漏电流来描述直流接地极接地特性的推

。

导中主要根据两个基本物理定律电位连续性定律和欧姆定律

，:。

进而在这两条定律的支撑下推导出接地极泄漏电流特性的数学

，

描述获得接地极泄漏电流特性的具体表达后根据多层土壤中

。，

的格林函数直流接地极的电位升高地表电位分布即可通过具体

，、

的数学关系获得具体步骤如下

。:

1在图所示的接地极导体内应用欧姆定律并沿导

B.0.2-1，

体轴向进行线积分得到式

人人文库，（B.0.2-1）。

图应用于柱导体的欧姆定律图

B.0.2-1

Il=υUS

.-

IR=U（B0.21）

·53·

式中I导体轴向电流

:———；

S导体横截面积

———；

l导体轴向长度

———；

υ媒质的电导率

———；

l

R接地体的直流电阻R

———，=υS；

U导体内任意段的电位差UE⇀l⇀E⇀为导体上的电

———，=·；

场强度E⇀J⇀υ其中J⇀为轴向方向面电流密度

，=/，。

2依据电位连续性方程如图所示建立导体内和

，B.0.2-2，

导体外表面土壤中的轴向电位差等式

（B.0.2-2）；

专用

图土壤中导体内为电场轴向分量的连续性

B.0.2-2

Ue=Ui.-

（B0.22）

式中Ue导体外表面电位Uel⇀E⇀e

:———，=·；

Ui导体内表面电位Uil⇀E⇀i

———，=·。

3将导体内外的电位差表示成导体表面泄漏电流的函数最

，

终建立求解方程

。

为了将接地极的接地性能描述为漏电流的函数人人文库首先在空间

，

中将接地极分割为若干个导体段如图所示对任意一

，B.0.2-3。

个导体段以第n个导体为例利用电位连续性条件式

，，（B.0.2-2），

建立式的等式

（B.0.2-3）。

RnIn=tnmIm-.-

（leak）（）

∑mB0.23

·63·

图接地极的空间剖分

B.0.2-3

式中Im第m段导体的泄漏电流

:-leak———；

tnm联系第m段导体泄漏电流和第n段导体外表面

———

电位差的函数这一函数的求解需要利用分层土

，

壤中的点电流源格林函数

。

式写为矩阵的形式为

（B.0.2-3）:

RI=tI.-

（leak）（B0.24）

式中R各段导体轴向直流电阻为元素的对角阵

:———；

I各段导体的漏电流向量

leak———；

I各段导体轴线电流向量专用

———。

对于如图所示的由接地网导体构成的电路网络空

B.0.2-4，

间剖分导体时使每段导体仅存在两个端点不妨设第n段导体的

，

两个端点是-和+分别为第段第段

nnφnφnφnknn

。、-1…-、-1…

第nk段导体的中点电位

-。

人人文库

图求解轴线电流的网络

B.0.2-4

利用节点电压法求解网络得到由n-节点轴向流入第n段导

，

体的电流In-为

:

---

In=fnRφ=fnRI.-

（，）（，leak）（B0.25）

·73·

其中为各段导体的中点电位向量

φ。

利用基尔霍夫电流定律第n段导体泄入大地的电流为

，:

-+-+

In-=In-In=fnRI-fnRI

leak（，leak）（，leak）

.-

（B0.26）

如果第n段导体有电流注入则轴线电流和泄漏电流的关

，

系为

:

-+

In-=In-In+I

leake

-+

=fnRI-fnRI+I.-

（，leak）（，leak）e（B0.27）

对各段导体进行上述计算可得n个轴线电流和n个漏电流的

关系方程组

:

I=FRII.-

（，leak，e）（B0.28）

其中I为激励向量将式代入可得

e。（B.0.2-8）（B.0.2-4）:

RFRII=tI.-

leakeleak专用

［］［（，，）］［（）］（B0.29）

求解式可获得接地极的泄漏电流分布利用分层土

（B.0.2-9），

壤中的格林函数可获得空间任一点的电位这样就容易得到接地

，

极的接地电阻和地表电位分布

。

推导接地极泄漏电流分布的数学关系时一个重要的概念是

，

点电流源在空间产生的电位分布即点电流源的格林函数如图

，，

所示点电流源作用下的分层媒质中电位分布满足

B.0.2-5。:

人人文库

图水平分层的多层土壤

B.0.2-5

∇2φ=无源区.-

0（）（B0.210）

∇2有源区

φ=-ρlIδR-z.-

（0）（）（B0.211）

·83·

式中I点电流源的电流幅值

:———；

第l层土壤的电阻率

ρl———；

δ狄拉克函数

———；

Rz分别是场点矢量和源点矢量

、0———。

有源层中电位函数φ的解可表述为

l:

ρlI

φ=φ′+.-