[发明专利]一种直流接地极系统及互联的方法

说明书

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体而言，涉及一种直流接地极系统及互联的方法。该直流接地极系统包括：一个以上直流接地极、一个以上直流换流站和总汇流点，所有直流接地极和直流换流站分别与总汇流点通过连接线连接，形成放射状直流接地极群。总汇流点将各个直流输电系统中要传输到接地极的电流，通过直流换流站汇聚在一个点上，再根据每个直流接地极的分流能力设置电流分配方案。该系统不仅具有很好的分流效果，且在某一直流接地极线路发生故障时，可重新调整分配方案继续正常工作。在新增直流换流站的情况下，也无需增建相应的直流接地极，从而解决了直流接地系统分流效果低、不稳定，以及在新建换流站时重新调整系统费时费力的问题。

技术领域

本发明涉及高压直流输电技术领域，具体而言，涉及一种直流接地极系统及互联的方法。

背景技术

直流输电系统在单极大地方式下运行时，会有很大的直流电流从接地极流入或流出大地。尤其是在特高压直流系统中，接地极处注入或抽出的直流电流可以高达几千安培。这一电流在土壤中形成电位分布，会对附近的交流系统产生影响。这导致中性点直接接地的变压器中有直流电流流过，变压器直流偏磁现象严重，进一步出现变压器绕组发热增加、运行噪声大幅度上升等一系列严重问题。中国经济发展较快的东部沿海地区耗电量大，它们也是直流接地极分布集中的区域。直流输电工程的受端往往集中在广东、上海等地，仅在广州周边就分布建设有四个直流接地极。这些直流接地极在运行时为区域内带来复杂的电磁环境干扰。

目前，针对直流接地极入地电流会影响交流系统，给交流变电站带来变压器直流偏磁问题的解决方案有两类：第一类是在交流系统各处增加抑制或者隔离直流电流的设备，比如：1、合理选择交流变压器；2、在变压器中性点串连电容、电阻，或安装反向电流装置来阻断交流变电站内的直流通路。第二类是设法控制直流干扰源强度，比如：3、在交流变电站或直流接地极的设计选址阶段对直流偏磁问题予以考虑，优化选址；4、采取多个直流换流站共用接地极的运行方式。

然而上述方法也都存在各自的问题。例如第3种方法，在交流变电站或直流接地极选址的时候，需要综合考虑地区地形地貌，基础设施完善程度等多方面因素。即使完全根据降低直流偏磁影响的原则进行选址，由于交流站数量很大，也避免不了“众口难调”。第1种和4种方法都是可以作为条件允许情况下的优化方案，但不可能作为设计的优先满足标准。实际建设中可能必须要另建接地极或选取特定形式的变压器以满足换流或变电设施的功能。第2种方法存在成本很高、给交流系统保护配置带来困难等多方面问题。

总之，目前对于降低直流接地极入地电流对交流系统影响方面有多种解决方案，但是这些方案大多只能在不与其他主要设计条件冲突时采用，或者会给已有的交流系统带来新的问题。而且每次新建接地极时，对原系统的影响都比较大，需要重新调整各交流系统的抗扰措施，存在费时费力费钱的问题。

2011年4月，华东电力试验研究院获得直流接地系统及方法的专利。该发明提供了一种直流接地系统及方法，将多个直流接地极之间通过联络线并联，形成“接地岛”，实现了针对整个电网的分散入地电流，从而减小直流对周边变压器的影响。该方法通过环形连接使整个区域内的接地极形成“接地岛”，从而改善了整个区域内直流接地极对周围交流系统的电磁影响。该发明强调接地极之间的联络线与直流高压线共用一条走廊进行架设，因此也充分的节约了土地资源。并且该发明提出了通过调整不同接地极之间的联络线参数来优化直流电流分配。

但是该发明仍然存在重要的缺陷。换流站接地极的接地电阻很小，一般在0.5Ω以下，甚至达到0.1Ω；而作为接地极之间的联络线，以截面积为400的铝钢绞线为例，其每公里的电阻在0.2欧姆以上。由于接地极之间距离很远，多数在几十公里甚至百公里，因此接地极之间联络线路的电阻就远大于接地极的接地电阻。这意味着在已有专利中，某一个直流接地极投入运行时，其他与之相连的接地极很难起到有效的分流作用，未能达到该发明所预想到的各接地极有效分流，降低对周边交流系统影响的效果。该专利中提出的通过调整联络线参数来控制各接地极入地电流的设想也难以实现。