[發明專利]特高壓直流輸電線路深井接地極的模擬系統

在審

• 申請號: 202010987605.X
• 申請日: 2020-09-18
• 公開（公告）號: CN112035990A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 毛新果;方針;李波;譚艷軍;黃清軍;朱思國;朱遠
• 申請（專利權）人: 國網湖南省電力有限公司;國網湖南省電力有限公司防災減災中心;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/20;G06F111/02
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 何湘玲

本發明公開了一種特高壓直流輸電線路深井接地極的模擬系統，包括：深井接地極模型，大地混合多層土壤模型及地面交流輸電網絡等效模型；深井接地極模型放置于大地混合多層土壤模型中；大地混合多層土壤模型包括多個水平分層及多個垂直分層，每一分層的電阻率分別設置以對應地質類型；地面交流輸電網絡等效模型設置于大地混合多層土壤模型之上，地面交流輸電網絡等效模型根據實際交流輸電網絡建立，在每個變電站位置對應設置變電站節點；其中變電站節點利用主變直流工況下的接地電阻與繞組直流電阻等效，每條交流輸電線路利用直流工況下的線路電阻進行集中參數等效。本發明可仿真特高壓直流線路單極大地回線運行時的工作情況。

技術領域

本發明涉及特高壓的接地技術領域，尤其涉及一種特高壓直流輸電線路深井接地極的模擬系統。

背景技術

特高壓直流輸電在遠距離、大容量輸電及電網互聯方面具有獨特的優勢，因此在西電東送、全國電網互聯等工程中都發揮著重要作用，是解決中國能源分布不均的重大能源戰略。近年來，中國已建設數十條特高壓直流輸電線路，與交流輸電系統不同，為了保證換流站內換流閥組的正常運行，通常需要在距離換流站十幾到幾十公里的地方，單獨建設特高壓直流線路的接地極。當特高壓直流輸電線路雙極平衡運行時，接地極無電流流過，僅起到電位鉗制的作用；但當特高壓直流輸電線路單極-大地回路運行或雙極不平衡運行時，接地極不僅起到鉗制換流器中性點電位的作用，同時線路首末兩端的接地極還會通過大地構成回路，為直流電流的流過提供通路，每個接地極將流過數千安培的直流電流，共同維持電能的正常傳輸。

由于每條特高壓直流輸電線路在建設階段，為保證工程的經濟性，會先建設正極或負極金屬回線，然后以單極大地回線方式運行至另外一回金屬回線建設完成，再將特高壓直流輸電線路投運至雙極運行。同時每年換流站故障或檢修時，也會以單極大地回線方式運行。因此，數千安培的直流電流將不可避免的通過接地極流入地中，并經大地回流至線路對側換流站。而當數千安培的直流電流長時間流過大地時，會產生電磁效應、熱效應和電化學效應，對環境產生巨大影響。比如電流流過大地引起地電位抬升，形成較大的跨步電壓和接觸電勢對經過的人畜，威脅其生命安全。同時地電位抬升造成中性點直接接地變壓器繞組中流過直流電流，引起嚴重的變壓器直流偏磁，威脅交流電網運行安全。同時入地直流電流對沿線鐵路牽引網及地埋金屬管網等也會產生嚴重的干擾及腐蝕效應。

目前現有的特高壓直流輸電線路其接地極形式均是采用淺層埋設(埋深數m)的水平同心圓環接地極(半徑一般超過200m)。這種形式的接地極利用了地表土壤電阻率較低的特點，接地電阻較小，接地極流出電流分布較為均勻，但在接地極附近地表會產生較大的跨步電壓，且電流均從淺層地表流過，對金屬管網影響大，沿線變壓器直流偏磁嚴重。同時占地面積大，對極址的要求很高。

而特高壓直流輸電采用深井接地極可使為接地直流電流提供良好的通路，避免直流電流流過淺層地表，使直流回路不經過變壓器，均從深層土壤中流通，將徹底解決變壓器直流偏磁問題及入地電流對其他設備的影響，有效提高特高壓直流接地極附近相關設備管網的安全穩定運行。但深井接地極通常井深可達1000m，接地極所處地質環境復雜且惡劣，因此目前對于深井接地極的接地特性、溫升特性、地下電流分布特性及地表電位分布特性尚不清楚，國內外也未見深井接地極實際應用報道，亟需對深井接地極開展仿真研究，為深井接地極的實際應用提供理論研究基礎。

發明內容

本發明提供了一種特高壓直流輸電線路深井接地極的模擬系統，用于開展深井接地極接地特性、溫升特性、地下電流分布特性及地表電位分布等特性研究，從而解決無法獲知深井接地極相關特性的技術問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種特高壓直流輸電線路深井接地極的模擬系統，包括：深井接地極模型，大地混合多層土壤模型及地面交流輸電網絡等效模型；