專利名稱：一種直流接地極的埋設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流接地極的埋設(shè)方法，屬于電工領(lǐng)域電力系統(tǒng)接地技術(shù)。
背景技術(shù)：
直流接地極是直流輸電系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接關(guān)系到直流輸電系統(tǒng)的安全 性。直流接地極的參數(shù)包括接地電阻、最大地電位升、最大跨步電壓、最大轉(zhuǎn)移電勢(shì)、電 流密度和設(shè)計(jì)壽命等。直流接地極的參數(shù)需要滿足系統(tǒng)以及人身安全的要求。
當(dāng)直流輸電系統(tǒng)的電流經(jīng)過(guò)直流接地極流入大地，會(huì)在周?chē)乇懋a(chǎn)生一定的電位分 布，根據(jù)我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 5224-2005《高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī) 定》描述跨步電壓指，當(dāng)高壓直流接地極運(yùn)行時(shí)，人體兩腳接觸地面且水平距離為lm的 任意兩點(diǎn)間電壓。同時(shí)規(guī)程還規(guī)定，在最大暫態(tài)電流下，接地極地面任意點(diǎn)最大跨步電壓 應(yīng)滿足式(l)要求
<formula>formula see original document page 3</formula>式中
五my——地面最大允許跨步電壓，V; y9s——表層土壤電阻率，J>m。
為了降低直流接地極的跨步電壓，需要增大接地極尺寸，增加接地極埋深，因此需要 占用較大的土地面積和花費(fèi)更多的建造經(jīng)費(fèi)。
隨著我國(guó)電力行業(yè)的不斷發(fā)展，直流輸電系統(tǒng)數(shù)量逐漸增多，尋找到合適的直流接地 極極址越來(lái)越困難，即使找到合適的極址，能夠用于建設(shè)直流接地極的面積也有限。設(shè)計(jì) 出的直流接地極建造方案的最大跨步電壓往往會(huì)超標(biāo)，因此需要采取一定的手段來(lái)降低最 大跨步電壓。
目前應(yīng)對(duì)直流接地極跨步電壓超標(biāo)的方法一般有幾種。
1. 地表鋪設(shè)高阻層。在地表鋪設(shè)一層電阻率較高的物質(zhì)，以提高表層土壤電阻率A 從而間接提高最大跨步電壓限值五my。但是目前很多直流接地極極址為農(nóng)田，在埋設(shè)接地 極后還需要將土壤歸還給當(dāng)?shù)鼐用窀N。如果要在地表鋪設(shè)高阻層，意味著要完全征用該 片土地，勢(shì)必大幅增加征地費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)上并不劃算。
2. 增大直流接地極尺寸。增大接地極尺寸可以增大入地電流在土壤中的溢流范圍，降 低地表跨步電壓。但是增大接地極尺寸意味著同時(shí)需要占用更大的土地面積，更多的接地 極材I4和更多需要開(kāi)挖的土方量，不僅建造經(jīng)費(fèi)大大增加，而且在某些情況下，由于實(shí)際 地質(zhì)條件的限制，可以利用的土地面積有限，無(wú)法增大接地極尺寸。3.增加直流接地極埋深。增加埋深可以減小最大跨步電壓，但是也意味著需要開(kāi)挖的 土方量增加，工程建設(shè)經(jīng)費(fèi)增加。而且研究及實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，當(dāng)埋深越深時(shí)，所需要增 加開(kāi)挖的土壤量呈級(jí)數(shù)方式增長(zhǎng)，且增加埋深對(duì)接地極跨步電壓的減小幅度較增大接地極 尺寸等方法表現(xiàn)的不太明顯。因此采用增加埋深的方法來(lái)降低接地極最大跨步電壓經(jīng)濟(jì)上 并不劃算。
從上面的分析可以看出，為了解決直流接地極跨步電壓超標(biāo)問(wèn)題，急需尋找一種在不 增加建造經(jīng)費(fèi)的情況下，降低直流接地極最大跨步電壓的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種直流接地極的埋設(shè)方法，以克服己有技術(shù)的不足，在不增加 直流接地極的占地面積、不增加接地極尺寸、不增加建造經(jīng)費(fèi)情況下，降低直流接地極的 最大跨步電壓。
本發(fā)明提出的直流接地極的埋設(shè)方法，包括以下步驟-
(1) 在土壤中開(kāi)挖一個(gè)橫截面為等腰梯形的環(huán)形坑槽，梯形截面的中心線與圓心的 距離等于所需要埋設(shè)圓環(huán)形直流接地極的半徑R，梯形截面的高度H等于所需要埋設(shè)接地 極埋深D加上接地極周?chē)枰木匦谓固拷孛鎮(zhèn)冗呴L(zhǎng)度L2的一半，H = D + 1/2 L2， 梯形截面的底部邊長(zhǎng)等于所需要包裹的矩形焦炭截面底邊長(zhǎng)L,，梯形截面的頂部邊長(zhǎng)由其 底部邊長(zhǎng)L3，高度H和梯形的夾角e決定，S卩L3-L,+2xHxctg(e)，
挖掘的梯形坑槽夾角0為30° — 60°;
(2) 在上述環(huán)形坑槽的底部鋪設(shè)焦炭層，焦炭層的厚度A,等于整個(gè)焦炭截面?zhèn)冗呴L(zhǎng) U的一半；
(3) 將直流接地極埋入上述焦炭層的上方，在直流接地極上方鋪設(shè)與接地極下方相 同厚度的焦炭層；
(4) 在上述步驟(3)的焦炭層上方鋪設(shè)土壤層，土壤層的厚度A3為0.01m到3m;
(5) 在上述土壤層的上方鋪設(shè)絕緣層，絕緣層的厚度為0.001 m—lm;
(6) 在上述絕緣層上方回填土壤，使土壤與周?chē)孛姹３制秸?上述方法中，土壤層上方鋪設(shè)的絕緣層可以為任意形狀。
本發(fā)明提出的直流接地極的埋設(shè)方法，其優(yōu)點(diǎn)是埋設(shè)過(guò)程簡(jiǎn)單易行，只需要在鋪設(shè) 直流接地極的過(guò)程中加入一層絕緣層，即可降低直流接地極的跨步電壓。本發(fā)明的埋設(shè)方 法不增加直流接地極的占地面積、不增加接地極尺寸、不增加建造經(jīng)費(fèi)，因此在經(jīng)濟(jì)上與 已有的埋設(shè)方法相比投資更低。


圖1為利用本發(fā)明方法埋設(shè)的圓環(huán)形直流接地極的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2、圖3、圖4和圖5分別是在直流接地極上方鋪設(shè)的不同形狀絕緣層的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1一圖5中，l是直流接地極，2是焦炭層，3是絕緣層，4是回填的土壤。圖2所 示的絕緣層為曲面形，圖3所示的絕緣層為折線形，圖4所示的絕緣層為波浪線形，圖5 所示的絕緣層為多層復(fù)合型。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的直流接地極的埋設(shè)方法,埋設(shè)成的圓環(huán)形直流接地極的結(jié)構(gòu)如圖l所示， 埋設(shè)過(guò)程包括以下步驟
(1) 在土壤中開(kāi)挖一個(gè)橫截面為等腰梯形的環(huán)形坑槽，梯形截面的中心線與圓心的
距離等于所需要埋設(shè)圓環(huán)形直流接地極的半徑R，梯形截面的高度H等于所需要埋設(shè)接地 極埋深D加上接地極周?chē)枰木匦谓固拷孛鎮(zhèn)冗呴L(zhǎng)度L2的一半，H = D + 1/2 L2, 梯形截面的底部邊長(zhǎng)等于所需要包裹的矩形焦炭截面底邊長(zhǎng)L,，梯形截面的頂部邊長(zhǎng)由其 底部邊長(zhǎng)L3，高度H和梯形的夾角e決定，目P: L3-L,+2xHxctg(e), 挖掘的梯形坑槽夾角6為30。一60。；
(2) 在上述環(huán)形坑槽的底部鋪設(shè)焦炭層2，焦炭層的厚度A,等于整個(gè)焦炭截面?zhèn)冗?br> 長(zhǎng)L2的一半；
(3) 將直流接地極1埋入上述焦炭層2的上方，在直流接地極上方鋪設(shè)與接地極下 方相同厚度的焦炭層；
(4) 在上述步驟(3)的焦炭層上方鋪設(shè)土壤層，土壤層的厚度A3為0.01m到3m;
(5) 在上述土壤層的上方鋪設(shè)絕緣層3，絕緣層的厚度為O.OOIm—lm;
(6) 在上述絕緣層上方回填土壤層4，使土壤與周?chē)孛姹３制秸?本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例是利用本發(fā)明方法埋設(shè)的圓環(huán)形直流接地極，其結(jié)構(gòu)和各參
數(shù)如圖1所示。
本發(fā)明方法中，土壤層上方鋪設(shè)的絕緣層可以為任意形狀，例如圖l所示為平面形， 圖2所示為曲面形，圖3所示為折線形，圖4所示為波浪線形，圖5所示為多層復(fù)合型。
本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例中，圓環(huán)形直流接地極半徑R為100 m，埋深D為3 m， 焦炭截面的底邊長(zhǎng)度L,和側(cè)邊長(zhǎng)度U均為1 m。挖掘的梯形坑槽夾角6為45°。則梯形坑 槽的高度H二D + l/2L2-3 + l/2-3.5m。梯形坑槽的底部邊長(zhǎng)等于L！為1 m。梯形坑槽 的頂部邊長(zhǎng)L3 = L + 2 x H x ctg(0) = 1 + 2 x 3.5 x ctg(45°) = 8 m。焦炭層厚度A, = A2 = 1/21^ = 0.5 m。 土壤層厚度A3為0.1m。絕緣層厚度為0.005 m。絕緣層的形狀為平面形， 長(zhǎng)度為1 m，鋪設(shè)于焦炭的正上方。
權(quán)利要求
1、一種直流接地極的埋設(shè)方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)在土壤中開(kāi)挖一個(gè)橫截面為等腰梯形的環(huán)形坑槽，梯形截面的中心線與圓心的距離等于所需要埋設(shè)圓環(huán)形直流接地極的半徑R，梯形截面的高度H等于所需要埋設(shè)接地極埋深D加上接地極周?chē)枰木匦谓固拷孛鎮(zhèn)冗呴L(zhǎng)度L2的一半，H＝D+1/2L2，梯形截面的底部邊長(zhǎng)等于所需要包裹的矩形焦炭截面底邊長(zhǎng)L1，梯形截面的頂部邊長(zhǎng)由底部邊長(zhǎng)L3，高度H和梯形的夾角θ決定，即L3＝L1+2×H×ctg(θ)，挖掘的梯形坑槽夾角θ為30°-60°；(2)在上述環(huán)形坑槽的底部鋪設(shè)焦炭層，焦炭層的厚度A1等于整個(gè)焦炭截面?zhèn)冗呴L(zhǎng)L2的一半；(3)將直流接地極埋入上述焦炭層的上方，在直流接地極上方鋪設(shè)與接地極下方相同厚度的焦炭層；(4)在上述步驟(3)的焦炭層上方鋪設(shè)土壤層，土壤層的厚度A3為0.01m-3m；(5)在上述土壤層的上方鋪設(shè)絕緣層，絕緣層的厚度為0.001m-1m；(6)在上述絕緣層上方回填土壤，使土壤與周?chē)孛姹３制秸?br> 2、 如權(quán)利要求1所述的方法，1其特征在于其中所述的土壤層上方鋪設(shè)的絕緣層為 任意形狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種直流接地極的埋設(shè)方法，屬于電工領(lǐng)域電力系統(tǒng)接地技術(shù)。首先在土壤中開(kāi)挖一個(gè)橫截面為等腰梯形的環(huán)形坑槽，在環(huán)形坑槽的底部鋪設(shè)焦炭層，將直流接地極埋入上述焦炭層的上方，在直流接地極上方鋪設(shè)與接地極下方相同厚度的焦炭層；在焦炭層上方鋪設(shè)土壤層，在土壤層的上方鋪設(shè)絕緣層，在絕緣層上方回填土壤，使土壤與周?chē)孛姹３制秸１景l(fā)明提出的直流接地極的埋設(shè)方法，其優(yōu)點(diǎn)是埋設(shè)過(guò)程簡(jiǎn)單易行，只需要在鋪設(shè)直流接地極的過(guò)程中加入一層絕緣層，即可降低直流接地極的跨步電壓。本發(fā)明的埋設(shè)方法不增加直流接地極的占地面積、不增加接地極尺寸、不增加建造經(jīng)費(fèi)，因此在經(jīng)濟(jì)上與已有的埋設(shè)方法相比投資更低。
文檔編號(hào)H01R4/66GK101552384SQ20081024032
公開(kāi)日2009年10月7日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者何金良, 劉澤洪, 盧理成, 波 張, 嶸 曾, 凡 陳, 高理迎 申請(qǐng)人:清華大學(xué)