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      一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極的制作方法

      文檔序號:7156385閱讀:231來源:國知局
      專利名稱:一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,屬于高壓直流輸電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      隨著我國電力工業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展,高壓直流成為電力輸送的重要部分。高壓直流換流站接地極是直流輸電系統(tǒng)的重壓組成部分,其型式設(shè)計和選址建造主要受到接地電阻、跨步電壓、使用壽命和接地極溫升等參數(shù)的規(guī)程限制。滿足正常運行要求的接地極設(shè)計往往占用較大的土地面積,而新建的直流輸電工程,落點常位于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū),人口密度大,征地成本高。實際應(yīng)用中,高壓直流接地極往往采用水平雙圓環(huán)型式,在接地極通入電流時,地表電位分布不均勻,跨步電壓峰值往往出現(xiàn)在內(nèi)、外環(huán)上方地表附近。而滿足在直流工程單極大地運行并達到最大短時入地電流條件下,接地極上方地表跨步電壓最大值不超標,成為制約雙環(huán)接地極尺寸的主要因素。有鑒于此,如能實現(xiàn)雙環(huán)直流接地極的緊湊化設(shè)計,在滿足跨步電壓等參數(shù)不超標的前提下,減小占地面積,能帶來巨大的經(jīng)濟效益。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是提出一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,減小直流接地極的尺寸和占地面積,并維持地表跨步電壓最大值不超標。本發(fā)明提出的基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,包括接地極、碳床、絕緣層和均流電阻;所述的接地極被包裹在碳床的中心,所述的絕緣層置于碳床的上部;所述的接地極由內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極組成,內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極同心同平面安裝,所述的均流電阻通過導線連接在內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極之間。
      本發(fā)明提出的基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,其優(yōu)點是采用在接地極上部土壤中敷設(shè)絕緣介質(zhì)薄膜,并在內(nèi)、外環(huán)間添加均流電阻,強制均衡電流在雙環(huán)接地極內(nèi)、外環(huán)中的分布,從而使地表電位更加均勻,有效減小接地系統(tǒng)的跨步電位差,大大減小直流接地極的尺寸和占地面積,從而降低直流接地極的總體工程造價。


      圖1是本發(fā)明提出的雙環(huán)直流接地極的使用狀態(tài)剖視圖。圖2是本發(fā)明提出的雙環(huán)直流接地極的等效電路圖。圖3是絕緣層為一型時內(nèi)環(huán)接地極的使用狀態(tài)剖視圖。圖4是絕緣層為L型時內(nèi)環(huán)接地極的使用狀態(tài)剖視圖。圖5是絕緣層為U型時內(nèi)環(huán)接地極的使用狀態(tài)剖視圖。圖1 一圖5中,I是內(nèi)環(huán)接地極,2是碳床,3是絕緣層,4是均流電阻連接導線,5是均流電阻,6是外環(huán)接地極,H為接地極至地面的距離,即接地極的埋深,A為絕緣層的寬度,h為絕緣層至地面的距離,S為絕緣層與碳床之間的距離,L碳床的寬度。
      具體實施例方式本發(fā)明提出的基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,其使用狀態(tài)的剖視圖如圖1所示,包括接地極、碳床2、絕緣層3和均流電阻。接地極被包裹在碳床2的中心,絕緣層3置于碳床2的上部。接地極由內(nèi)環(huán)接地極I和外環(huán)接地極6組成,內(nèi)環(huán)接地極I和外環(huán)接地6極同心同平面安裝,均流電阻5通過連接導線連接在內(nèi)環(huán)接地極I和外環(huán)接地極6之間。與常規(guī)的雙環(huán)直流接地相比,本發(fā)明通過地中絕緣層和均流電阻的綜合應(yīng)用,達
      到控制接地極地中電流的目的。其中,地中絕緣層用以改變地中電流場的分布,均流電阻用以調(diào)控入地電流在內(nèi)、外環(huán)間的配比。本發(fā)明的雙環(huán)直流接地極,在接地極埋設(shè)施工時,首先開挖兩個同心圓環(huán)狀截面為梯形的凹坑。兩個凹坑中,內(nèi)凹坑的半徑等于內(nèi)環(huán)接地極I的半徑Rl,Rl = 300米 400米,如圖1中所示,夕卜凹坑的半徑等于外環(huán)接地極2的半徑R2, R2 = 400米 600米,凹坑截面的上底角0,為40度 70度,本發(fā)明的一個實施例中,為60度,凹坑的深度為使接地極至地面的距離即接地極的埋深H = 4米 6米。然后在凹坑的底部設(shè)置碳床,碳床的寬度L = 0. 9米 1.1米,使內(nèi)環(huán)接地極I和外環(huán)接地極分別置于碳床的中心,以保護接地極的工作環(huán)境。然后再碳床上部距離S處鋪設(shè)絕緣層薄膜,S = 0. 3米 I米。本發(fā)明的一個實施例中,碳床至絕緣層的距離為0.5米。絕緣層的材料可以為聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC),具有較好的抗腐蝕性和較長的使用壽命。絕緣層的寬度A可以為0.4米 1. 5米。絕緣層至地面的距離h可以為2. 5米 4. 5米。本發(fā)明的雙環(huán)直流接地極,絕緣層的的截面形狀可以為一型、L型或U型,分別為圖3、圖4和圖5所示。不同形狀其縮小接地極尺寸效果與工程量相關(guān)。本發(fā)明的雙環(huán)直流接地極,在連接內(nèi)、外環(huán)接地極的導線間增加均流電阻,采用均流電阻之后,接地極內(nèi)、外環(huán)之間通過均流電阻Rx相連,調(diào)整Rx的大小可以改變總?cè)氲仉娏髟趦?nèi)、外環(huán)之間的分配比例,從而改變地表整體跨步電壓的分布。所需的均流電阻阻值較小,可以采用多個電阻箱并聯(lián)的方式??紤]到均流電阻變化對均流效果的影響,將均流電阻設(shè)計為阻值可調(diào)的形式(連續(xù)可調(diào)或者劃分為若干個合適的阻值檔),方便在實際應(yīng)用中調(diào)整均流電阻的大小從而將地表最大跨步電壓控制在最優(yōu)的狀態(tài)。圖2是本發(fā)明提出的雙環(huán)直流接地極的等效電路圖。其中,Ri為內(nèi)環(huán)接地電阻,Ro為外環(huán)接地電阻,Rio為外環(huán)對內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)移電阻,Roi為內(nèi)環(huán)對外環(huán)的轉(zhuǎn)移電阻,采用均流電阻之后,接地極內(nèi)、外環(huán)之間通過均流電阻Rx相連,調(diào)整Rx的大小可以改變總?cè)氲仉娏髟趦?nèi)、外環(huán)之間的分配比例,從而改變地表整體跨步電壓的分布。所需的均流電阻阻值較小(通常小于I Q),可以采用多個電阻箱并聯(lián)的方式。考慮到均流電阻變化對均流效果的影響,將均流電阻設(shè)計為阻值可調(diào)的形式(連續(xù)可調(diào)或者劃分為若干個合適的阻值檔),方便在實際應(yīng)用中調(diào)整均流電阻的大小從而將地表最大跨步電壓控制在最優(yōu)的狀態(tài)。在維持地表最大跨步電壓不超標、接地電阻基本不變的前提下,本發(fā)明綜合采用絕緣層和均流電阻的緊湊型雙環(huán)接地極,具有更小的內(nèi)、外環(huán)的半徑Rl、R2,相比常規(guī)雙環(huán)接地極有效減少了金屬導體用量、焦炭用量、工程開挖土方和實際占地面積。
      本發(fā)明的雙環(huán)直流接地極,在內(nèi)、外環(huán)接地極之間的連接導線串入均流電阻,均流電阻采用多電阻箱并聯(lián)形式,阻值變化范圍(0.01Q I Q),當直流接地極單極一大地回路運行時,雙環(huán)接地極之間所裝設(shè)的均流電阻上會流過較大的直流電流,但由于均流電阻本身取值較小,承受的電壓僅在100V左右,均流電阻的絕緣要求低。由于均流電阻上通過的電流較大,因而對其熱容量要求較高,適用于本發(fā)明的均流電阻熱容量應(yīng)大于0. 1MW。以下是本發(fā)明系統(tǒng)的一個實施例。設(shè)極址土壤為兩層結(jié)構(gòu),表層土壤電阻率125Q m、深度10m,底層土壤電阻率350 Q m0接地極采用同心雙環(huán)結(jié)構(gòu),埋深H為4m,最大入地電流6720A,跨步電壓需滿足Ek = 5+0. 03 P s = 9. 03V的EPRI推薦準則。表一為本發(fā)明的一個實施例的設(shè)計參數(shù),表二為本發(fā)明設(shè)計的緊湊型接雙環(huán)地極與常規(guī)雙環(huán)接地極的技術(shù)、經(jīng)濟指標對比。表一本發(fā)明的一個實施例的設(shè)計參數(shù)
      權(quán)利要求
      1 一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,其特征在于該雙環(huán)直流接地極包括接地極、碳床、絕緣層和均流電阻組成;所述的接地極被包裹在碳床的中心,所述的絕緣層置于碳床的上部;所述的接地極由內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極組成,內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極同心同平面安裝,所述的均流電阻通過導線連接在內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極之間。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種基于地中電流控制的雙環(huán)直流接地極,屬于高壓直流輸電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。本雙環(huán)直流接地極,包括接地極、碳床、絕緣層和均流電阻。接地極被包裹在碳床的中心,所述的絕緣層置于碳床的上部。接地極由內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極組成,內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極同心同平面安裝,所述的均流電阻通過導線連接在內(nèi)環(huán)接地極和外環(huán)接地極之間。本發(fā)明雙環(huán)直流接地極,采用在接地極上部土壤中敷設(shè)絕緣介質(zhì)薄膜,并在內(nèi)、外環(huán)間添加均流電阻,強制均衡電流在雙環(huán)接地極內(nèi)、外環(huán)中的分布,從而使地表電位更加均勻,有效減小接地系統(tǒng)的跨步電位差,大大減小直流接地極的尺寸和占地面積,從而降低直流接地極的總體工程造價。
      文檔編號H01R4/66GK103001011SQ20111022887
      公開日2013年3月27日 申請日期2011年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月11日
      發(fā)明者何金良, 饒宏, 張曉 , 李巖, 曾嶸, 黎小林, 尹晗, 張波, 余占清, 胡軍 申請人:南方電網(wǎng)科學研究院有限責任公司, 清華大學
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