±1100kV特高壓南陽換流站直流接地極型式淺談

（1國網內蒙古東部電力有限公司通遼供電公司，內蒙古 通遼 028000;

2國網內蒙古東部電力有限公司經濟技術研究院，呼和浩特 010020）

摘 要：為落實“一帶一路”戰略，推進跨境電力與輸電通道建設，±1100kV哈薩克斯坦—南陽特高壓直流輸電項目正在依法有序可研推進，直流接地極是直流輸電工程設計中一項重要內容，本文針對特高壓南陽換流站的接地極型式級特點進行分析，為整體直流輸電工程接地極設計提供有效的參考。

關鍵詞：換流站;接地極型式;多圓環電極

1 引言

為落實“一帶一路”戰略，推進跨境電力與輸電通道建設，積極開展區域電網升級合作，為能源電力行業帶來了難得的發展新機遇。國家電網公司在特高壓和智能電網技術創新，以能源電力基礎設施互聯互通為落腳點，構建以特高壓電網為骨干網架輸送新型清潔能源為主導的全球能源互聯網。±1100kV哈薩克斯坦—南陽特高壓直流輸電項目正在依法有序可研推進，南陽換流站直流接地極是此工程工程設計中一項重要內容。

2 接地極布置型式及其特點

接地極通常采用垂直方式或水平方式埋設，后者也稱溝型電極形式。垂直電極底端埋深一般為數十米，因此其最大的優點是占地少;由于可將接地電流導入地層深處，所以對周邊環境的影響也比較小;但其端部入地溢流密度比較高，產生的電離氣體很難排出，另外，由于子電極之間相互封閉獨立，需要用匯流導線將各個電極連接起來，增加了匯流導線的難度，因此垂直型敷設電極的主要缺點是局部電流密度大，電極腐蝕嚴重，施工較困難[1]。

水平直埋型電極埋設深度一般僅為幾米，施工較方便，造價低，非常適用于極址表層土壤電阻率較低，場平寬廣且地形平坦的地形。例如常用的直線形、星形和環形電極敷設布置方式，其特點如下：

（1）直線形電極。水平直線電極基本適合于地域狹長的地形，在布置靈活，可以分段或分支同時運行，廣泛應用;缺點是接地極體上溢流密度分布不均勻，入地端部電流密度較大。同時為了克服端部電流過大的缺點，從而可以獲得較為均勻的電流密度[2]。

（2）星形電極。星形電極很形象，一般來說有三到五個分支，因為分臂可以延伸到各種類型的土壤分層或深層中，能夠充分利用選用極址的低電阻率區，從而接觸到較低的接地電阻。缺點是分臂之間的屏蔽作用較強，利用率系數小，電流分布不均勻，所以除丘陵地區或者土壤電阻率變化較大極址外，一般不常用。

（3）環形電極。對稱性好，且單位長度流入地電流均勻，不出現局部電流密度過大和跨步電壓過高情況。在同等條件下，電極長度尺寸較短，經濟性好，而且運行電氣性能好，因此廣泛應用。

3 多圓環電極的埋深優化特點

通過對環形電極非等深布置對各種運行參數的影響分析認為，在不均勻土壤中，雙環電極采用非等深埋敷設布置，對最大跨步電壓、整體接地電阻和溢流密度的影響極小，此布置方式是完全可行的。另外，通過計算，若土壤表層電阻率較低，電極型式采用標準三圓環非等深布置，不僅可滿足各種參數要求，而且較等深布置還將獲得更好的經濟性[3]。

4 南陽換流站接地極型式分析

4.1 極址簡介及電極型式選擇

河南省方城縣趙河極址和廣陽極址是目前推薦的接地極極址，其中趙河鎮極址地貌屬疊錯式盆地，呈東西展布，南北長約2.7km，東西寬約1.3km，四通一平難度小，高差一般小于2m，電氣性能：3.1層深m ＼20.0/Ωm 、∞層深m ＼850.0/Ωm;廣陽極址區域地勢開闊，地形也比較平坦，可用地范圍南北約600m，東西約1000m，電氣性能：5.0層深m ＼90.0/Ωm 、∞層深m ＼734.5/Ωm。

從采集的極址的電性數據來看，土壤表面覆蓋層土壤電阻率差異性較大，而1.5m以下層土壤電阻率卻相對較高，因此原則上排除了采用側臥式或直接1.5m下，敷設垂直型電極型式的可能，另外，從兩個擬選極址的地形來看，四平一通難度較小，初步設計均滿足圓環型電極敷設條件，所以，特高壓南陽換流站接地極型式建議為標準多環電極水平敷設方式。

4.2 選址可行性分析

對于初選推薦的標準三圓環電極等深布置型式;趙河鎮極址環徑分別是500m，380m和290m;廣陽極址為360m，250m，170m，埋深均為3m。從最大跨步電壓和最大接觸電勢的電氣看，趙河鎮極址能夠滿足接地系統的正常運行，但是惡劣天氣安全措施裕量較小，而廣陽極址在目前條件下不滿足系統正常運行要求。

4.3 極址接地改進措施

對趙河鎮極址可增加電極入地敷設結構尺寸后，并采用非等深敷設布置;假如，將園環徑增大為450m，370m，和270m，外環尺寸保持2.5m埋深不變，內環和中環埋深為2m。通過仿真計算可知，地網接地電阻降為0.19Ω，最大跨步電壓降為4.5V，最大電流入地密度降到0.9A/m;而開挖土方量加了極少，雖然焦炭和電極長度有所增加，但是安全裕度提高了。

對廣陽極址由于其扁條型的特點，由于地理位置原因，不能增加尺寸，只能采用非標準環形電極敷設型式，由于極址土壤電阻率需要有降低措施，工作量很大。

5 總結

通過對接地極型式及特點分析，對多圓環電極的埋深優化在現有的極址條件下，均可滿足運行參數，具有很大的可行性，同時換流逆變站推薦的趙河鎮、廣陽鎮極址，采用標準三圓環型式接地極型式，在滿足各種技術參數要求條件下，假如適當增加尺寸后用標準三圓環非等深敷設布置，趙河鎮接地極址具有較大的安全裕量，更有利于直流系統穩定的運行。

參考文獻：

[1] 張勁松. 廣東地區換流站采用共用接地極的設想[J]. 廣東電力，2005，18（4）

[2] 田秋松，郭果等.特高壓變壓器冷卻器防塵降溫方式研究[J]. 河南電力， 2014，01（4），21-22

[3] 田秋松，張健毅等. 特高壓電網110kV并聯電容器組的配置和投切[J]. 華東電力， 2013，01（4），38-42

作者簡介：包力（1984-），男，工程師，主要從事電網規劃調度運行管理工作