±1100kV特高压南阳换流站直流接地极型式浅谈

（1国网内蒙古东部电力有限公司通辽供电公司，内蒙古 通辽 028000;

2国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院，呼和浩特 010020）

摘 要：为落实“一带一路”战略，推进跨境电力与输电通道建设，±1100kV哈萨克斯坦―南阳特高压直流输电项目正在依法有序可研推进，直流接地极是直流输电工程设计中一项重要内容，本文针对特高压南阳换流站的接地极型式级特点进行分析，为整体直流输电工程接地极设计提供有效的参考。

关键词：换流站;接地极型式;多圆环电极

1 引言

为落实“一带一路”战略，推进跨境电力与输电通道建设，积极开展区域电网升级合作，为能源电力行业带来了难得的发展新机遇。国家电网公司在特高压和智能电网技术创新，以能源电力基础设施互联互通为落脚点，构建以特高压电网为骨干网架输送新型清洁能源为主导的全球能源互联网。±1100kV哈萨克斯坦―南阳特高压直流输电项目正在依法有序可研推进，南阳换流站直流接地极是此工程工程设计中一项重要内容。

2 接地极布置型式及其特点

接地极通常采用垂直方式或水平方式埋设，后者也称沟型电极形式。垂直电极底端埋深一般为数十米，因此其最大的优点是占地少;由于可将接地电流导入地层深处，所以对周边环境的影响也比较小;但其端部入地溢流密度比较高，产生的电离气体很难排出，另外，由于子电极之间相互封闭独立，需要用汇流导线将各个电极连接起来，增加了汇流导线的难度，因此垂直型敷设电极的主要缺点是局部电流密度大，电极腐蚀严重，施工较困难[1]。

水平直埋型电极埋设深度一般仅为几米，施工较方便，造价低，非常适用于极址表层土壤电阻率较低，场平宽广且地形平坦的地形。例如常用的直线形、星形和环形电极敷设布置方式，其特点如下：

（1）直线形电极。水平直线电极基本适合于地域狭长的地形，在布置灵活，可以分段或分支同时运行，广泛应用;缺点是接地极体上溢流密度分布不均匀，入地端部电流密度较大。同时为了克服端部电流过大的缺点，从而可以获得较为均匀的电流密度[2]。

（2）星形电极。星形电极很形象，一般来说有三到五个分支，因为分臂可以延伸到各种类型的土壤分层或深层中，能够充分利用选用极址的低电阻率区，从而接触到较低的接地电阻。缺点是分臂之间的屏蔽作用较强，利用率系数小，电流分布不均匀，所以除丘陵地区或者土壤电阻率变化较大极址外，一般不常用。

（3）环形电极。对称性好，且单位长度流入地电流均匀，不出现局部电流密度过大和跨步电压过高情况。在同等条件下，电极长度尺寸较短，经济性好，而且运行电气性能好，因此广泛应用。

3 多圆环电极的埋深优化特点

通过对环形电极非等深布置对各种运行参数的影响分析认为，在不均匀土壤中，双环电极采用非等深埋敷设布置，对最大跨步电压、整体接地电阻和溢流密度的影响极小，此布置方式是完全可行的。另外，通过计算，若土壤表层电阻率较低，电极型式采用标准三圆环非等深布置，不仅可满足各种参数要求，而且较等深布置还将获得更好的经济性[3]。

4 南阳换流站接地极型式分析

4.1 极址简介及电极型式选择

河南省方城县赵河极址和广阳极址是目前推荐的接地极极址，其中赵河镇极址地貌属叠错式盆地，呈东西展布，南北长约2.7km，东西宽约1.3km，四通一平难度小，高差一般小于2m，电气性能：3.1层深m ＼20.0/Ωm 、∞层深m ＼850.0/Ωm;广阳极址区域地势开阔，地形也比较平坦，可用地范围南北约600m，东西约1000m，电气性能：5.0层深m ＼90.0/Ωm 、∞层深m ＼734.5/Ωm。

从采集的极址的电性数据来看，土壤表面覆盖层土壤电阻率差异性较大，而1.5m以下层土壤电阻率却相对较高，因此原则上排除了采用侧卧式或直接1.5m下，敷设垂直型电极型式的可能，另外，从两个拟选极址的地形来看，四平一通难度较小，初步设计均满足圆环型电极敷设条件，所以，特高压南阳换流站接地极型式建议为标准多环电极水平敷设方式。

4.2 选址可行性分析

对于初选推荐的标准三圆环电极等深布置型式;赵河镇极址环径分别是500m，380m和290m;广阳极址为360m，250m，170m，埋深均为3m。从最大跨步电压和最大接触电势的电气看，赵河镇极址能够满足接地系统的正常运行，但是恶劣天气安全措施裕量较小，而广阳极址在目前条件下不满足系统正常运行要求。

4.3 极址接地改进措施

对赵河镇极址可增加电极入地敷设结构尺寸后，并采用非等深敷设布置;假如，将园环径增大为450m，370m，和270m，外环尺寸保持2.5m埋深不变，内环和中环埋深为2m。通过仿真计算可知，地网接地电阻降为0.19Ω，最大跨步电压降为4.5V，最大电流入地密度降到0.9A/m;而开挖土方量加了极少，虽然焦炭和电极长度有所增加，但是安全裕度提高了。

对广阳极址由于其扁条型的特点，由于地理位置原因，不能增加尺寸，只能采用非标准环形电极敷设型式，由于极址土壤电阻率需要有降低措施，工作量很大。

5 总结

通过对接地极型式及特点分析，对多圆环电极的埋深优化在现有的极址条件下，均可满足运行参数，具有很大的可行性，同时换流逆变站推荐的赵河镇、广阳镇极址，采用标准三圆环型式接地极型式，在满足各种技术参数要求条件下，假如适当增加尺寸后用标准三圆环非等深敷设布置，赵河镇接地极址具有较大的安全裕量，更有利于直流系统稳定的运行。

参考文献：

[1] 张劲松. 广东地区换流站采用共用接地极的设想[J]. 广东电力，2005，18（4）

[2] 田秋松，郭果等.特高压变压器冷却器防尘降温方式研究[J]. 河南电力， 2014，01（4），21-22

[3] 田秋松，张健毅等. 特高压电网110kV并联电容器组的配置和投切[J]. 华东电力， 2013，01（4），38-42

作者简介：包力（1984-），男，工程师，主要从事电网规划调度运行管理工作