高压直流接地极技术导则

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1、中华人民共和国电力行业标准DL 437-91高压直流接地极技术导则中华人民共和国能源部 1991-09-18批准 1992-03-01实施1 主题内容与适用范围 本技术导则规定了高压直流接地极的名词术语定义、技术条件、试验项目 与方法，以及运行维护。本技术导则适用于单极和双极运行的高压直流输电系统两端接地极，不适 用于换流站接地系统。2 定义 除本章规定的名词术语外，其余均符合有关国家或专业标准（部标准）的规 定。2.1 高压直流接地极系统（简称接地极系统）HVDC earth electrode system 在高压直流输电系统中，为实现正常运行或故障时以大地或海水作电流回 路的运行而专门设

2、计和建造的一组装置的总称。它主要由接地极线路、接地极 馈电电缆和接地极组成。2.2 接地极线路Earth electrode line连接换流站中性母线与接地极馈电电缆的架空或地下线路。2.3 接地极馈电电缆Earth electrode feeder cable连接接地极和接地极线路的电缆。2.4 直流接地极DC earth electrode 放置在大地或海中，在直流电路的一点与大地或海水间构成低阻通路，可 以通过持续一定时间电流的一组导体及活性回填材料。2.5 高压直流系统的地电流Ground current of HVDC System 在直流系统中，通过大地或海水从一个换流器的端子流

3、向另一换流器的端 子的任一种极性的电流。该电流是一种有意施加的电流，而不是故障和泄漏电 流。2.6 接地极址Electrode site接地极所在处所。2.7 最大短时工作电流Maximum short time working current换流阀在最高环境温度时能输送的最大短时负荷电流。2.8 最大连续电流Maximum continuous current换流阀在最高环境温度时能连续输送的固有负荷电流。2.9 持续额定工作电流Continuous rated current设计的额定电流。2.10 泄漏电流Leakage current 在直流电压下通过电介质和其它绝缘流入地中的直流电流

4、，或是通过地下 的金属埋设物流入地中的电流。2.11 电渗透作用Effect of electrical permeation大电流产生的强电场迫使接地极附近土壤中的水分子离开阳极的作用。2.12 跨步电势Step potential当高压直流接地极运行时,人体两脚接触该地面上水平距离为1m的任意两 点间的电压称为跨步电压。2.13 接触电势Contact potential当高压直流接地极运行时，在地面上离导电的金属物件等水平距离为1m 处，与沿金属物件离地面的垂直距离为1.8m处两点间的电位差。2.14 转移电势Transfer potential接地极运行时，人站在接地极附近地面触摸在远

5、方接地的导体，或人站在 远处接触在极址接地的导体，能承受的接触电势为转移电势。转移电势的最大 值为接地极电位升高的数值。3 直流接地极技术条件3.1 一般技术准则3.1.1 直流接地极设计应分别情况考虑最大短时工作电流、最大连续电流和持续 额定工作电流。3.1.2 直流接地极的设计寿命在规定的运行方式下一般应不少于30 年。3.1.3 直流接地极一般由两个或以上分隔的元件组成，以利检查和检修。3.1.4 为防止高压直流接地极的地电流对换流站的腐蚀和干扰，高压直流输电系 统中接地极为换流站间的直线距离宜不小于10km,并保证换流站的接地网与接 地极完全分开。3.1.5 直流接地极一般有环形、星形

6、、直线形、射线形、栅格形等形状，宜根据 极址地形、地质、水文、交通状况等条件，从施工方便、技术经济合理两方面 来确定原则。3.1.6直流接地极埋深应大于lm,尽可能埋设于地下水位和冻土以下或装设注 水装置。注水装置的水质要求及是否需要处理应由业主根据技术经济比较确定。3.2 极址选择3.2.1对预选的接地极址必须进行20km范围内的地质、水文调查。调查内容至 少包括：地质结构及各层的厚度：从地面到基岩的深度、基岩的厚度、海水冲 刷情况、有等高线（陆地电极）或等深线（海洋电极）的预选极址地质详图。在调查 资料不全时宜进行勘测。3.2.2 直流接地极设计前要评价接地极对周围环境的影响,为此要调查接

7、地极址 周围50km半径范围内现有的和规划的输电线路、铁路、金属管道、钢筋混凝土 管道、电话线路、埋设地下的电话和电力电缆、码头、港口及其它长lkm以上 的接地金属结构。对环境影响的评价可参照无线电干扰、电磁兼容及金属构筑 物防腐的有关标准及法规。3.2.3 直流接地极址一般应远离人口稠密的城市和乡镇以及地下有较多公共设 施的地区。3.2.4 直流接地极址选择应考虑有关安全和环境保护的法令和法规。3.2.5 直流接地极的极址选择宜通过不少于3个方案的技术经济比较来确定。3.3 大地参数确定3.3.1 直流接地极设计必须考虑下列大地参数：地下水位、大地电阻率、土壤温 度、土壤热传导系数、土壤热容

8、率。3.3.2 接地极址的地下水位可以通过水文地质图查得或在现场通过实地探测获 得。3.3.3 大地电阻率的测量方法。3.3.3.1 接地极址的大地电阻率一般采用在现场实地引入电流测量的方法测得。3.3.3.2 现场测量大地电阻率的大地注入电流应为直流电流。3.3.3.3 测试方法可以用任何传统的大地电阻率测试方法,例如温纳尔四极法, 席兰伯格法，也可用附录A的不等距四极法。3.334接地极址大地电阻率的测试深度一般宜不小于2km,即两个电流极间距 一般宜大于 8km。3.3.4 土壤温度3.3.4.1 接地极址的土壤温度应进行至少两年的测量并得到最高温度、最低温度 和平均温度数值。这个数值也

9、可以从气象部门获得。3.3.4.2 土壤温度的测量应考虑不同地质条件的测点及不同深度的温度，测量的 最小深度应不小于接地极拟埋设的深度。3.3.4.3测量土壤温度用摄氏度数，精确度高于土0.5C的各种测量装置或温度计 均可采用。3.3.5 热传导系数直流接地极址土壤热传导系数可用试验室测试和现场测试两种方法中的一 种方法来确定。表1 列出了各类土壤、雪和冰的热传导系数。3.3.6 热容率 直流接地极址的土壤热容率确定，通常在实验室进行。土壤样品获取应考虑接地极址不同位置土壤的典型抽样。表2 列出了通常所遇到的土壤的热容率 数值的一般范围。在缺少任何测量数值的情况下，可选用1.0X1081.5X

10、108（平 均1.3X108 ）J/m3C的范围。物质名称热导率(W/m2C)干湿砂0.271.85带淤泥及粘土的砂0.431.90细末砂质壤土0.332.30粉砂壤土0.370.88带砂的粘土0.421.95火山土0.130.62黑色耕种土 （冰冻）0.181.13褐色底土 （冰冻）0.081.20黄褐色底土 （冰冻）0.100.82带砂及淤泥的砾石0.552.55致密堆积的雪0.23冰(0C)2.22物质名称热容率J/（m3C ）x106 饱和度（）土型干50%100%砂1.262.133.01粘土1.002.223.43腐殖土0.632.183.773.3.7 未遭腐蚀或干扰的金属埋设物

11、对土壤电位（相对铜硫酸铜电极）一般在 -0.85-1.5V 之间。这个数值可作为加以保护后的金属埋设物对土壤电位的控制 标准。3.4 设计标准3.4.1 高压直流接地极的持续额定工作电流、最大连续电流和最大短时工作电流 都是由整体系统设计确定的。3.4.2 接地极的极性是这样规定的：如电流是由大地流向接地极，则这接地极为 阴极；而如果电流是由接地极流入大地，则这接地极为阳极。根据运行条件的 改变，接地极的极性可能是变化的。对于固定极性的接地极设计，或两个接地 极的极性不具有几乎相等的机率时，应注意其腐蚀的程度及材料的损耗是不同 的。3.4.3直流接地极的可靠性应与系统的可靠性一致。3.4.4接

12、地极对远处大地的允许电位升高由接地极址的物理性能即热导率和电 阻率以及允许温升决定，即耳=MU式中接地极允许的电位升高，V；入土壤的热导率，W/(m C)；P土壤电阻率，Qm；接地极址大地最高温度，C；t2设计允许的接地极最高温度，C。3.4.5接地极温升允许值的确定原则是保证在任何情况下接地极的温度不超过90 C，当接地极设有超温报警装置时，该温度值可放宽到95 Co3.4.6接地极接地电阻的设计值由下式确定电(2)式中町接地极接地电阻，Q；陀接地极允许电位升高，V；4 最大连续电流，Ao3.4.7各种形状接地极接地电阻的计算宜考虑大地的不均匀因素，可采用计算机 程序计算。3.4.8接地极表

13、面电流密度一般由材料和防止电渗透来确定，宜控制在0.25 1.0A/m2的范围内，但海中和水浸电极不受此限。3.4.9直流接地极最大短时工作电流时的电位梯度确定原则是：对于陆地接地极 不会对人畜造成危害，对于水中电极不会吸引鱼类。前者一般为2.5V/m，后者 应小于1.25V/m。3.4.10直流接地极在最大短时工作电流下所允许的跨步电势确定为2.5Vo3.5材料3.5.1直流接地极材料选择的基本原则是：来源广泛；加工方便；良好的导电性； 耐电腐蚀性强；腐蚀生成物无毒，不污染环境；经济性好；使用寿命长。3.5.2陆地直流接地极的金属导体需用活性材料充填，以减少其腐蚀，延长其寿 命。回填的活性材

14、料一般是焦炭，主要是石油焦炭。其技术条件如下：炭92%； 硫1%；灰分1%；挥发物0.2%；其它矿物质0.5%；电阻率V0.2Qcm。3.5.3直流接地极根据电腐蚀损耗率计算的材料用量必须有50%100%的设计 裕度。4 试验项目和试验方法及试验中应注意的问题4.1 基本目的和一般原则4.1.1 对于一个高压直流接地极系统的交接试验，主要有3 个基本目的：a. 接地极的各种参数应满足设计标准。例如接地极的接地电阻，在各种运行 状态下的温升等都应满足设计要求，接地极各段元件的电流应均匀分配。b. 接地极系统在最大运行电压下可能引起的跨步电压、接触电压和转移电压 应限制在一定的水平之下，以保证在接

15、地极址区域内活动的人畜的安全。c. 了解接地极系统对周围地区的公用事业系统（水、电、煤气等）及通信系统 的干扰和影响，以校核其是否符合设计要求。4.1.2 本导则中规定的试验项目的时间顺序，在没有特殊说明时可同时或交叉进 行。4.1.3 为了测试人员、仪器和设备的安全，试验中的入地电流宜从小到大，分若 干档次进行。4.1.4 在不同的入地电流下，重复进行同一试验项目时，应使用同一仪表在相同 的位置和方向进行。4.1.5如条件许可，各项测试项目宜在70%80%或100%额定入地电流下进行 一次。4.1.6 整个调试过程中都要根据接地极址及其附近地中电场的特点，采取措施保 护测试人员和试区内活动的人畜的安全。4.2 外观检查4.2.1 接地极系统在正式通电试验前应进行外观检查，确认接地极系统的地面部 分及其与接地极线路的连接部件完整无缺；装配安装正确，尺寸符合设计要求 后方可进行试验。4.2