±800kV直流接地极设计技术规程.doc

1、Q/CSG115132010Q/CSGICS 备案号：中国南方电网有限责任公司 发 布2010 - 6 - 1实施2010 - 4 - 30 发布800kV直流接地极设计技术规程Technical rule for the design of ground electrodes for 800kV HVDC linksQ/CSG115132010代替Q/ P中国南方电网有限责任公司企业标准23目 次 前 言III1范 围12引用标准23术语和定义34设计原则54.1总则54.2系统条件54.3技术条件65接地极址75.1极址选择75.2土壤参数的测定75.3设计取值86电极材料97电极布置及其

2、尺寸117.1电极布置117.2电极尺寸128导流系统及辅助设施148.1导流系统布置148.2连接及防护148.3辅助设施149对环境的影响169.1地下金属构件169.2电力设施1610接地极线路1810.1设计原则1810.2技术条件18附录 A20附录B21附录C23附录D25附录E28附录F30附录G32前 言 800kV 换流站在我国为新的电压等级的换流站。本规程的技术原则基于国内外直流特高压的科研成果、800kV云南广东特高压直流输电换流站工程接地极设计的关键技术研究、设计专题研究结论和工程建设经验，并参考国内外高压换流站已有建设和运行经验提出，本规程总结和吸收了近年来国内外换流

3、站科研、设计、建设和运行中的新技术、新工艺和新材料应用成果，参考了高压直流接地极技术导则（DL 437-91）和CIGR Working Group 14.21-TF2 General Guidelines for the Design of Ground Electrodes for HVDC Links的有关成熟条文。本规程共分10章和7个附录，内容涉及接地极设计的各个方面，主要包括：设计原则、接地极址、电极材料、电极布置及其尺寸、导流系统及辅助设施、对环境的影响、接地极线路的技术要求。考虑到本标准的专业特殊性，本标准除了设计技术条款外，在附录中增加了试验项目及其方法和运行维护条款，供设计

4、、运行参考。本标准由中国南方电网有限责任公司提出和归口。本标准起草单位: 南方电网技术研究中心中国电力工程顾问集团公司中国电力工程顾问集团公司中南电力设计院中国电力工程顾问集团公司华东电力设计院中国电力工程顾问集团公司西南电力设计院本标准主要起草人：李岩、黎小林、吕金壮、黄莹、曾连生、李宝金、冯春业、俞敦耀、方静、韩燕明、黄曾述、魏德军。本标准由中国南方电网有限责任公司负责解释。1 范 围 本标准规定了800kV直流接地极的设计原则和设计方法。本标准适用于单极和双极运行的高压直流输电系统陆地接地极及其（架空）线路的设计、试验和运行维护。2 引用标准下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的

5、条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB 50021 岩土工程勘测规范GB 50217 电力工程电缆设计规程GB 6830 电信线路遭受强电线路危险影响的容许值GB/T 17949.1 接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则 第1部分:常规测量DL/T621-1997 交流电气装置的接地DL/T 5092 110-500kV架空送电线路设计技术规程DL/T 5159 电力工程物探技术规程DL/T 5224 高压直流输电大地返回运行系统

6、设计技术规定DL 437-91 高压直流接地极技术导则SL 237-1999 土工试验规程CIGRE Working Group 14.21-TF2 General Guidelines for the Design of Ground Electrodes for HVDC Links3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.0.1 高压直流大地返回运行系统 HVDC earth return operation system在高压直流输电系统中，以大地或海水作电流回路运行而专门设计和建造的一组装置的总称。它主要包括接地极线路、接地极、导流系统及其辅助设施。3.0.2 接地极址 elec

7、trode site接地极所在场地。3.0.3 接地极线路 electrode line连接换流站中性母线与接地极导流系统的架空线路或地下电缆。3.0.4 接地极 electrode可持续地为直流系统传递直流电流的接地装置。是由若干组接地导体和活性填充材料组成。放置在陆地上的接地极，被称为陆地电极；放置在海水或海岸的接地极，被称为海洋或海岸电极。3.0.5 共用接地极 common electrode连接到两个及以上换流站的接地极。3.0.6 分体式接地极 share electrode由两个及以上并联接线运行的接地极。3.0.7 紧凑型接地极 Compact electrode通过对接地极的

8、优化布置和串接均流装置，迫使溢流密度安需分配，达到有效压缩接地极占地面积的接地极。3.0.8 导流系统 current guiding-system将接地极线路上的电流引导至接地馈电元件的装置。它由导流线和构架、隔离开关、馈电电缆及其连接件组成。3.0.9 馈电元件 feeding rod放置在接地极活性填充材料中的接地导体。3.0.10 馈电电缆feeding cable连接导流线和馈电元件的电缆，包括引流电缆和配电电缆。3.0.11 电缆跳线 jumping cable 连接馈电元件与馈电元件的电缆。3.0.12 额定电流 rating current under monopolar mo

9、de单极（运行）额定功率下的电流。3.0.13 最大过负荷电流 maximum overload Current换流阀在最高环境温度下和冷却设备投入运行时，可连续输送的最大过负荷电流。3.0.14 最大暂态电流 maximum transient overcurrents 在系统发生扰动时，流过接地极数秒时间内的平均最大电流。3.0.15 不平衡电流 unbalance current 双极直流系统运行时两极电流之差。对于双极对称运行方式，由于触发角和设备参数的差异，有不平衡电流流过，其值大小可由控制系统自动控制在额定电流的1%之内。当双极电流不对称运行时，流过接地极的电流为两极运行电流之差。

10、3.0.16 阴极 cathode电流由大地流向接地极时接地极的极性。3.0.17 阳极 anode电流由接地极流向大地时接地极的极性。3.0.18 溢流密度 current releasing-density单位长度馈电元件段泄入到大地中的电流。3.0.19 设计寿命 designed life接地极运行时间的设计取值，一般与换流站同步。3.0.20 腐蚀寿命 corrosion life接地极以阳极运行时的电流与时间之积。3.0.21 热时间常数 thermal time-constant在正常额定电流的持续作用下，接地极温度按其初始速度上升，到达稳态温度需要的时间，见附录B.2。3.0.

11、22 额定持续运行时间 continuous time under rating current正常额定电流运行下的额定持续时间, 见附录B.2。3.0.23 接地电阻 earthing resistance 接地电极对大地无穷远处的电阻 。3.0.24 跨步电压 step potential当高压直流接地极运行时，人体两脚接触地面且水平距离为1m的任意两点间电压。3.0.25 接触电势 touch 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。3.0.26 转移电势 transfer poten

12、tial当高压直流接地极运行时，人站在接地极附近地面触摸远方引入的接地导体，或人站在远处地面触摸极址附近引出的接地导体所承受的接触电势。转移电势最大值为接地极最大电位升。3.0.27 电渗透 electro-osmosis直流电场迫使接地极附近土壤中的水分子离开阳极的作用。4 设计原则4.1 总则4.1.1 直流大地返回运行系统设计必须贯彻国家的基本建设方针和技术经济政策，必须执行现行国家环境保护的法令和法规。4.1.2 直流大地返回运行系统设计应从实际出发，积极慎重地推广采用成熟的大地勘探技术、先进的分析计算手段和科学的设计思想，做到安全可靠、先进适用、经济合理、环境友好。4.1.3 直流大

13、地返回运行系统设计应符合国情，除了地面少量永久设施占地外，不考虑大面积征用接地极址土地，不影响农民耕种。4.1.4 本标准未尽条文，应按照现行国家标准和电力行业标准中有关规定执行。4.2 系统条件4.2.1 直流大地返回运行系统应满足直流大地返回运行的电流及其持续时间、设计寿命、接地极的极性以及对包括换流站、电力设施等在内的环境影响的技术要求。4.2.2 直流大地返回运行电流及其持续时间应由系统规划设计部门提供。如无可靠资料，设计时可按下列a）、b）、c）、d）和e）取值。a） 正常额定电流为系统额定直流电流(Id)。该电流最长持续时间为额定持续时间。对双极系统，一般取单极建成投运后至双极建成

14、投运前的一段时间。b) 最大过负荷电流及持续时间，按照直流系统2小时过负荷能力确定。c） 最大暂态电流系指持续数秒的过负荷电流，由系统稳定计算确定，一般取（1.25-1.50）Id。d） 对双极对称运行的直流输电系统，最大不平衡电流一般取Id的1%；对非对称运行的直流输电系统，取两极额定电流之差。e） 对共用接地极，应考虑所连接的直流系统出现同极性以大地返回方式运行的可能性，并结合系统和极址条件，确定相应工况下的入地电流。即在计算接地极温升时，入地电流宜取最大的一个直流系统以单极大地返回方式运行的额定电流与其它双极系统不平衡的电流之和；在计算跨步电压或接触电势时，入地电流宜取一个直流系统最大过

15、负荷电流和另一个直流系统额定电流之和。4.2.3 接地极一般应按一次性建成投产进行设计，其设计寿命应与直流输电系统换流站相同。如无可靠资料，接地极设计寿命宜不少于30年。4.2.4 接地极的极性应满足系统运行和环保要求，并满足极性可逆转运行的安全性。4.2.5 应根据接地极阳极运行安时数确定接地极设计腐蚀寿命。在计算接地极阳极运行安时数时，应考虑下列a）、b）和c）情况：a） 单极系统。对单极（或一极先建成投运）系统，接地极的极性可由系统规划部门确定。如无可靠资料，设计时宜按阳极设计。b） 双极系统单极运行。在双极系统投运后，应考虑一极检修或事故时，另一极（健全极）以大地回路运行情况。对此，应根据系统规划部门提供相关资料计算以阳极运行期间的安时数。如无可靠资料，可按表4.2.5取值计算出每个接地极在双极系统投运后出现以阳极运行的安时数。