專利名稱：一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接地極檢修方法，具體地指一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法。
背景技術(shù)：
目前，隨著電力工業(yè)的高速發(fā)展，長距離、大容量直流輸電技術(shù)成為大電網(wǎng)的前沿技術(shù)，我國已經(jīng)建成多條超高壓乃至特高壓直流輸電線路。為了節(jié)省土地資源，降低造價及施工成本，開展了直流輸電系統(tǒng)共用接地極技術(shù)的研究工作，并在土500kV龍政直流輸電系統(tǒng)與±500kV林楓直流輸電系統(tǒng)兩大直流輸電系統(tǒng)成功實現(xiàn)了共用接地極的可靠運(yùn)行。截止目前，兩大直流輸電系統(tǒng)共用接地極運(yùn)行穩(wěn)定可靠，但給其中一條直流輸電系統(tǒng)帶電運(yùn)行而另外一條直流輸電系統(tǒng)停電檢修帶來麻煩，主要表現(xiàn)在共用接地極極址及接地極線路上存在接觸電勢、對地電壓及跨步電壓等超過人體安全電壓的問題，對檢修作業(yè)人員存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，檢測共用接地極極址及接地極線路上存在的接觸電勢、對地電壓、跨步電壓和沖擊電勢，為判斷是否超過人體安全電壓提供參考。實現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，包括以下步驟對共用接地極的兩個直流輸電系統(tǒng)，分別測量所述兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行、同時單極運(yùn)行、一個雙極另一個單極運(yùn)行三種工況下共用接地極入地端的對地電壓、接觸電壓和跨步電壓；以及測量一個直流系統(tǒng)停運(yùn)，另一個直流系統(tǒng)從雙極運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O運(yùn)行方式的瞬間，共用接地極入地端產(chǎn)生的沖擊電壓；判斷所述對地電壓、接觸電壓、跨步電壓和沖擊電壓是否超過人體安全電壓標(biāo)準(zhǔn)，如超過人體安全電壓，則共用接地極處于危險環(huán)境，檢修需采取相應(yīng)安全措施解除危險環(huán)境。在上述技術(shù)方案中，所述測量對地電壓的具體方法是將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極，SP將直流模擬電源的正極與共用接地極線路連接，將直流模擬電源的負(fù)極與換流站地網(wǎng)連接;測量接地極入地端終端桿塔導(dǎo)線對零電位參考點的電位差Ug，即得到共用接地極入地端導(dǎo)線對地電壓。其中，所述零電位參考點與所述共用接地極之間的距離大于10km。在上述技術(shù)方案中，所述測量接觸電壓的具體方法是將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極；
在與直流接地極址附近設(shè)備的地面設(shè)置電極，測量所述地面設(shè)備上與地面距離為人觸摸高度高的點與所述設(shè)置電極之間的電位差，即得到接觸電壓。在上述技術(shù)方案中，所述測量跨步電壓的具體方法是取直流接地極入地端附近的兩個測試點Pl和P2，將兩個不極化電極分別放在所述兩個測量點Pl和P2上；在所述兩個測量點Pl和P2之間連接人體等效電阻；將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極；測量所述人體等效電阻兩端的電壓，即得到測量點Pl和P2之間的跨步電壓。在上述技術(shù)方案中，所述共用接地極入地端產(chǎn)生沖擊電壓U111==IRi，其中Ri=CiRg,式中，a為沖擊系數(shù)，Ri為沖擊電阻，Rg為工頻接地電阻。所述共用接地極為水平環(huán)形接地極，該水平環(huán)形接地極的沖擊系數(shù)a按下式計算《-丨35 + 3 3(/p)l,s式中，p為電阻率，Ii為沖擊電流或雷電流的幅值，D為圓環(huán)導(dǎo)體的直徑。采用本發(fā)明方法，能夠為直流輸電系統(tǒng)共用接地極檢修提供切實可行的依據(jù)，確保檢修時人員及設(shè)備安全，產(chǎn)生較好的社會經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法的流程圖；圖2為龍政線和林楓線兩個直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為接地極入地端對地電壓測量結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為接地極入地端跨步電壓測量結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。如圖2所示，本實施例以龍政線和林楓線兩個直流輸電系統(tǒng)為例說明本發(fā)明方法中各相關(guān)電壓參數(shù)的測量。測量對地電壓、接觸電勢和跨步電壓時，將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極，即將直流模擬電源的正極與共用接地極線路連接，將直流模擬電源的負(fù)極與換流站地網(wǎng)連接；模擬電流大小選擇為三種工況下實際運(yùn)行電流的大小，具體為(a)模擬兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行工況下電流為60A ;(b)模擬兩個直流輸電系統(tǒng)同時單極運(yùn)行工況下的電流為6000A ;(c)模擬兩個直流系統(tǒng)中一個雙極運(yùn)行另一個單極運(yùn)行工況下電流為3030A。如圖1所示，直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法具體包括以下步驟步驟S101、對地電壓的具體測量方法如下如圖3所示，測量接地極入地端終端桿塔導(dǎo)線對零電位參考點的電位差Ug，即得到共用接地極入地端導(dǎo)線對地電壓。
步驟S102、接觸電壓的具體測量方法如下在與極址附近設(shè)備相距Im的地面設(shè)置電極，在測量所述設(shè)備上與地面距離為人觸摸高度(本實施例為設(shè)備上距離地面為1.8m)的點與所設(shè)置的電極之間的電位差，即得到接觸電壓。步驟S103、跨步電壓的具體測量方法如下如圖4所示，取接地極入地端附近的兩個測試點Pl和P2，將兩個不極化電極分別放在所述測量點Pl和P2上。兩個測試點Pl和P2之間的距離為人步幅的長度，本實施例中Pl和P2之間的距離取lm。在所述測量點Pl和P2之間連接有人體等效電阻R，本實施例中R取1400歐。測量所述人體等效電阻兩端的電壓，即得到測量點Pl和P2之間的跨步電壓。步驟S104、下面分別用上述方法對兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行，兩個直流輸電系統(tǒng)同時單極運(yùn)行，一個雙極運(yùn)行另一個單極運(yùn)行，三種工況下共用接地極入地端的對地電壓、接觸電勢和跨步電壓的現(xiàn)場測量進(jìn)行說明。(I)兩個直流系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行時測量各種參數(shù)兩個直流系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行時，基于模擬直流電源測量的結(jié)果，運(yùn)用換算電流的方式計算各種運(yùn)行工況下的最大跨步電壓，最大接觸電勢和共用接地極直流電阻及電位分布等參量。此時入地電流為不平衡電流為60A，與模擬電源測量時的50A電流相近，計算結(jié)果表明，此時的最大跨步電壓為0. 027V，最大接觸電勢為0. 8126V，入地端電勢為1. 56V。(2)兩個直流系統(tǒng)同時單極運(yùn)行時測量各種參數(shù)兩個直流系統(tǒng)同時單極運(yùn)行時，基于模擬直流電源測量的結(jié)果，運(yùn)用換算電流的方式計算各種運(yùn)行工況下的最大跨步電壓，最大接觸電勢和共用接地極直流電阻及電位分布等參量。此時，系統(tǒng)的入地端電流為6000A，此時接地極入地端電勢大小162. 22V，根據(jù)實際測量表明，此時，極址范圍內(nèi)最大跨步電壓為2. 696V，最大接觸電勢為80. 56V，由于此時直流電流較大，對20km范圍內(nèi)變壓器直流偏磁有顯著影響，在此期間，附近變壓器有明顯噪聲。(3)兩個直流系統(tǒng)中，一個系統(tǒng)雙極運(yùn)行，另外一個系統(tǒng)單極運(yùn)行時各種參數(shù)基于模擬直流電源測量的結(jié)果，運(yùn)用換算電流的方式計算各種運(yùn)行工況下的最大跨步電壓，最大接觸電勢和共用接地極直流電阻及電位分布等參量。此時，入地電流為最大為3030A，接地極入地端電勢大小為87. 568V，極環(huán)附近的最大跨步電壓為1. 3615V，最大接觸電勢為41.035V。(4) 一個直流系統(tǒng)停運(yùn)，另外一個直流系統(tǒng)從雙極運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O運(yùn)行方式的瞬間，接地極入地端產(chǎn)生的沖擊電壓參數(shù)。此情況下，電流在瞬間由30A突變?yōu)?000A，電流的最大幅值為3000A，測量沖擊電流通過接地極流向大地時的接地體和土壤呈現(xiàn)的綜合接地電阻，即為沖擊接地電阻。沖擊接地電阻與工頻接地電阻不同，因為沖擊電流的幅值通常較大，可引起土壤放電,而且沖擊電流的等值頻率也比工頻電流的高很多。沖擊電流的等值頻率也比工頻電流高很多。沖擊電流進(jìn)入接地極時，會引起復(fù)雜的過渡過程，每個瞬間接地體呈現(xiàn)的有效電阻是不同的。此外，接地體上最大電壓Um出現(xiàn)的時刻也不一定是電流Im最大的時刻。此時沖擊電阻被定義為接地體上出現(xiàn)的沖擊電位最大值Um與沖擊電流最大值Im之比。
而事實上難以很好地測量此時接地體上的沖擊電位最大值，但沖擊電流最大值Im是已知。如能獲得沖擊電阻值，即可分析此時的接地極入地端產(chǎn)生的沖擊電壓(暫態(tài)電壓)大小，根據(jù)沖擊電阻與工頻電阻之間的關(guān)系可知，沖擊接地電阻與工頻接地電阻之比稱為沖擊系數(shù)，沖擊系數(shù)的數(shù)值與接地極的幾何尺寸、沖擊電流幅值和土壤電阻率等因素有關(guān)。因此，根據(jù)接地極的實際情況，可算出沖擊系數(shù)，知道沖擊系數(shù)之后，接地極的沖擊接地電阻就可用接地極的工頻接地電阻求得。沖擊接地電阻的計算沖擊接地電阻可根據(jù)沖擊系數(shù)法計算，也可根據(jù)沖擊等值半徑法計算。根據(jù)直流接地極的實際情況，這里采用沖擊系數(shù)法計算。其通用公式如下Ri= a Rg式中a為沖擊系數(shù)；Rg為工頻接地電阻。對于水平環(huán)形接地極的沖擊系數(shù)，可按下式計算
權(quán)利要求
1.一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于 對共用接地極的兩個直流輸電系統(tǒng)，分別測量所述兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行、同時單極運(yùn)行、一個雙極另一個單極運(yùn)行三種工況下共用接地極入地端的對地電壓、接觸電壓和跨步電壓；以及測量一個直流系統(tǒng)停運(yùn)，另一個直流系統(tǒng)從雙極運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O運(yùn)行方式的瞬間，共用接地極入地端產(chǎn)生的沖擊電壓； 判斷所述對地電壓、接觸電壓、跨步電壓和沖擊電壓是否超過人體安全電壓標(biāo)準(zhǔn)，如超過人體安全電壓，則共用接地極處于危險環(huán)境，檢修需采取相應(yīng)安全措施解除危險環(huán)境。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述測量對地電壓的具體方法是 將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極，即將直流模擬電源的正極與共用接地極線路連接，將直流模擬電源的負(fù)極與換流站地網(wǎng)連接； 測量接地極入地端終端桿塔導(dǎo)線對零電位參考點的電位差Ug，即得到共用接地極入地端導(dǎo)線對地電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于所述零電位參考點與所述共用接地極之間的距離大于10km。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述測量接觸電壓的具體方法是 將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極； 在與直流接地極址附近設(shè)備的地面設(shè)置電極，測量所述地面設(shè)備上與地面距離為人觸摸高度高的點與所述設(shè)置電極之間的電位差，即得到接觸電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述測量跨步電壓的具體方法是 取直流接地極入地端附近的兩個測試點Pl和P2，將兩個不極化電極分別放在所述兩個測量點Pl和P2上； 在所述兩個測量點Pl和P2之間連接人體等效電阻； 將直流模擬電源安放在換流站，通過共用接地極線路將電流注入直流接地極； 測量所述人體等效電阻兩端的電壓，即得到測量點Pl和P2之間的跨步電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求2飛任一項所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述模擬電流大小選擇為三種工況下實際運(yùn)行電流的大小，具體為(a)模擬兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行工況下電流為60A;(b)模擬兩個直流輸電系統(tǒng)同時單極運(yùn)行工況下的電流為6000A ； (c)模擬兩個直流系統(tǒng)中一個雙極運(yùn)行另一個單極運(yùn)行工況下電流為3030A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述共用接地極入地端產(chǎn)生沖擊電壓Uni=IRi,其中Ri=Ci Rg，式中，α為沖擊系數(shù)，Ri為沖擊電阻，Rg為工頻接地電阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，其特征在于，所述共用接地極為水平環(huán)形接地極，該水平環(huán)形接地極的沖擊系數(shù)α按下式計算
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流輸電系統(tǒng)共用接地極安全檢修方法，該方法針對共用接地極的兩個直流輸電系統(tǒng)，分別測量所述兩個直流輸電系統(tǒng)同時雙極運(yùn)行、同時單極運(yùn)行、一個雙極另一個單極運(yùn)行三種工況下共用接地極入地端的對地電壓、接觸電壓和跨步電壓；以及測量一個直流系統(tǒng)停運(yùn)，另一個直流系統(tǒng)從雙極運(yùn)行方式轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O運(yùn)行方式的瞬間，共用接地極入地端產(chǎn)生的沖擊電壓。判斷所述對地電壓、接觸電壓、跨步電壓和沖擊電壓是否超過人體安全電壓標(biāo)準(zhǔn)，如超過人體安全電壓，則共用接地極處于危險環(huán)境。
文檔編號H02G1/02GK103050907SQ201210533859
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者王國滿, 尹洪, 吳啟進(jìn), 金哲, 朱傳剛, 孫忠慧, 張曉春 申請人:湖北省電力公司檢修分公司, 國家電網(wǎng)公司