直流接地极

近日，记者获悉，中国电科院主导修订的两项国际电工委员会（IEC）标准《IEC62344:2022 高压直流接地极通用设计导则》和《IEC62681:2022 高压直流架空输电线路电磁环境特性》正式发布，标志着我国在高压直流输电领域的国际标准化工作取得了新的突破。

本项目成果已通过国网电力科学研究院实验验证中心的检测认证。基于物联网自组网技术、低功耗蓝牙技术、免维护的各种类型的新型传感器及监测系统，现场应用于银川东士660kV换流站等多个变电站，共1500余个传感器，包括压板位置监测系统，G1S管母线形变监测传感器，敞开式水平翻转刀闸位置传感器，端子箱温湿度传感器、直流接地极水温、水位及环境土壤温湿度监测系统等，在实际应用中成功解决了变电站压板位置无法监测、GIS长母线形变无监测等一系列运维工作中的问题和难题。项目成果进一步延伸了变电站在线监测的类型和种类，提高了运维人员监测准确度和范围。成果的应用能够减少每周人员实际工作量25小时，平均节约社会劳动时间4小时，大大减少了人力成本及时间成本。 本项目研究的成果，可以大幅度减少变电站现场运维工作量，提高运维管理工作质量，预防、减少因刀闸设备操作不到位、GIS母线形变、压板位置设备误投退、漏投退等产生的问题，大幅度提升工作效率，降低运维成本，在变电运维工作中具有广泛的应用前景。电力系统对物联网技术的应用需求，广泛采用物联网技术解决生产实践中的难点问题，反过来将进一步促进无线传感器网络的发展，促进其行业应用，形成新型产业链。

本项目成果首次形成国际直流工程成套设计技术体系，提出了单12脉动换流器±800kV换流站避雷器立体配置方法、适用于双回直流接地极共用的主接线方案、双回士800kV直流系统协调控制技术，以及换流站阀厅及金具设计方案。基本解决问题：首次研发与直流输电工程高可用率要求相适应的可靠性分析计算方法，并开发具有自主知识产权的直流系统可靠性分析计算软件；提出基于谐波时域分段技术的设备损耗计算方法，开发具有自主知识产权的换流站损耗分析计算软件，并首次提出特高压直流换流站损耗优化设计的工程实现手段。本项目授权发明专利6项，获得软件著作权3项，形成国家电网公司企业标准3项，发表学术论文8篇。

接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，需在工作电压、操作过电压、大气过电压等情况下正常运行。其中工作电压等于工作电流在接地极及接地极线路导线上产生的电压降，该电压值在数千伏～数百伏之间；操作过电压主要由换流站产生，通过换流站中性母线传递到接地极线路上，该电压值在数百千伏；大气过电压由直击或感应雷电流在接地极线路导线上产生的电压降，该电压值变化幅度更大。以往直流接地极线路的绝缘子片数一般按最高工作电压要求，全线选择同一数量的绝缘子片数（如 3 片）。对±800kV 特高压换流站，接地极线路的绝缘子片数选择主要由操作过电压控制。国内外并未开展特高压换流站接地极线路操作冲击电压耐受水平和中性母线的操作冲击电压耐受水平不匹配的相关研究，从而导致 2012 年 12 月 15 日和 2014 年 7 月 13 日两起重大电力故障。因此，特高压换流站接地极线路绝缘配置研究成为了重要的研究课题。 由于直流接地极线路一端连接直流换流站中性母线、一端连接直流接地极，因此±800kV 特高压直流接地极线路的换流站端操作过电压高达数百千伏，而接地极端操作过电压仅数拾千伏，根据操作过电压沿特高压接地极线路分布一端高、一端低且差异极大的特性，为既安全可靠又经济合理地配置绝缘子片数，本发明按照与操作过电压分段对应的原则进行选择，提出了±800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法。根据科学技术部西南信息中心查新中心查 新报告所述“ 涉及 具备 本项目所述技术特点的“ ±V 800kV 特高压直流接地极线路的阶梯式绝缘子片数配置方法 ” ，所检索范围及时限内，国内未见相同文献报道 ，

本项目建立了直流接地极入地电流对油气管道影响计算模型，利用仿真计算深入分析了直流接地极入地电流对油气管道影响机理，明确了管道设备损坏原因，为南方电网公司生产设备部掌握入地电流对油气管道的影响机理和原因提供了技术支持，为鱼龙岭接地极附近管网公司管道改造工作提供了技术支持。研究结果对牛从翁源直流接地极与油气管道相互影响问题的解决具有重要参考价值，同时也可为滇西北等后续直流工程接地极的选址、设计提供参考建议。项目研究成果的应用可保证直流工程和油气管道工程的正常、安全运行，社会效益巨大。 本项目建立了直流接地极入地电流对油气管道影响计算模型，利用仿真计算深入分析了直流接地极入地电流对油气管道影响机理，明确了管道设备损坏原因，为南方电网超高压输电公司广州局掌握入地电流对油气管道的影响提供了技术支持，为解决直流接地极入地电流对油气管道影响提供了有效的解决措施，提出了有效的直流运行方式，确保了直流工程的正常运行，同时，也降低了油气管道的安全风险。 本项目评估了直流入地电流对油气管道电位和腐蚀的影响程度，提出直流输电工程相应的运行方式、直流接地极与管道之间的防护距离，定量研究工程中常用的缓解措施防护效果，全面评估了缓解措施的适用性，提出了行之有效的综合治理措施。直流输电工程运行方式和管道缓解措施被能源局国能综安全[2015]324号文采纳。 本项目提出的综合缓解措施切实可行，北京安科管道公司在广东省天然气管道公司管道改造工程中参照了南网科研院提出的缓解措施，现缓解措施已在广东省天然气管道公司管道上成功应用，经试验测试应用效果良好，可以极大的降低入地电流的影响，保护了管道安全运行。 本项目研究成果为广东电力设计院在金中、观音岩、滇西北等直流工程接地极的选址、设计中提供了建议，减少了接地极对周围管道、变压器的影响，避免了工程后续不必要的改造费用，经济效益显著。 截止到目前，该课题己完成了南方电网接地计算平台搭建，解决了管道极化的非线性仿真问题，研究了工程中常用的防护措施防护效果，全面评估了措施的适用性。申请专利22项（授权发明5项、授权实用新型5项），获得软件著作权4项，参与修订行业标准1部，发表论文14篇（SCI收录7篇、EI收录5篇）。

接地极是(特)高压直流输电系统中不可或缺的重要组成部分，其间通常架设双导线并联的接地极线路。接地极线路走廊复杂，易发生故障。接地极线路发生故障后不仅影响直流输电系统的安全稳定运行，而且还会对直流输电设备安全和沿接地极线路人畜安全造成危害。接地极线路在系统双极平衡运行状态下没有运行电压以及极址点接地电阻很小的特点，决定了接地极线路故障定位有其特殊性和复杂性，多年来一直是影响重大却未解决的技术课题，对此课题研究较少，实际的实体试验和测试研究更少。本项目经过多年的研究，

对于临近直流线路接地极的交流高压架空线路，光纤复合地线（OPGW）分段绝缘单点接地是一种有效的接地方式。通过一起500kV分段绝缘OPGW的光纤中断故障，对光缆接续盒构造、OPGW感应电压分布、雷击三个因素开展分析，当光缆接续盒绝缘套管耐压值低于并联空气间隙的雷电击穿电压值，雷击导致光缆接续盒的绝缘套管击穿而空气间隙不会放电。通过计算OPGW的感应电压分布，证明两条光缆在光缆接续盒的引入处所形成的感应电压的差值与两侧OPGW的绝缘长度的差值成正比，绝缘击穿后两根光缆之间形成电流发热并最终损坏光缆。最后，针对光缆接续盒、光缆引下部位和光缆长度设计提出了整改措施，通过长期运行体现了成效，消除了故障，也为同类型线路的设计、施工、运行维护提供了有益的参考。

本项目成果攻克了特高压直流接地极架空线路带电作业关键技术难题，在国内外首次确定带电作业安全距离、有效绝缘长度等关键数据。攻克了接地极架空线路带电作业安全防护技术，首创确认单极运行高温导线等特殊条件下应采取的安全防护措施。提出了接地极架空线路带电作业系列新工法，发明了接地极架空线路带电作业耐高温绝缘工器具和系列工器具，并首次成功应用于生产实际，填补了我国特高压直流接地极架空线路带电作业的技术空白。已获得5项实用新型专利授权，5项发明专利已获受理。编制和颁布实施22套作业指导书。编制了《接地极线路带电作业技术导则》，该导则也纳入到国家能源局2016年能源领域行业标准制修订计划，实现了作业的规范化和标准化。

​6月2日获悉，由国网四川省电力公司牵头立项的国际标准IEEE P3192《高压直流接地极腐蚀检查与评价导则（±400千伏～±1100千伏）》正式启动编制。来自国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、清华大学、武汉大学等10家单位的42位专家组成标准工作组，讨论并通过了标准大纲，并形成下阶段标准编制计划