王婷婷 梁明 魏德軍

摘要：根據(jù)接地極選址及設(shè)計(jì)條件，雅中換流站衛(wèi)城極址場(chǎng)地自身?xiàng)l件較好，同時(shí)由接地極對(duì)周邊設(shè)施的影響研究可知，周?chē)O(shè)施不影響極址成立，該極址的選擇突破了國(guó)網(wǎng)企標(biāo)《高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中接地極距換流站30 km及以上的要求，為接地極選址拓寬了思路。

關(guān)鍵詞：接地極;極址選擇;設(shè)施影響

0 引言

高壓直流接地極是直流輸電工程中必不可少的重要設(shè)施，它擔(dān)負(fù)著導(dǎo)引入地電流及不平衡電流、鉗制換流閥中性點(diǎn)電位和避免兩極對(duì)地電壓不平衡而損害設(shè)備的重任。

接地極選址及設(shè)計(jì)需滿足以下基本條件[1-2]：

（1）極址需滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、導(dǎo)則、規(guī)程及系統(tǒng)條件的要求和可靠性要求，通過(guò)多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選擇，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，且對(duì)周?chē)O(shè)施影響小;

（2）極址開(kāi)闊，選擇具有土壤電阻率低、導(dǎo)電性能好的散流區(qū);

（3）極址處土壤含有足夠的水分，導(dǎo)熱性能好，熱容率高;

（4）極址區(qū)域地面平坦、穩(wěn)定，不會(huì)被洪水沖刷;

（5）極址與換流站有一定距離，但也不宜過(guò)遠(yuǎn)，接地極線路走線方便并盡量短;

（6）極址與具有接地系統(tǒng)的交流變電站、輸電線路、地下金屬管道、油庫(kù)、氣田、鎧裝埋地光（電）纜、鐵路及其他大型地下設(shè)施等保持足夠距離;

（7）極址處房屋密度小，盡量遠(yuǎn)離城市和人口稠密的鄉(xiāng)鎮(zhèn);

（8）交通方便，施工和運(yùn)行維護(hù)方便。

上述選址要求決定了接地極極址資源有限，選址與設(shè)計(jì)較困難。

1 雅中換流站接地極選址

根據(jù)系統(tǒng)規(guī)劃資料，雅中—江西±800 kV特高壓直流輸電工程采用單回架設(shè)方式建設(shè)，接地極按一回直流系統(tǒng)單獨(dú)使用設(shè)計(jì)，額定電流為6 250 A，2 h最大過(guò)負(fù)荷電流為6 710 A，不平衡電流為10 A，額定持續(xù)運(yùn)行時(shí)間30 d，運(yùn)行壽命60 a，接地極腐蝕壽命56.4×106 Ah，最高允許溫度為81.37 ℃。

±800 kV雅中換流站站址位于四川省涼山州鹽源縣，東南距鹽源縣約12.5 km，東北距西昌市約85 km。換流站周?chē)s200 km區(qū)域?qū)俅鬀錾?、攀西、滇西北山區(qū)，山區(qū)土壤電阻率普遍偏高，且土層不均勻，所以極址資源極少。

在換流站周?chē)s150 km區(qū)域范圍內(nèi)，比選出14個(gè)可能極址點(diǎn)，經(jīng)初步技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，綜合協(xié)議及其他相關(guān)意見(jiàn)、要求，初步確定了位于四川省涼山州鹽源縣衛(wèi)城鎮(zhèn)的衛(wèi)城極址。

衛(wèi)城距雅中換流站直線距離20 km，對(duì)應(yīng)接地極線路長(zhǎng)約22.5 km。

2 衛(wèi)城極址

關(guān)于接地極極址比較，主要從自身?xiàng)l件、對(duì)周?chē)O(shè)施影響以及當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門(mén)意見(jiàn)3個(gè)方面進(jìn)行研究。

2.1? ? 自身?xiàng)l件

衛(wèi)城極址區(qū)域場(chǎng)地地貌單元屬河流階地，地形開(kāi)闊平坦，地表高程約2 440～2 450 m，淺層土壤電阻率較低（目前數(shù)據(jù)低于100 Ω），深層土壤電阻率低（低于50 Ω），地下水位較高（0.90～2.80 m），主要種植蘋(píng)果樹(shù)、大櫻桃樹(shù)等，極址北側(cè)有河流經(jīng)過(guò)，東側(cè)有水庫(kù)，南側(cè)為山地，四周房屋較多。整個(gè)場(chǎng)地東西向長(zhǎng)約1.2 km，南北向?qū)捈s0.6 km。

2.2? ? 對(duì)周?chē)O(shè)施影響情況研究

衛(wèi)城極址距換流站僅20 km，不滿足國(guó)網(wǎng)企標(biāo)《高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》（Q/GDW 11667—2017）中接地極距換流站30 km及以上的要求，但如果衛(wèi)城接地極對(duì)雅中換流站、周?chē)冸娬?、輸電線路、管道、通信線路、地磁臺(tái)等設(shè)施的影響研究結(jié)論為無(wú)影響，或有影響但影響程度在可接受范圍，治理措施代價(jià)也可接受，那么衛(wèi)城極址就是成立的。

衛(wèi)城極址周?chē)小?00 kV換流站（擬建）、500 kV變電站、220 kV變電站、110 kV變電站、±800 kV直流線路（擬建）、500 kV輸電線路、220 kV輸電線路、110 kV輸電線路及鹽源衛(wèi)城地震臺(tái)（地磁臺(tái)）。

2.2.1? ? 對(duì)變電站影響及防護(hù)措施

根據(jù)規(guī)定，評(píng)估直流接地極對(duì)附近變電站直流偏磁的影響時(shí)，應(yīng)考慮的交流電網(wǎng)范圍至少應(yīng)包括地電位升大于3 V的區(qū)域。

在實(shí)測(cè)土壤模型下，計(jì)算衛(wèi)城極址附近100 km范圍內(nèi)的地表電位分布，由于土壤電阻率較低，距離接地極6.87 km處的地表電位就降至3 V以下。

電網(wǎng)建模時(shí)將極址周?chē)?0 km范圍內(nèi)全部接地的110 kV/

220 kV/500 kV換流站、電廠及與其直接有電氣連接的變電站、電廠均納入計(jì)算范圍之中，其涵蓋范圍遠(yuǎn)大于3 V區(qū)域。

由于變壓器偏磁的耐受能力標(biāo)準(zhǔn)目前尚未統(tǒng)一，暫時(shí)參考以往工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)偏磁電流超過(guò)表1中的數(shù)值時(shí)，認(rèn)為偏磁電流超標(biāo)。

在實(shí)測(cè)土壤模型下，計(jì)算衛(wèi)城接極周邊變壓器直流偏磁電流，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，只有500 kV鹽源變（-14.37 A）超限制，根據(jù)偏磁治理原則，500 kV鹽源站面臨直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)，需要進(jìn)行直流偏磁風(fēng)險(xiǎn)治理。治理方案為在變壓器中性點(diǎn)加入串容隔直措施。而對(duì)雅中換流站不存在偏磁影響。

2.2.2? ? 對(duì)輸電線路影響及防護(hù)措施

接地極對(duì)桿塔接地裝置的腐蝕量是衡量對(duì)輸電線路影響的重要指標(biāo)。

經(jīng)對(duì)桿塔接地體的腐蝕量計(jì)算，受影響腐蝕較嚴(yán)重的為500 kV鹽二線（同塔雙回）部分桿塔接地裝置，經(jīng)計(jì)算腐蝕不明顯，出于安全考慮，對(duì)特別接近的桿塔可按采取加裝陽(yáng)極的措施考慮。

2.2.3? ? 地磁臺(tái)的影響

衛(wèi)城極址距鹽源衛(wèi)城地震臺(tái)（地磁臺(tái)）間距約1.5 km，不滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求 第2部分：電磁觀測(cè)》（GB/T 19531.2-2004）第5.3.3條的要求（即0.2倍不平衡電流，本工程不平衡電流為10 A，則防護(hù)間距為2 km）。

經(jīng)與四川省地震局協(xié)商，對(duì)方要求首先應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，以滿足間距要求，若確實(shí)無(wú)法遠(yuǎn)離，可采取搬遷該臺(tái)的措施。

極址周?chē)?0 km范圍內(nèi)無(wú)其他油氣管道、鐵路、埋地電纜等相關(guān)設(shè)施。

2.3? ? 接地極本體設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

2.3.1? ? 極環(huán)布置方案比較

根據(jù)極址區(qū)域地形、地貌、地物、河流、道路、水文條件、相關(guān)設(shè)施等情況，本工程擬定了雙環(huán)圓形、雙環(huán)短跑道形、雙環(huán)長(zhǎng)跑道形3個(gè)極環(huán)布置方案。

經(jīng)比較，雙環(huán)短跑道形方案極環(huán)埋深、焦炭邊長(zhǎng)尺寸適中，饋電棒、焦炭用量相對(duì)較小，基槽開(kāi)挖難度較小、涉及面積相對(duì)較小，節(jié)省投資，故極環(huán)布置方案推薦采用雙環(huán)短跑道形。

2.3.2? ? 電極材料

由于本工程額定電流較大，接地極的腐蝕壽命要求高。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程并參照以往工程經(jīng)驗(yàn)，電極材料推薦采用抗電解腐蝕性能良好、施工方便且具有工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的高硅鉻鐵。

為增加饋電元件的表面積，降低電極與土壤交界面處的電流密度和接地電阻，同時(shí)降低對(duì)饋電元件的腐蝕作用，通常在饋電元件周?chē)畛浠钚圆牧?，本工程填充材料推薦采用用高溫煅燒的石油焦炭。

2.3.3? ? 導(dǎo)流系統(tǒng)

為盡量減小接地極對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，本工程導(dǎo)流系統(tǒng)推薦采用地下電纜方式。

2.4? ? 協(xié)議情況

衛(wèi)城極址協(xié)議取得了當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門(mén)的同意。

3 結(jié)語(yǔ)

衛(wèi)城極址距換流站僅20 km，經(jīng)勘探和技術(shù)研究，衛(wèi)城極址自身?xiàng)l件較好，接地極本體設(shè)計(jì)方案成立。接地極對(duì)雅中換流站無(wú)影響，對(duì)周?chē)渌O(shè)施的影響程度在可接受范圍內(nèi)，且治理措施代價(jià)可接受，衛(wèi)城極址協(xié)議取得了當(dāng)?shù)卣跋嚓P(guān)部門(mén)的同意，衛(wèi)城極址選擇是可行的。衛(wèi)城極址的選擇突破了國(guó)網(wǎng)企標(biāo)《高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中接地極距換流站30 km及以上的要求，為接地極選址拓寬了思路。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 高壓直流輸電大地返回運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定：Q/GDW 11667-2017[S].

[2] 郭劍.直流接地極對(duì)電氣化鐵路的電磁影響[J].高電壓技術(shù)，2013，39（1）：241-250.