DL437-1991 高压直流接地极技术导则

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，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、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 1m，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 1km 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。 3.3.3.4 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±0.5℃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 1.0×108 ～1.5×108 (平 均 1.3×108 )J/m3 ·℃的范围。