HVDC接地极基本特性分析

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直流输电共用接地极线方式的保护特性

；修回日期：。收稿日期：２０１１０８２２２０１２０２１６－－－－
（）２０１２，３６１４
引线对称，对保护影响不大。本文主要考察单接地极线故障情况。设接地故障电阻为ＲＭ；系统１部分的单引线电单极、双极运行阻和共引线电阻分别为Ｒ１Ｌ和ＲＬＴ；系统流入接地极地的电流分别为ＩＩＳ和ＩＵ（Ｓ为单极运行时的额定电流，ＩＵ为双极运行时的不平衡电，流）两者方向可以相反。在共极线处、系统２和系统１非共极线处发生单线接地故障时的等效电路如图３所示。
［］６１０－
传统接地极保护分析及相互影响特性已有报，但对共用接地极线保护分析的相关文献较
图１共用接地极引线方式ｒｏｕｎｄｉｎＦｉ．１ｏｎｆｉｕｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｏｎｅｌｅｃｔｒｏｄｅｌｉｎｅｓＣｇｇｇｇ
（）１４
ＲＹＲＧＲＢ＝ＭＲＧＲＣ＝Ｒ＋ＲＹ＋ＲＭＧ烆各电阻参数均不大于几欧姆，因此Ｕ２不超过几同理Ｕ１值也不大。千伏，）单极系统运行侧的非共极线处故障２考察在单极运行的系统２接地极引线上（Ｂ区）（）发生的故障情况。由图３可得系统接地极不平ｂ２衡电流为：ＩＩＩｄ３４＝｜ｄ３－ｄ４｜＝２２Ｒ２Ｌｋ＋２Ｒ２Ｌ（ＲＤ＋ＲＥ＋ＲＧ）ｋ＋α （）Ｉ８Ｓ２２ｋ＋２Ｒ２ｋ＋β（ＲＭ）－Ｒ２Ｌ２ＬＲ１ＬＲＬＴ烄ＲＤ＝Ｒ１Ｌ＋ＲＬＴ（）９烅Ｒ２ＬＴＲＥ＝２Ｒ１Ｌ＋２ＲＬＴ烆）式（在关于ｋ的二次函数中，均为８ＲＭ） α 和β（）且β（为关于的一次函数。大于０的常数项，ＲＭＲＭ／／可得：Ｉｋ＞０，ＩＲＭ＜０。随着ｋ的增大，ｄ３４ｄ３４单极运行的接地极不平衡电流增大；随着ＲＭ的增）：大，不平衡电流减小。式（可以表示为８（）ＩＩＩＩＲ１Ｌ，Ｒ２Ｌ，１０｜｜＝ｆｇｄ３４＝ｄ３－ｄ４Ｓ１（１）

高压直流输电系统共用接地极运行特性分析

高压直流输电系统共用接地极运行特性分析发布时间：2021-04-15T16:13:22.533Z 来源：《当代电力文化》2020年32期作者：靳生鹏[导读] 在高压直流输电系统的组成中，接地极是其中的重要部件之一，靳生鹏国网青海省电力公司检修公司青海格尔木816000摘要：在高压直流输电系统的组成中，接地极是其中的重要部件之一，主要是由相关的接地极线路、隔离开关、检测设备、以及相应的馈电线缆等部分共同构成，从而能够为系统提供通路。

本文首先针对高压直流输电系统共用接地极运行方式进行阐述，然后分析高压直流输电系统共用接地极的相关影响，主要包括对A系统双极平衡运行的影响、对A系统单极大地回线运行的影响、共用接地极对系统开环控制系统的影响、共用接地极对环境的影响以及共用接地极方案的评价工作。

旨在能够更好地对高压直流电系统中的共用接地极运行的特性进行有效分析，从而能够更好地实现高压直流输电系统的运行安全。

关键词：高压直流电系统；共用接地极；运行特性引言：在我国进行高压直流输电系统的建设主要是为了能够更好地实现新能源的长距离运输，而此种系统主要是建立在地形比较复杂、气候比较恶劣的山地之中，因此在进行共用接地极的选址工作中具有一定的困难。

为了更加有效地实现共用接地极的建设，我们需要对其运行特性进行分析，从而明确相关影响，有利于实现共用接地极的建设工作。

1 高压直流输电系统共用接地极运行方式概述1.1有电流流过的运行方式高压直流输电系统在进行有电流流过的接地极运行工作时，两个系统都需要在双极不平衡的模式下进行运行，或者是单极大地回线模式下进行运行。

除此之外，以上两种运行模式也可以与其它模式进行混合。

如果是在双极不平衡的模式下进行运行，那么系统两极间所产生的不平衡的电流就会形成一定的通路，而这个共用接地极是有一定电流流过的，而且还会实现电流的叠加。

如果该系统在交叉极功率的运行模式中，能够让两个系统的电流所流方向相反，这样就可以在两个系统间进行电流抵消，所以这种情况下共用接地极中所流过的电流为0.如果运行模式为单极大地回线模式，那么就会利用共用接地极和两个系统结合而形成一个回路，同样在接地极中具有一个电流叠加的现象。

直流输电换流器比较及分析HVDC

直流输电换流器比较及分析HVDC直流工程换流器比较及分析高压直流(HVDC)输电以其在长距离大容量输电、海底电缆输电和非同步联网等领域的独特优势而得到了广泛应用。

换流器是高压直流输电的核心设备，它是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。

一、换流器概述换流器是实现交直流电相互转换的设备，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器)换流器容量巨大、可控性强，对可靠性的要求很高。

传统晶闸管换流器容量很大，但投资大、谐波严重。

电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点，其发展十分迅速。

较典型换流器有传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等。

长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器;电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景，是未来高压直流输电技术的重要发展方向。

二、换流器的分类换流器以实现功率变换的关键器件划分，可分为晶闸管换流器和全控器件换流器。

前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件(又称自关断器件，如IGBT、IGCT)组成的换流器；以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器（LCC）和器件换相换流器(DCC)。

前者采用晶闸管器件，由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相；根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)。

电流源换流器的直流侧通过串联大电感而近似维持直流电流恒定，电压源换流器的直流侧通过并联大电容而保持直流电压近似不变。

电压源换流器依据其拓扑结构进一步分为两电平和模块化多电平换流器（MMC）等结构。

针对晶闸管换流器，还可根据换流器基本单元结构的不同而分为三种:每极1组12脉动换流器(简称12脉动换流器)，每极2组12脉动换流器串联式换流器和每极2组12脉动换流器并联式换流器。

其中，12脉动换流器是常规高压直流输电的典型换流器，每极2组12脉动换流器则适用于特高压直流(HVDC)输电。

特高压直流输电接地极研究

特⾼压直流输电接地极研究特⾼压直流输电接地极研究中⽂摘要：直流输电接地极设计⽬前基本依据以往的⼯程经验,由于其具有热⼒效应和电化效应,尚未形成统⼀的接地极设计标准。

从极址的选择、系统分析、跨步电压的验算以及新型材料的应⽤进⾏了阐述,为特⾼压直流输电接地极设计提供参考。

关键词：特⾼压直流输电；接地极；跨步电压；放热焊接。

0前⾔特⾼压直流输电是指800 kV及以上电压等级的直流输电及相关技术。

特⾼压直流输电的主要特点是输送容量⼤、电压⾼,可⽤于电⼒系统⾮同步联⽹。

⾃第⼀条500 kV 超⾼压直流输电⼯程葛洲坝上海直流输电⼯程建设⾄今,我国已建设⼗余条直流输电⼯程,接地极的设计取得较多的实际⼯程经验,但尚未出现统⼀的标准, 运⾏中也发现存在很多问题，本⽂以向家坝--上海800 kV 直流输电接地极设计为例论述设计过程。

1 特⾼压直流输电接地极的特点⽬前世界上已投运的直流接地极可以分为2类:陆地电极和海洋电极。

直流输电通常可采⽤3种接线⽅式,即单极线路、同极线路和双极线路。

根据⼯程实际,⼀般在送电投产后由单极线路过渡为双极线路。

极址条件不同,布置⽅式也不同。

从我国建设的直流⼯程接地极来看,⼤多数为陆地接地极。

强⼤的直流电流持续地、长时间地流过接地极时,接地极主要表现出电磁效应、热⼒效应和电化效应。

2 极址选择2 . 1 选址原则接地极的选址应遵循施⼯运⾏⽅便、易排除电极在运⾏中产⽣的⽓体和热量、电流分布⽐较均匀、造价⽐较低廉等原则。

同时, 极地应在⽆矿或矿产限制开采区,且当地⽓候为常温多⾬、⽔⼟保持功能较好。

2 . 2 地勘资料的准确性勘测数据应有较⾼的准确性,在实际⼯程勘查设计时,经常遇到的⼟壤模型是由不同电阻率的多层⼟壤地层构成。

⽬前较先进的⼟壤电阻率测试⽅法有⾼密电法,可以⽤2维图形⽅式直观地运算出深达50m的⼟壤电阻率分布图。

2 .3 向家坝—上海800kV直流输电极址概况向家坝—上海800kV特⾼压直流输电⼯程的送端换流站,额定电流为4kA,输电能⼒为6.4GW,直流额定电压为800kV;复龙换流站接地极⼯程即为该⼯程配套项⽬。

高压直流接地极技术导则

中华人民共和国电力行业标准DL437-91高压直流接地极技术导则中华人民共和国能源部1991-09-18批准1992-03-01实施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。

直流偏磁简介

直流偏磁1 背景高压直流(HVDC）输电系统在我国正得到越来越广泛的应用。

为了实现远距离或超远距离大容量送电,将有更多高压甚至特高压直流工程建成并投入运行。

实践证明，直流输电在一定条件下，是具有很大的经济效益。

交直流混合运行的电网结构使得交直流系统之间的相互影响越加明显,对南方电网而言尤为突出[1]。

而在HVDC运行过程中发现，双极两端中性点接地直流换流站接线方式广泛运用到远距离的高压直流输电领域中。

虽然正常运行时两极电流相等，地回路中的电流为零，但是只要是运行过程中两极的电流不相等（采用单极运行、双就极电压对称电流不对称或者双极电流电压均不对称方式运行），接地极都会有电流流过，在直流输电线路和大地间形成回路，造成直流偏现象。

[2]在我国，110kV 及以上电压等级系统中性点采取直接接地。

如果出于不同地点的变电站的中性点点位被不同程度的抬高，则直流电流将通过大地和交流线路，由于一个变电站（变压器中性点）流入，在另一个变电站（变压器中性点）流出，继而产生直流偏磁。

在电网中，很多变压器都受到了直流偏磁电流的影响，受到影响的变压器有的是在换流器直流接地极附近，有的却是远离直流接地极[3]。

事件初期，曾经怀疑主要是换流站的谐波电流所致，之后逐渐将注意点集中到中性点接地变压器的直流偏磁上，为了验证这些变压器正是受到了直流偏磁的影响,工程上也采取不少的方法。

直流偏磁问题在20世纪80年代后期开始引起国内外研究者的重视并陆续开展了相关研究。

有关的抑制措施也曾有工程应用。

然而,截至目前,工程应用中仍未有简单、实用、可靠的解决方案,也没有长期可靠的运行经验做支撑。

本文将主要介绍一下直流偏磁产生的原因、现象、危害及抑制措施等。

2 直流偏磁产生的原因2.1 直流偏磁的产生机理[4]变压器的铁心是由0.3 至0.35mm 的硅钢片叠成，因硅钢片的磁化曲线成非线性，使铁心磁通φ与通入磁化线圈的电流i 成非线性，即φ=f（i）成非线性关系，如下图2.1(b)所示，在设计变压器时，为了充分利用铁磁材料，使变压器额定运行时主磁通φ运行于如图2.1(b)中的线性区端点A 点。

高压直流输电圆环接地极屏蔽特性

ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ．Ｃｏｎｓｉｄｅｉｒｎｇｔｈｅｓｅｌｆ－ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｍｕｌｔｉｃｕｒｒｅｎｔｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔｓ，ｔｈｅｉｆｅｌｄａｎｄ
大，外环对内环的屏蔽作用减弱。关键词：ＨＶＤＣ；圆环接地板；屏蔽作用；环径比
ＳｈｉｅｌｄｉｎｇＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆＡｎｎｕｌａｒＧｒｏｕｎｄｉｎｇ
ＥｌｅｃｔｒｏｄｅｓｉｎＨＶＤＣＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｓａｎｄｔｈｅｎｗｅａｋｅｎｓ．ＷｈｅｎｔｈｅｒａｄｉｕｓｒａｔｉｏｉＳａｂｏｕｔ０．４，ｔｈｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｉｆｒｓｔｉＳｓｔｒｏｎｇｅｓｔ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｒａｄｉｕｓｒａｔｉｏ，ｗｈｅｎｔｈｅｒａｄｉｕｓｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｓ．ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｄｅｎｓｉｔｙｒａｔｉｏｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅｓｈｉｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｏｕｔｅｒｏｎｔｈｅｉｎｎｅｒｗｅａｋｅｎｓ．

浅谈数据中心HVDC供配电技术

浅谈数据中心HVDC供配电技术UPS在数据中心占有主要的作用，能够有效保护各类服务器以及存储设备的正常运行，随着电力电子技术的不断发展，功率器件从原来的晶闸管到现在的IGBT的出现，UPS在供配电上问题也逐渐显现，如效率低、结构复杂、能耗大等。

随着高压直流电源的提出，一种能够适应新形势下的电源供电系统逐渐取代传统UPS的使用。

1 HVDC供配电技术和传统UPS供配电原理比较1.1 HVDC供配电的原理和特性高压直流供配电技术（HVDC）就是在供配电系统中将交流电进行转换，转换成为稳定的直流电，然后再应用到供配电中。

在特点上HVDC供配电技术不存在感抗，容抗也在线路中不起作用，不存在同步问题。

1.2 UPS供配电原理和特性不间断供电电源供配电技术（UPS）在原理上是一种将数字电路和模拟电路集合在一起的一种储能装置，在供配电中通过逆变器的作用，提供恒压恒频的不间断电源，UPS采用数字信号处理器能够将输入的电流正弦化，从而符合用户的用电要求，还能够提高用户电压允许变化的范围。

2 HVDC供配电技术与传统UPS供配电用电量能耗与效率的分析2.1 传统UPS供配电用电量能耗与效率的分析UPS在数据中心中不是单独存在的，通常与电缆等设备构成一个电力供配电系统的架构。

数据中心供配电主要的目的是为IT负载使用，但是根据数据中心电能消耗的统计可以知道IT负载所用的电量不到总输入的一半，大部分的电能都消耗在电力转换的过程中，比如说制冷系统、线路损耗等。

UPS除了具有主电路进行电源的输入外，还会对空载待用的电路进行电能的输入，这样就会降低电源的使用效率。

而且UPS的供配电系统扩容难度大，在供电系统中会出现大量的谐波分量，这样会降低变压器在电能上的利用效率，从而影响到整个供电系统的稳定性和利用效率。

如果UPS采用的是并联的形式，还会增加电能环流的问题，从而加大了电路的维修难度，降低了系统的稳定性和可靠性。

2.2 HVDC供配电技术效率的分析随着UPS供电技术的不断发展，UPS供配电技术已经无法实现更大的突破。

高压直流输电系统接地极电流场和温度场的计算

1.研究背景高压直流输电系统（HVDC）接地极作为系统直流电流的回路需要长时间稳定工作在有源状态下。

高压直流输电系统的额定电流较大，接地极受到直流电流场的影响较为深远。

为了保证接地极的安全运行，减小其对周围环境的影响，需要对地中电流场及电流分布进行正确的分析和计算。

另外在电流场的作用下，土壤的温度升高现象已成为一个不容忽视的问题。

对于实际工程，出于安全性的考虑，要确保接地极附近最高温度不超过水的沸点，否则电极将会丧失运行功能。

2.HVDC接地极电流场和温度场的基本计算原理为了克服求解三维分布电流场和温度场传统方法（有限差分法，有限元法，复数镜像法）的不足，本文分别引入电阻网络法（resistancenetworkmethod,RNM）和有限体积法（finitevolumemethod,FVM）用于HVDC接地极电流场和温度场的计算。

这2种方法的计算过程较为简单，并且不受三维空间内土壤电阻率变化的限制。

这2种方法的基本思路是将整个场域划分为一定数量的非重叠子区域，每个子区域等效为一个节点。

把所有节点连接起来之后，皆可以得到用来表征整个场域的网络。

通过求解这个网络，就求解出了整个场域内的电流场和温度场分布。

3.用于计算电流场的电阻网络法当每个子区域都采用其中心点代表之后，可以把子区域等效为节点（中心点）加上等效电阻的形式，如图1所示。

其中Rx，Ry，Rz分别表示子区域x方向，y方向和z方向的等效电阻。

把所有节点连接起来之后，就形成了表征整个场域的电阻网络，如图2所示。

在场域的边界节点上施加相应的边界条件，就可以计算出整个场域内的电流场。

4.用于计算温度场的有限体积法电流场和温度场的唯一区别就是在相应的偏微分方程中，温度场还多出了表示发热源的相关项。

因此采用类比方法，在采用有限体积法计算温度场时候，也能形成与电阻网络结构相同的热阻网络。

与电阻网络比，热阻网络的每个节点还要相应增加表征发热源的相关项。

因此可以采用与电阻网络法类似的方法计算整个场域的温度场。

高压直流输电系统共用接地极运行特性分析

高压直流输电系统共用接地极运行特性分析摘要：近年来，随着高压（特高压）直流输电技术的迅速发展，越来越多新建直流输电工程选择共用接地极的方式。

在实际工程中，高压直流输电系统共用接地极在检修时可能出现的一些问题，本文主要针对高压直流输电的特点，分析共用接地极检修过程中的电位及入地电流问题，根据分析结论提出相应的检修策略。

关键词：高压直流输电；共用接地极；运行特性引言接地极作为高压直流输电系统中必不可少的组成部分，当系统运行于单极大地运行方式或双极不平衡运行方式时为系统双极间不平衡电流流通提供通路，其主要构成设备有接地极线路、阻波器件、隔离开关、接地体、馈电电缆、监测设备等。

为实现良好的接地性能，接地极的选址要求较高且需具有足够的占地面积。

从我国的直流系统分布上可看出，直流系统建设主要目的是为新能源的远距离外送提供通道，其送端多数位于地质条件恶劣的山地，受端多数位于人口密集的城市地区，工程建设过程中接地极选址存在着较大的困难。

随着直流系统数量增加，共用接地极方案优势明显急剧凸显，具有广阔的前景。

多个直流系统共用接地极能有效解决接地极选址困难问题，但由于多个直流系统会通过共用接地极耦合，其运行特性会相互影响，需对共用接地极下的系统运行方式及相互间影响特性进行分析。

1共用接地级存在的问题共用接地极接地故障电流有可能使接地点电位升高而危及共用接地的相关系统、设备及建筑，接地电流引起的电位增高就会波及到共用接地的所有设备。

为此,在选取共用接地的地点,需要从共用接地极电位升高以及入地电流的性质这两方面综合分析共用接地可能存在的问题，即共用接地极是否会给设备或系统造成干扰。

一般应考虑单极运行、计划停运、不平衡电流等因素。

为了确保接地极在规定的运行年限里正常运行，在接地极设计时应留有一定的裕度。

2共用接地极的接线方式共乐接地极是溪浙特高压直流的宜宾换流站和复奉特高压直流的复龙换流站共用的，它的2条接地极线路直接通过各自的阻波器接入接地极，接地极与阻波器间不配置隔离开关；青台接地极是龙政直流龙泉换流站和林枫直流团林换流站共用的，它的2条接地极线路直接通过各自的阻波器接入接地极，接地极与阻波器间配置隔离开关；燎原接地极是葛南直流的南桥换流站和林枫直流的枫泾换流站共用的，它仅一条接地极线路通过阻波器接入接地极，另一条接地极线路直接接入接地极，接地极线路与接地极间配置隔离开关。

浅谈数据中心HVDC供配电技术

CATALOGUE 目录•hvdc供配电技术概述•hvdc供配电系统的组成及工作原理•hvdc供配电技术的关键技术及解决方案•hvdc供配电技术的实践案例分析•hvdc供配电技术的挑战与未来发展hvdc供配电技术是一种将直流电能分配给多个负载的电源分配技术，通过使用高频开关电源将交流电转换为直流电，然后通过直流配电将直流电分配给多个负载。

hvdc供配电技术相比传统的交流配电技术具有更高的效率和可靠性，同时能够实现更灵活的电源分配和管理。

hvdc供配电技术的定义hvdc供配电技术的应用场景数据中心通信基站需要大量的直流电源供应，hvdc供配电技术能够提供更高效、可靠的电源分配和管理。

通信基站工业自动化更灵活的电源管理未来hvdc供配电技术将会实现更灵活的电源管理，能够更好地满足不同负载的需求，提高电源的利用率。

更高的效率随着技术的不断发展，hvdc供配电技术的效率将会越来越高，能够更好地满足高密度数据中心等场景的需求。

更可靠的安全性随着数据中心等场景对安全性的要求越来越高，hvdc供配电技术的安全性也将得到不断提升，能够更好地保障数据安全和设备稳定运行。

hvdc供配电技术的发展趋势hvdc供配电系统的组成实时监测供配电系统的运行状态，确保系统安全稳定运行。

配电单元（PDU）负责将直流电能分配给不同的负载设备，具有过流保护和短路保护功能。

连接直流电源和直流负载的线路，通常分为高压直流母线和低压直流母线。

提供直流电能，通常由整流器数据中心内的电子设备，如服务器、路由器等，消耗直流电能。

hvdc供配电系统的工作原理hvdc供配电系统的优势hvdc供配电系统采用整流器将交流电转换为直流电，提高了供电效率。

提高供电效率降低能耗提高供电可靠性适应未来发展由于采用直流电传输，没有交流电在传输过程中的损失，因此降低了能耗。

hvdc供配电系统具有过流保护和短路保护功能，提高了供电的可靠性。

随着数据中心规模的不断扩大，hvdc供配电系统能够适应未来发展的需要，提高供电质量和效率。

高压直流输电系统(HVDC)基本概念和应用

高压直流输电系统（HVDC）基本概念和应用1HVDC的基本概念高压直流输电（HVDC）的基本原理是通过整流器将交流电变换为直流电形式，再通过逆变器将直流电变换为交流电，从而实现电能传输和电网互联。

典型双极HVDC的主系统如图2-1所示。

图2-1 高压直流输电系统原理接线图根据直流导线的正负极性，直流输电系统分为单极系统、双极系统和同极系统。

为了提高直流现路的电压和减小换流器产生的谐波，常将多个换流桥串联而成为多个多桥换流器。

多桥换流器的接线方式有双极和同极。

图2-1即为双极接线方式。

换流站中的主要设备有：换流器、换流变压器、平波电抗器、交流滤波器、直流滤波器、无功补偿设备和断路器。

换流器的功能是实现交流电与直流电之间的变换。

把交流变为直流时称为整流器，反之称为逆变器。

组成换流器的最基本元件是阀元件。

现代高压阀元件的额定电压约为3～5kV，额定电流约为 2.5～3kA。

由于阀元件的耐压值和过流量有限，换流器可由一个或多个换流桥串并联组成。

用于直流输电的换流桥为三相桥式换流电路。

一个换流桥有6个桥臂，桥臂由阀元件组成。

换流桥的直流端与直流线路相连，交流端与换流变压器的二次绕组相连。

换流变压器的一次绕组与交流电力系统相连。

换流变压器与普通的电力变压器相同，但通常须带有有载调压分接头，从而可以通过调节换流变压器的变比方便地控制系统的运行状况。

换流变压器的直流侧通常为三角形或星形中性点不接地接线，这样直流线路可以有独立于交流系统的电压参考点。

换流器运行时，在其交流侧和直流侧都产生谐波电压和谐波电流。

这些谐波分量影响电能质量，干扰无线通讯，因而必须安装参数合适的滤波器抑制这些谐波。

平波电抗器的电感值很大，有时可达1H。

其主要作用是减小直流线路中的谐波电压和谐波电流；避免逆变器的换相失败；保证直流电流在轻负荷时的连续；当直流线路发生短路时限制整流器中的短路电流峰值。

另外，换流器在运行时需从交流系统吸收大量无功功率。

HVDC控制原理与特性

HVDC控制原理与特性HVDC（高压直流输电）是一种通过直流电进行长距离输电的技术。

与传统的交流输电相比，HVDC具有较大的输电能力、较低的电能损耗和较小的电压降等优点。

HVDC控制原理和特性主要涉及HVDC系统的组成、控制方式以及其特有的稳定性和可靠性。

HVDC系统由直流换流站（DCS）和交流换流站（ACS）组成。

DCS负责将收集到的交流电能转换为直流电，再输送到目标地点。

ACS则负责将交流电能转换为直流电并将其送到DCS。

在HVDC系统中，控制方式分为压控和功控两种。

压控是通过控制换流电压来调节直流功率。

当交流电压增加时，直流功率也会增加。

压控的主要优点是灵活性高，可以实现灵活的功率控制。

它适用于长距离传输和低系统容量的情况。

但是，在压控方式下，系统受电流限制，电流增加会导致功率降低。

功控是通过控制换流电流来调节直流功率。

当交流电流增加时，直流功率也会增加。

功控的主要优点是系统稳定性好，可以实现更高的功率传输。

它适用于长距离传输和高系统容量的情况。

然而，功率受电压限制，电压降低会导致功率降低。

HVDC系统具有以下特性：1.高效性：HVDC系统具有较低的电能损耗和电压降，能够实现更高的能源传输效率。

2.长距离传输：HVDC系统适用于长距离的能源传输，能够实现数千公里的电力输送。

3.可靠性：HVDC系统具有较高的可靠性，不受电力系统电压和频率调度的影响，能够实现更加稳定的输电。

4.系统调度：HVDC系统能够实现可控的输电能力，使得电力系统的调度更加灵活和高效。

5.无电磁干扰：HVDC系统基本上不会对周围环境产生电磁干扰，对传输线路和附近的居民影响较小。

6.无电容和电感功率：HVDC系统没有电容和电感功率，能够减少发电和输电过程中的电能损耗。

总之，HVDC系统通过控制换流电压或电流来实现对直流功率的调节，具有高效、长距离传输、可靠性高和灵活调度等特点。

它已被广泛应用于长距离的电力传输和大容量电力输电项目中，并在电力系统优化和发展方面起到了重要作用。

HVDC控制原理与特性

HVDC控制原理与特性HVDC（High Voltage Direct Current）即高压直流输电技术，是一种通过直流电流传输能量和电力的技术。

与传统的交流输电技术相比，HVDC具有更低的电能损失和更远的输送距离，适用于大规模跨区域输电和远离电源的地区。

首先，整流站控制涉及电压控制。

整流站将交流电转换为直流电，需要保持直流电压的稳定性。

电压控制主要通过功角控制和直流电压调速实现。

功角控制是通过调节逆变桥的换流角度来控制整流站的有功功率输出。

直流电压调速是通过调节直流电压的大小来实现。

整流站还需要进行直流电流控制，以控制直流电流的大小和方向。

直流电流控制主要通过调节插入桥的导通角度和导通时间实现。

接下来，逆变站控制涉及电压控制和调节信号控制。

逆变站将直流电转换为交流电，需要保持逆变站输出的交流电压的稳定性。

逆变站的电压控制主要通过频率和幅值控制实现。

频率控制是通过调节整流换流器和逆变换流器的换流频率来控制输出交流电的频率。

幅值控制是通过调节逆变换流器的换流角度来控制输出交流电的幅值。

逆变站还需要进行调节信号控制，以完成系统的保护和自动控制功能。

HVDC技术具有以下几个主要特点：1.低电能损失：HVDC输电系统的电能损耗相对较低，主要是由于直流电流在输送过程中没有电感和电容的影响，电能传输效率更高。

2.远距离输电：HVDC技术适用于大规模的跨区域输电，可以实现更远的输送距离，减少电能传输的损失。

3.稳定性好：HVDC系统具有较好的稳定性和可靠性。

由于直流电流不受电网故障的影响，所以HVDC系统具有较好的抗干扰能力和容错能力。

4.无电磁场影响：相比交流输电，HVDC系统具有较小的电磁辐射和影响，对环境和人体健康的影响较小。

5.灵活性高：HVDC系统具有较高的灵活性和可调节性，可以实现双向输电、调节功率和电压等功能。

总之，HVDC技术是一种高效、稳定和可靠的电力输电技术。

随着电力需求的增长和可再生能源的开发利用，HVDC技术将在未来得到更广泛的应用和推广。

基于脉冲反射原理的HVDC系统接地极引线故障测距

基于脉冲反射原理的HVDC系统接地极引线故障测距任鹏飞;谭博学;刘辉;姜晓东【摘要】针对接地极引线的双极运行模式,利用脉冲反射法进行故障测距,分析脉冲信号在接地极引线上的传播特性,以及引线上可能出现的各种故障.以PSCAD为仿真平台,建立高压直流系统模型,模拟各种故障,并利用MATLAB进行数据处理与提取.对比分析不同故障类型下故障暂态行波与脉冲电压、电流反射行波信号,分别通过电压、电流波形求取故障距离,以求平均的方式得出最终测距结果.仿真结果表明脉冲反射法对接地极引线故障能够实现准确定位,此方法比故障暂态行波测距法应用范围广,波形辨识度高,测距精度高.【期刊名称】《山东电力技术》【年(卷),期】2017(044)003【总页数】7页(P19-25)【关键词】接地极引线;脉冲反射法;故障测距;PSCAD仿真【作者】任鹏飞;谭博学;刘辉;姜晓东【作者单位】山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049;山东理工大学电气与电子工程学院,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】TM755高压直流接地极引线是整个直流输电系统中不可或缺的部分，实时监视与准确定位接地极引线上出现的故障可提高整个直流输电工程的安全稳定运行能力［1］。

接地极引线长度通常是10～1 000 km，采用并行架空线路，具有分布参数特性。

目前已有多种方法应用到接地极引线故障测距中，主要有电流差分法、阻抗法、行波法［2］。

其中行波法不受线路参数分布不均匀、过渡电阻及故障类型等因素的影响，在实际工程中得到广泛应用，行波法分为A型单端行波测距方法、C型单端行波测距方法（脉冲反射法）和D型双端行波测距方法。

A型单端行波测距方法只需在线路的一端安装检测装置，简单方便，但波形分析困难，可靠性差；D型双端行波测距方法可靠性高，测距准确，但需在线路两端安装检测及通信装置进行相互配合；C型单端行波测距方法不需考虑故障暂态行波，在进行故障测距时可反复发射脉冲信号进行验证［3］。

直流输电接地极

0.6m)的正方形沟道，然后在沟道中填入焦炭层并夯实。在焦炭层的中央敷设一条
钢导体，最后用回填土将沟道填满。焦炭必须捣碎，并有20％的细屑，其含量应
大于92％，含硫应小于1％，灰份应小于1％。
2020/1/22
13
例：
贵广二回直流与云广特高压直流工程共用接地极方案采用直径为940米＋700米二同心圆环电极布置，电极外环采用直径70毫米的钢棒，埋深4米，内环采用直径60 毫米的钢棒，埋深3.5米。钢棒使用焦炭包裹，焦炭断面尺寸外环为1.1米×1.1米、内环为0.7米×0.7米，焦炭主要起保护、导流作用。同时为了确保电极安全运行，在电极周边设置检测井、渗水井等装置，监测电极温升，土壤温度，电流分布和地面跨步电压等。
2020/1/22
图为施工人员在进行焦炭填充作业
图为施工人员在进行土方回填作业
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2）陆地垂直型
井型电极底端埋深一般为数十米，甚至达数百米深，如在瑞典南部穿越波罗的海直流电缆输电工程中的试验电极，采用了深井型电极，其端部埋深达 550 m。井型电极最大的优点是占地面积较小，且由于这种电极可直接将电流导入地层深处，因而对环境的影响较小。但井型电极一般适用于表层土壤电阻率高而深层较低的极址或极址场地受到限制的地方。这种形式接地极存在施工难度大，运行时端点电流密度高和产生的气体不易排出等问题。
高硅铸铁之所以具有较强的抗腐蚀性，是因为铸件表面很容易地氧化成一层致密的Si02薄膜，产生钝化，从而阻碍了腐蚀的进一步发展。高硅铸铁的抗腐蚀能力，随合金中含硅量的增加而增强，
高硅铸铁在有卤铁气体，特别是在有氯气生成的环境中应用时，由于氯气的腐蚀性很强，会浸入破坏致密的Si02晶体，使铸铁表面产生坑坑凹凹的点蚀现象，加速了高硅铸铁电极的腐蚀且不均匀，这就阻碍了它在海水中或其他一些场合的应用

再论高压直流(HVDC )在数据机房的应用

再论高压直流（HVDC ）在数据机房的应用摘要：数据中心首先应用在军事之上，随着社会科技不断发展、进步，逐渐在各个行业中使用，随着人们对数据的飞速增加的需求量，促进了通信行业在数据中心机房的建设压力，但庞大的数据市场，不可预估的数据增长趋势，也极大地刺激了通信行业、互联网行业在数据中心机房投入建设的决心，并付诸行动。

而在数据中心机房的配电系统的建设中，从最初的简单的机械化的UPS 到安全系数高的系统，再逐步发展到高压直流配电系统，仅仅几十年。

传统的UPS 电源，存在初始投资大，后期利用率低、可靠性差、运行能效低和维护困难等明显缺点。

因此，作为UPS 的替代产品—高压直流电源（HVDC）便应运而生，而且越来越受到电源、通信等行业的重视。

关键词：数据机房；UPS供电系统；高压直流供电系统；引言：在本文，从UPS配电系统产生、原理及使用与高压直流配电系统分开叙述，剖析高压直流电源与UPS 电源对比和数据中心配电不同，完全地论述高压直流的应用前景，为进入该行业或有兴趣的读者提供参考。

1、传统的UPS供电系统1.1、传统UPS供电发展不间断电源是随着电子计算机的发展而发展的，由最初纯机械机构逐渐改变成为科技含量高且电子集成的电气设备，不间断电源的历史至今也不过几十年的历史。

在不间断电源（UPS）发展经历了四代：第一代UPS电源—动态UPS：利用机械惯性储能以及电动机、发电机的能量传输机制以提供短时间的不间断供电，这种早期产品体积庞大、造价昂贵、噪声巨大，犹如一个小型电厂。

第二代UPS电源—工频UPS电源机。

工频UPS电源机目前常用于功率较大、用电环境较差的场合。

第三代UPS电源—高频UPS电源机。

高频机的出现进一步提升了功率密度，体积减小了50%，从功能模块上提升了维护性，缩短了MTTR时间，可在数小时内完成修复。

第四代UPS电源—模块化高频UPS电源。

高频机技术的发展为UPS的模块化架构提供了技术可能，结合类似通信电源的模块冗余技术的供电架构，模块化的高频UPS得以实现。

直流输电接地极电流对电力变压器的影响

直流输电接地极电流对电力变压器的影响中南电力设计院曾连生摘要:本文简要地介绍了HVDC输电系统对接地极的要求、接地极作用和极址选择方法，重点介绍了接地极地电流对附近电力变压器磁饱和影响机理、流过电流变压器绕组直流电流的计算方法；提出了不同容量和类型电力变压器允许通过的直流电流的判别、消除或缓解直流接地极电流对电力变压器磁饱和影响的方法。

1 概述随着我国国民经济和电力工业不断地发展，高压直流输电技术得到迅速发展，且正在成为我国电力输电系统中重要组成部分。

高压直流输电系统以大地返回运行是直流输电主要运行方式之一，也是直流输电优点之一。

但随着电力系统的不断发展和输电容量的增大，人们正面临着一个急需要解决的问题, 即防止或减少直流接地极地电流对电力变压器磁饱和影响。

2 直流输电对接地极的要求2.1接地极的作用迄今为止,我国已投入运行的HVDC系统，都是双极两端接地方式，如图1所示。

接地极的作用一是钳制中性点电位，二是为直流系统在以大地返回运行时提供电流通路。

(1)单极大地回线方式。

在HVDC系统建设初期，为了尽快地发挥经济效益，往往要将先建起来的一极投入运行；直流送电线路投入双极运行后，当一极故障退出运行时，为了稳定系统，提高系统供电可靠性和可用率，健全极将继续运行。

此时，直流系统可处于单极大地回线方式运行，流过接地极的电流等于线路上的运行电流。

(2) 双极对称运行方式。

对于双极两端中性点接地方式，当双极对称运行时，在理想的情况下，正负两极的电流相等，地中无电流。

然而，在实际运行中，由于换流变压器阻抗和触发角等偏差，两极的电流不是绝对相等的，有不平衡电流流过接地极。

(3) 同极并联大地回线运行方式。

同极并联运行是将两个或更多的同极性电极并联，以大地为回线运行方式。

显然该系统流过接地极的电流等于流过线路上电流的总和。

同极并联运行的优点是节省电能，减少线路损耗。

2.2接地极运行特性直流输电大地回线方式的优点是显而易见的，但可能带来的负面效应引起足够的注意。

HVDC入地电流对地电场的影响规律及入地极定位

HVDC入地电流对地电场的影响规律及入地极定位章鑫;范晔;叶青;钱银苹【期刊名称】《地震地质》【年(卷),期】2022(44)3【摘要】高压直流输电(HVDC)换流站的入地电流造成了地电场观测中的显著干扰,通常在入地极附近数百千米范围内会引起很大的阶变。

但判断阶变来源于某个换流站的入地电流是较为困难的,一般需要借助高压直流线路对地磁场的影响数据来识别。

文中以海驻线(海南藏族自治州—驻马店)、扎青线(扎鲁特—青州)和宝德线(宝鸡—德阳)为例,获取了3次典型干扰的响应数据,对3条线路周边58个地电场台站的数据展开分析,并使用山东大山台极低频数据作为对比案例。

首先,解释了不同位置的台站对入地电流有不同的响应方式,即台站分别位于1个入地极附近、两极中间以及两极之间靠近一侧入地极这3种情况时,对应的3类响应分别为台阶状阶变、脉冲状响应和脉冲+半台阶状响应。

然后,采用日变化幅度对高压直流输电干扰的阶变量进行校正,基于多台的电位差具有方向性的原理对入地极进行定位,判断入地电流的来源和换流站的大致位置。

定位结果对海驻线、扎青线和宝德线的入地极位置都有较好的指向,结合多台的阶变合成矢量能够判断换流站的位置;此外,经日变化校正后的阶变幅度能显示入地极所在,可对定位结果进行补充。

进一步建立入地电流的定量扩散电流模型,展示大电流入地时电位差的分布规律,判断入地电流的干扰范围和台站响应的阶变量。

基于58个地电场台站和1个极低频台站的观测数据,文中给出了入地电流对周边地电场台站干扰的特点,可将其应用于实际观测中对HVDC干扰的数据校正。

【总页数】18页(P718-735)【作者】章鑫;范晔;叶青;钱银苹【作者单位】广东省地震局;中国地震台网中心【正文语种】中文【中图分类】P315.722【相关文献】1.高压直流接地极入地电流对埋地金属管道的腐蚀影响2.特高压直流接地极入地电流对高速铁路综合接地系统腐蚀影响研究3.直流接地极入地电流对地电阻率观测的干扰研究4.高压直流输电入地电流对地电场观测设施的腐蚀分析5.基于不同大地模型的接地极入地电流分布规律研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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Ｒ＝ｐ× 形状、尺寸）式中：Ｒ ——接地电阻，Ｑ；ｐ — — 大地电阻率，Ｑ・ｍ；（１）
个简单的接地系统一般由被接地体（被接地
的电气设备）与和大地连接的接地电极，以及将它们在电气上连接的接地线构成。接地系统的构成如
图１所示。从被接地的设备经过接地线、接地电极流人大地的电流叫做接地电流。当接地电流流过具有一定接地电阻的接地电极时，接地电极上就会产
生电位，这叫做电位上升。在理论上，接地电阻通常如下定义：当有一个接地电极，现在有接地电流Ｉ（Ａ）流人这个电极，如图２（ａ）所示，接地电极的电
位就比接地电流流人前升高到Ｅ（Ｖ），如图２（ｂ）所示。这时，把其电位升高值与接地电流值之比Ｅ／Ｉ
（Ｑ）定义为这个接地电极的接地电阻Ｊ。
产－由电极形状和尺寸决定的函数。另外，在上式中，假设接地点及周围的大地至无
限远处的电阻率是一定值。由上式可以看出，接地
６２
甘
肃
科

技
第２９卷
电阻与大地电阻率成正比，也就是说，同一形状，同尺寸的电极的场合，如大地电阻率低便容易得到较低的接地电阻。
一
图２接地电阻的定义
接地电阻值对安全用电来说是一个基准，因此在各种法规、规格、标准中对接地电阻值的大小都有明确的规定。所有电气设备的接地工程也必须满足
所要求的接地电阻值。影响接地电阻要素中最重要的是接地电极周围大地的电阻率。其次是接地电阻的形状和尺寸。如果某个接地电极的形状和尺寸是确定的，则电极的接地电阻就可按下式表示：
（所处场合的大地电阻率改变）接地电阻可以由式２
表示：
Ｒ＝Ｊ｝予
式中：Ｚ ——电极规模的特征尺寸，ｍ；由形状确定的系数，无量纲。
— —
（２）
降法。测定对象也从小的棒状电极到大的像网状电极或建筑结构体基础等巨大的接地体，种类非常多。
第２９卷第１９期２０１３年ｌＯ月
甘肃科技
ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎ
２９Ｏｗ．
Ⅳ ｏ．１９２０ｌ３
ＨＶＤＧ接地极基本特性分析
陈培育
（天津市电力公司电力科学研究院，天津西青３００３８４）
电位降法的构成如图４所示。图中Ｅ是测定对象的接地电极。ｃ、Ｐ是测定用的辅助电极，在距离Ｅ的适当地方将它们埋人。Ｃ是电流辅助极，Ｐ是电位辅助极。测定时，在Ｅ、Ｃ之间连接电源，向大地流人电流。利用电位辅助极Ｐ，测定ＥＰ之间的电压降（电位差）。如果设流人大地的电流为Ｉ（Ａ），ＥＰ之间的电位差为Ｖ（Ｖ），那么Ｖ／Ｉ（Ｑ）就是
摘
要：高压直流输电接地极是高压直流输电工程中的重妻组成部分，对直流接地极基本特性的分析是整个接地极
设计的理论基础。分析了高压直流输电接地极的基本特性，主要包括：接地极的接地电阻；接地极的电流分布；当外加电动势时，在直流接地极附近及其表面的电位分布以及接地极的温度分布。关键词：高压直流输电；接地极；接地电阻；跨步电压；接触电势
电技术得到了越来越多的应用。
被接地体
高压直流输电接地极作为直流电流的回路，牵
涉到土壤的电气，水文，化学等物理性质，其设计原则主要包括：１）必须满足系统条件；２）符合使用寿命要求，在规定的运行年限内不应出现故障；３）符合最大允许跨步电压的限制要求；４）符合土壤最大允许温升的限制要求 …。对高压直流输电接地极
设计的理论基础——接地极基本特性进行分析，主
．
图１接地系统的构成
’
电位上升
Ｅ（Ｖ）
‘
要包括接地极的接地电阻；接地极的电流分布；接地极电位分布以及接地极的温度分布。
０
（ｂ）
ｌＨＶＤＣ接地极接地电阻
１．１接地电阻的定义和性质
根据测定对象的不同，也有不同的测量方法。对ＨＶＤＣ接地极接地电阻的测量，一般也采用电位降
法。
由式２，在大地电阻率一定的场合，如接地极形
状变化，接地电阻会明显变大变小，这个法则，是接地电极设计上的重要指针＿３Ｊ。１．２接地电阻的计算和测量
一
式是以拉普拉斯偏微分方程为基础分析导出的。因为推导公式时加入了各种边界条件或假定条件，所以计算公式有时因推导者而异。作为粗略的计算方法，可以将任意形状的电极等效置换成半球状电极进行计算，但是精度不太高。在接地电阻的测量方法中，国内外多采用电位
函数ｆ在电极的形状一定，做相似的变化场合
中圈分类号：ＴＭ７２１
自１９５４年世界上第一项高压直流输电工程——瑞典哥特兰直流输电工程投入商业运营以来，随着电力电子技术的突飞猛进，高压直流输电技术也得到了飞速发展。由于高压直流输电在长距离大容量输电、电网互联等方面具有独特的优点，当今，作为高压交流输电技术的有力补充，高压直流输