浅析直流换流站地网设计方法(一)

浅析直流换流站地网设计方法（一）
摘要：本文参考交流变电站地网设计的方法，考虑特高压直流换流站在地网设计方面的特别之处，结合±800kV云广直流工程穗东换流站的实例，分析了直流侧设备接地短路、换流变压器对入地电流的分流作用以及在某些运行方式下直流侧不平衡电流对换流站地网设计的影响，找到了实用的换流站地网设计方法。

关键词：特高压；换流站；地网设计
引言：换流站的接地网上连接着全站的高低压电气设备的接地线、低压用电系统接地、电缆屏蔽接地、通信、计算机监控系统设备接地，以及换流站维护检修时的一些临时接地体。

如果接地网设计不合理，则可能造成接地系统电位分布不均，局部电位超过安全值规定，这会给运行人员和设备的安全带来威胁[1]。

相对于常规交流变电站，±800kV特高压直流换流站的接地网不仅需要经受巨大的交流工频短路电流、雷电冲击电流的考验，而且还要承受某些运行方式下的直流短路电流[2]，而在系统双极对称运行状态时，若接地极因故退出运行，则换流站的地网还将承受双极不平衡电流[3]。

因此特高压换流站的地网设计需要考虑更多的因素。

本文以±800kV穗东换流站为例，探讨了特高压直流换流站接地设计的实用方法。

1接地系统的参数指标
接地系统的安全指标主要包括接地电阻、地电位升、接触电势和跨步电压，先将概念定义简单介绍如下[4]：地电位升（Grounding Potential Rise）：以无穷远处为零电位点的接地系统上的电压升高，以GPR为简写。

跨步电压（step voltage）：在双脚没有接触任何其它接地体的情况下，地表上距离为0.8米的两脚间的电位差。

接触电压（touch voltage）：身体接触到接地体时的GPR值与站立处的地表电位之间的差值。

网孔电压（mesh voltage）：接地网中的一个网孔中最大的接触电压。

接地电阻：为接地体的地电位升与通过接地体流入地中电流的比值。

2入地电流计算
入地电流是决定地电位升的一个重要因素，是分析接地系统安全的重要参数。

2.1各电压等级的短路电流计算
对于交流侧而言，一般当零序阻抗大于正序阻抗或负序阻抗时，单线接地故障电流较严重；反之，两相接地故障电流情况较严重。

根据系统预测，穗东换流站零序阻抗大于正序阻抗，因而在做交流侧短路电流计算时，不再计算两相接地短路电流。

2.1.1直流侧的短路电流
计算平波电抗器之后与直流极母线之间对地短路电流[5]，max3dN diocrest dXdioNIUI IdU=+×（1）
其公式（1）中：crestI为最大峰值电流dNI为标称直流电流，根据云广特高压直流规模，此处为3.125kAdI为过负荷电流，取1.1倍dNIXd为换流变阻抗百分比，此处取0.092kXed==ke 为换流变短路电压的标么值，值为0.18dioNU为标称理想空载电压，值为220.1kVdiomaxU为绝对最大空载电压，为227.1kV将各值代入，得24.12crestI=kA。

而在接地网外发生直流接地短路时，对于受端而言，短路电流相对较小，在换流站接地网设计时，可不考虑。

2.1.2交流侧单相接地短路电流
随着电力系统容量的不断增大，一般情况下单相短路电流值都比较大。

考虑2020年最大运行方式下短路电流计算结果，500kV单相接地短路电流为54.31kA；考虑降压变压器的分流作用，流经中性点短路电流为26.3kA。

2.2接地短路状态下的入地电流计算
2.2.1计算交流短路时分流系数
2.2.1.1换流站内发生接地短路时
换流站内发生接地短路时，流经接地网的入地短路电流，可用下式表示[6]：max1()(1)n eI =I?I?K（2）
式错误！未找到引用源。

中：maxI为接地短路时的最大接地短路电流（A）
nI为发生最大接地短路电流时，流经换流站接地中性点的最大接地短路电流（A）
e1K为站内短路时，避雷线的工频分流系数，由于输电线路型号不同，分流系统也不同，分别考虑采用80钢绞线、95钢绞线和100钢绞线，经计算后知当采用80钢绞线时分流系数最小，为0.495.（文章来源医学论文发表网！）。