[发明专利]特高压直流输电线路深井接地极的模拟系统

说明书

本发明公开了一种特高压直流输电线路深井接地极的模拟系统，包括：深井接地极模型，大地混合多层土壤模型及地面交流输电网络等效模型；深井接地极模型放置于大地混合多层土壤模型中；大地混合多层土壤模型包括多个水平分层及多个垂直分层，每一分层的电阻率分别设置以对应地质类型；地面交流输电网络等效模型设置于大地混合多层土壤模型之上，地面交流输电网络等效模型根据实际交流输电网络建立，在每个变电站位置对应设置变电站节点；其中变电站节点利用主变直流工况下的接地电阻与绕组直流电阻等效，每条交流输电线路利用直流工况下的线路电阻进行集中参数等效。本发明可仿真特高压直流线路单极大地回线运行时的工作情况。

技术领域

本发明涉及特高压的接地技术领域，尤其涉及一种特高压直流输电线路深井接地极的模拟系统。

背景技术

特高压直流输电在远距离、大容量输电及电网互联方面具有独特的优势，因此在西电东送、全国电网互联等工程中都发挥着重要作用，是解决中国能源分布不均的重大能源战略。近年来，中国已建设数十条特高压直流输电线路，与交流输电系统不同，为了保证换流站内换流阀组的正常运行，通常需要在距离换流站十几到几十公里的地方，单独建设特高压直流线路的接地极。当特高压直流输电线路双极平衡运行时，接地极无电流流过，仅起到电位钳制的作用；但当特高压直流输电线路单极-大地回路运行或双极不平衡运行时，接地极不仅起到钳制换流器中性点电位的作用，同时线路首末两端的接地极还会通过大地构成回路，为直流电流的流过提供通路，每个接地极将流过数千安培的直流电流，共同维持电能的正常传输。

由于每条特高压直流输电线路在建设阶段，为保证工程的经济性，会先建设正极或负极金属回线，然后以单极大地回线方式运行至另外一回金属回线建设完成，再将特高压直流输电线路投运至双极运行。同时每年换流站故障或检修时，也会以单极大地回线方式运行。因此，数千安培的直流电流将不可避免的通过接地极流入地中，并经大地回流至线路对侧换流站。而当数千安培的直流电流长时间流过大地时，会产生电磁效应、热效应和电化学效应，对环境产生巨大影响。比如电流流过大地引起地电位抬升，形成较大的跨步电压和接触电势对经过的人畜，威胁其生命安全。同时地电位抬升造成中性点直接接地变压器绕组中流过直流电流，引起严重的变压器直流偏磁，威胁交流电网运行安全。同时入地直流电流对沿线铁路牵引网及地埋金属管网等也会产生严重的干扰及腐蚀效应。

目前现有的特高压直流输电线路其接地极形式均是采用浅层埋设(埋深数m)的水平同心圆环接地极(半径一般超过200m)。这种形式的接地极利用了地表土壤电阻率较低的特点，接地电阻较小，接地极流出电流分布较为均匀，但在接地极附近地表会产生较大的跨步电压，且电流均从浅层地表流过，对金属管网影响大，沿线变压器直流偏磁严重。同时占地面积大，对极址的要求很高。

而特高压直流输电采用深井接地极可使为接地直流电流提供良好的通路，避免直流电流流过浅层地表，使直流回路不经过变压器，均从深层土壤中流通，将彻底解决变压器直流偏磁问题及入地电流对其他设备的影响，有效提高特高压直流接地极附近相关设备管网的安全稳定运行。但深井接地极通常井深可达1000m，接地极所处地质环境复杂且恶劣，因此目前对于深井接地极的接地特性、温升特性、地下电流分布特性及地表电位分布特性尚不清楚，国内外也未见深井接地极实际应用报道，亟需对深井接地极开展仿真研究，为深井接地极的实际应用提供理论研究基础。

发明内容

本发明提供了一种特高压直流输电线路深井接地极的模拟系统，用于开展深井接地极接地特性、温升特性、地下电流分布特性及地表电位分布等特性研究，从而解决无法获知深井接地极相关特性的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种特高压直流输电线路深井接地极的模拟系统，包括：深井接地极模型，大地混合多层土壤模型及地面交流输电网络等效模型；