DLT437-2012高压直流接地极技术导则.pdf 14页

'ICS29．240F21备案号：35213—2012口L中华人民共和NI电力行业标准DL／T437—2012代替DL／T437—1991高压直流接地极技术导则TechnicalguideofHVDCearthelectrodesystem2012—01—04发布2012—03—01实施国家能源局发布 目次前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“1范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．2规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“3术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4技术条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5{式验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯-．6对周围设施影响的评估与防护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7直流接地极运行维护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录A(资料性附录)测量深层大地电阻率的不等距四极法⋯⋯⋯DL，T437—2012附录B(规范性附录)热导率、热容率和焦炭要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯附录c(资料性附录)地面最大允许跨步电压⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯Ⅱ■-．1卫一嗡嗡唱9m DL，T437—2012前言DL／T437—199l《高压直流接地极技术导则》发布实施已超过20年了，该标准在编制的过程中主要参考借鉴了国外的成果和葛上直流输电工程的调试、试验结果，并在其后相继建成投产的多项直流输电工程接地极的设计、施工和运行中发挥了重要的指导作用。本标准与DL／T437一1991版相比，主要有以下修改：——跨步电压由原标准的跨步电压限值2．5V／m改为在最大暂态电流下所允许的跨步电压应满足Em=7．42+0．0318P要求。o——变压器每相绕组的允许直流电流为：单相变压器为额定电流的0．3％，三相五柱变压器为额定电流的0．5％，三相三柱变压器为额定电流的0．7％。本标准实施后替代DL／T437—1991。本标准的附录A、附录C为资料性附录。本标准的附录B为规范性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由电力行业高压直流输电技术标准委员会归口。本标准负责起草单位：国网电力科学研究院。本标准主要起草人：董晓辉、李立涅、曾连生、徐勇、余莉娜。本标准在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心(北京市白广路二条一号，100761)。Ⅱ 高压直流接地极技术导则DL，T437—20121范围本标准规定了高压直流接地极的名词术语定义，并提出了技术条件、试验项目与方法以及运行维护的一般技术原则。本标准适用于单极和双极运行的高压直流输电系统两端接地极系统，不适用于换流站接地网。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有修改单)均适用于本文件。GB／T17949．1接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第1部分：常规测量GB／T13498高压直流输电术语DL／T5224高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定DL／T475接地装置特性参数测量导则3术语和定义除本章规定的名词术语外，其余均符合国家及行业标准的有关规定。3．1高压直流接地极系统(简称接地极系统)HVDCearthelectrodesystem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、接地极馈流线和接地极组成。3．2直流接地极Dcearthelectrode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。3．3接地极线路electrodeHne连接换流站中性母线与接地极馈流线的线路。3．4接地极馈流线．earthelectrodefeederline接地极和接地极线路之间的电气连接线。它可以只含馈电电缆，也可以含架空分支线加馈电电缆。3．5高压直流系统的地电流groundcurrentofHVDCsystem在高压直流系统中，通过大地或海水从一个换流器的端子流向另一个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，而不是故障电流和泄漏电流。3．6接地极址eleetrodesite接地极所在地理位置。 DL，T437—20123．7额定电流ratedcurrentundermonopolarmode高压直流系统单极运行输送额定功率时的电流。3．8最大过负荷电流maximumoverloadcurrent换流阀在最高环境温度下，冷却设备投入运行时可连续输送的最大负荷电流。3．9最大暂态电流maximumtransientovercurrents当系统发生扰动时，在几秒钟时间内流过接地极的平均最大电流。310不平衡电流unbalancecurrent双极直流系统运行时两极的电流之差。对于双极对称运行方式，由于触发角和设备参数的差异，有不平衡电流流过，不平衡电流可由系统自动控制在额定电流的1％以内。当双极不对称运行时，流过接地极的电流为两极运行电流之差。3．11接地电阻earthingresistance接地极对大地无穷远处的电阻。3．12跨步电压steppotential当高压直流接地极运行时，人体两脚接触该地面且水平距离为1m的任意两点间的电位差称为跨步电压。3．13接触电势touchpotential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以上垂直距离为1．8m处两点间的电位差称为接触电势。314转移电势transferpotential接地极运行时，人站在接地极附近地面触摸由远方接入的接地导体，或人站在远处的地面触摸由极址接地附近引出的接地导体，所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。4技术条件4．1一般技术准则4．11直流接地极设计应分别考虑额定电流、最大过负荷电流和最大暂态电流3种工况。4．1．2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。4．1．3直流接地极一般由2个及以上分隔的元件组成。4．1．4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与换流站间的直线距离宜不小于lOkm，并应保证换流站的接地网与接地极完全分开。4．1．5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。4．1．6直流接地极埋深应根据本标准中跨步电压的要求，并结合接地极址土壤气候特性、工程开挖以及外力因素等进行综合技术经济比较来确定，一般不小于1．5m。4．1．7接地极设计应考虑地下水位的变化，必要时需装设注水装置。2 DL，T437—20124．2极址选择4．2．1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。4_22对预选的接地极址必须进行20kin范围内的地质、水文调查。调查内容至少包括：a)地质结构及各层的厚度。从地面到基岩的深度、基岩的厚度。b)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。c)在调查资料不全时应进行勘测。4．2．3直流接地极设计前要评估接地极对周围环境的影响，为此要调查接地极址周围现有的和规划的输电线路以及重要的设施。对环境影响的评估可参照金属构筑物防止腐蚀的相关标准及法规。4．2．4直流接地极址选择应考虑对周围环境的影响，在预选极址lOkm范围内原则上不宜有地下金属管道、铁道及有效接地的送变电设施。4．2．5直流接地极的极址选择宜通过不少于3个不同方案的技术经济比较来确定。4．3接地极址大地参数确定4．3．1地下水位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。4．3．2大地电阻率43．2．1接地极址的大地电阻率一般采用在现场实地注入电流测量的方法测得。4．3．2．2现场测量大地电阻率的大地注入电流应为直流电流。4．3．2．3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(Wenner)四极法、席兰伯格(Schlumbcrger-Pahner)法，也可用不等距四极法(见附录A)。4．3．2．4接地极址大地电阻率的测试深度一般不小于2km。4．3．3土壤温度4．3．3．1接地极址区域的土壤温度应调查至少最近两年数据。调查结果应包括最高温度、最低温度和平均温度数值。这个数值可以从气象部门获得，在缺少数据时应进行实地测量。4．3．3．2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。4．3．33测量土壤摄氏温度，精确度高于士0．5℃的各种测量装置或温度计均可采用。4．3．4土壤热导率直流接地极址土壤热导率可用现场测量和现场取样实验室测定两种方法中的一种方法来确定。对于后者，土壤样品获取应考虑接地极址不同位置土壤的典型抽样，土壤取样的最小深度应不小于接地极拟埋设的深度。各类土壤、雪和冰的热导率见附录B表B．1。4．3．5土壤热容率直流接地极址土壤热容率通常在实验室测定。土壤样品获取与4．3．4相同。土壤的热容率见附录B表B．2。在缺少任何测量数值的情况下，可在1．Oxl06～1．5x106(平均1．3x106)J／(m3·℃)的范围内选用。4．4设计标准4．4．1直流接地极的持续额定电流、最大过负荷电流和暂态电流都由直流输电系统设计确定。4．4．2由于直流输电系统运行条件的变化，接地极的极性可能改变。对于固定极性的接地极设计或两个接地极的极性不具有几乎相等的几率时，应分别考虑腐蚀的程度及材料损耗的不同。4．4．3直流接地极的可靠性应与系统的可靠性一致。4．4．4在均匀土壤的情况下，接地极对远处大地的允许电位升高由接地极址的物理性能，即热导率和电阻率以及允许温升决定，即一=√2印(先，一＆)(1)3 DL，T437—2012式中：E——接地极允许电位升高，v；五——土壤的热导率，W／(m·℃)：p——土壤电阻率，Q·m；酢——接地极址大地晟高温度，℃；最。——设计允许的接地极摄高温度，℃。设计部门应考虑土壤不均匀的情况。4．4．5接地极温升允许值的确定原则是保证在任何情况下接地极的温度不超过9012。度报警装置时，该温度值可放宽到95"C。4．4．6接地极接地电阻的设计值由下式确定：R≤R=善式中：凡——接地极对无穷远处的接地电阻，Q：‰——接地极l临界接地电阻，Q；圪——接地极允许电位升高，v；厶——额定电流，A。当接地极设有温(2)各种形状接地极接地电阻的计算应考虑大地的不均匀因素。4．47接地极导体表面电流密度一般由材料和防止电渗透来确定，建议将接地极导体表面电流密度控制在合适范围，但海中和水浸电极不受此限。4．4．8陆地接地极在最大暂态电流下，地面最大允许跨步电压应满足下式(本计算式取值见附录c)的要求：‰=7．42+0．0318Ps(3)式中：五★——地面最大允许跨步电压，V／m；风——表层土壤电阻率，Q·m。一般来讲，按式(3)确定的直流接地极地面最大允许跨步电压是安全的，无需设置接地极围墙。4．4．9接地极在额定电流运行时，水中或陆地直接接地极附近水域中的最大电位梯度不应对水中鱼类的安全产生影响。4．5材料4．5．1直流接地极材料选择的基本原则是：来源广泛；加工方便；良好的导电性；耐电腐蚀性强；蚀生成物无毒，不污染环境；经济性好；使用寿命长。4．5．2陆地直流接地极的金属导体需用活性材料充填，以减少腐蚀，延长寿命。回填的活性材料一般是焦炭(主要是石油焦炭)。其主要成分的含量如下：炭>95％：硫<1％；挥发物19 DL，T437—2012附录C(资料性附录)地面最大允许跨步电压根据直流电流从人的两脚间通过人体，脚(趾)感到轻微刺痛感觉时的电流值作为人体允许通过的直流电流限值，推荐直流接地极地面最大允许跨步电压由式(C1)确定。k=厶(R十2R。)(c．1)式中：ETn——地面最大允许跨步电压，Vim；厶——直流电流通过人体时的感知电流，A；Rb——人体直流电阻，Q：凰——一只脚与地面的接触电阻，取3见，Q。根据我国1028例人体样本的试验研究结果，得到我国人体直流电阻值和直流感知电流值的分布。结合我国直流工程实际运行情况，推荐在计算直流接地极地面最大允许跨步电压时，人体电阻和感知电流取值均按小于5％的风险概率考虑，分别取1400Q和5．3mA，一只脚赤脚站在大地上的接触电阻数值上仍按3见考虑，代入式(C．1)中，得到地面最大允许跨步电压计算式(C．2)。瓦=7．42+0．0318p(．)oC210 ㈣㈣55123794上架建议：规程规范／电力工程／输配电删中华人民共和国电力行业标准高压直流接地极技术导则DL／T437—2012代替DL／T437—1991★中国电力出版社出版、发行北京市东城区北京站西街19号100005htl：p：llwwwceppsgcccomen)北京博图彩色印刷有限公司印刷^2012年3月第一版2012年3月北京第一次印刷880毫米×1230毫米16开本O75印张22千字印数00013000册●统一书号155123·794定价9．00元敬告读者本书封面贴有防伪标签，加热后中心图案消失本书如有印装质量问题，我社发行部负责退换版权专有翻印必究'