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

靳生鹏

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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。如果两个系统的直流电流方向是相反的，那么流过共用接地极的电流为二者电流之差^[1]。

1.2无电流流过的运行方式

而无电流通过共用接地极是一种理想的状态下，两个系统都进行双极平衡的模式或单极金属回线运行模式，这样的情况下不会在共用接地极中流过电流。

2 高压直流输电系统共用接地极的相关影响分析

为了更好地对共用接地极进行研究，我们采用逆变侧共用接地极的A、B两个系统进行研究，我们需要对B系统的运行模式进行确定为单极大地回线运行模式，然后对A系统进行影响研究，具有一定的精确性。

2.1对A系统双极平衡运行的影响

在进行对A系统双极平衡运行的影响研究中，我们可以对系统进行直流电压控制，这样能够在进行中性点电压改变时促使控制系统进行逆变触发角和关断角工作，可以使得系统的正极增大，负极减小，也可以使正极减小而负极增大。所以根据相关研究表明在此运行模式中逆变器中的正负极的运行状态是相反的，这样会导致系统的动态调整出现正负极控制方式不同的问题。如果我们采用关断角控制的模式进行运行，这时候因为系统母线电压的上升会导致极线电压的升高，当系统母线电压变小也会促使极线电压变小，而这时候的A系统中性线母线中会存在一种电流的不平衡，从而导致电流控制动作的发生。为了有效实现不平衡电流的降低操作，可以使用具有直流换流调整功能的变压器抽头和逆变器的关断角，而这样的运行模式会导致工作状态不一致。

2.2对A系统单极大地回线运行的影响

我们还需要对A系统单极大地回线运行的影响进行分析，如果我们在进行系统逆变侧进行直流电压控制的模式进行实施，为了有效实现对中性点电压变化问题的控制，控制系统会利用逆变器触发角升高的形式来进行直流功率的降低，也可以在异极性的时候进行逆变器直流功率的提高。如果系统会使用定关断角控制的形式进行运行，那么系统母线之中的电压会发生一定的改变，这种改变对极线电压具有升高的改变，对异极性的电压会产生降低的现象。从而分别影响运行电流的降低和身高。这时控制系统就会针对分接头和关断角的调整来实现对直流电流的控制，从而能够让其保持在合理的范围内进行流动^[2]。

2.3共用接地极对系统开环控制系统的影响

高压直流输电系统在进行工作启动时，首先应该让电网连接侧和换流变压器之间处于合闸的状态，与此同时，变压器应该带有一定的电流，而系统中的换流阀门也已经带有一定的电量。然后我们需要对两侧的直流开关按照相关的操作顺序进行连通操作，从而能够让共用接地极中产生一种数值比较小的电压，这时候系统的开关处虽然没有电流，但是也是出于有电压的工作状态。紧接着可以进行交流滤波装置的安装，当触发角的角度超过90°时，我们可以分别对逆变器和整流器进行解锁操作，这样就能够对直流电路进行打通，并且通过电流调节器对电流的大小进行控制，也可以利用电压调节器进行电压大小的控制。当直流功率不断提高时，前面所设置的滤波装置能够进行正常工作。通过上述情况的分析我们可以了解到，在开关处没有电流时，有一定的电压可以触发开关动作。所以我们在进行共用接地极方案的设计时，因为电压值比较低，不会造成开关动作，不需要进行绝缘问题的相关考虑。

2.4共用接地极对环境的影响

当系统中的直流电流流经共用电极后会进入到大地之中，那么共用接地极周围的土壤中就会形成一个电流恒定的直流场。如果在共用接地极设置处的附近具有相关金属管道设施，这种电流的一部分会在这种金属管道设备中进行流动，因此会对其它金属类设备造成一定的影响。而危害的大小与共用接地极与相关设备的距离具有直接的关系，同时还与电流的大小有关。根据以上分析表明，在进行共用接地极设施的使用下，对接地的电流范围具有非常大的空间，两个系统在处于同极性单极大地回线运行方式的电流最大，是两个系统的电流之和，而在异极单极大地回线的模式中进行运行是两个系统电流只差。所以前者对共用接地极周围环境的影响更大^[3]。

2.5共用接地极方案的评价工作

在系统采用双极平衡模式进行工作运行时，共用接地极与独立接地极的使用是相通的，如果在3个系统中采用两个单极大地回线模式进行运行，那么就会出现中性点电位偏移的情况发生。而对整流侧来讲，线路中性点电压与额定电压相比会具有一定的偏离。对于逆变侧电压来说，线路对地电压也会进行额定值的偏离，只能对中性点电压进行控制，从而实现电压的稳定。

结束语：综上所述，高压直流输电系统共用接地极运行方式可以分为有电流流过的运行方式和无电流流过的运行方式，在进行输电系统的保护中具有非常重要的作用，可以有效实现防雷工作，同时也能够防止系统漏电而导致人体触电事故的发生，具有非常有效的帮助。而为了有效实现复杂地形共用接地极的建设，我们应该对其运行特性进行分析，从而防止安全隐患的发生。

参考文献：

[1]鞠翔，袁虎强，高标，杨勇，辛业春.高压直流输电系统共用接地极运行特性分析[J].电力设备管理，2020（12）：41-43.

[2]马正霖，任振宇，陈诺，朱旭东，辛业春.高压直流输电系统共用接地极检修作业风险分析[J].科学技术创新，2020（32）：193-194.

[3]袁虎强，程建登，焦恒新.高压直流共用接地极系统单极大地/金属转换运行风险控制[J].云南电力技术，2019（S02）：114-118.

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