专利名称：一种直流接地极的埋设方法
技术领域：
本发明涉及一种直流接地极的埋设方法，属于电工领域电力系统接地技术。
背景技术：
直流接地极是直流输电系统的重要组成部分，其性能直接关系到直流输电系统的安全 性。直流接地极的参数包括接地电阻、最大地电位升、最大跨步电压、最大转移电势、电 流密度和设计寿命等。直流接地极的参数需要满足系统以及人身安全的要求。
当直流输电系统的电流经过直流接地极流入大地，会在周围地表产生一定的电位分 布，根据我国电力行业标准DL/T 5224-2005《高压直流输电大地返回运行系统设计技术规 定》描述跨步电压指，当高压直流接地极运行时，人体两脚接触地面且水平距离为lm的 任意两点间电压。同时规程还规定，在最大暂态电流下，接地极地面任意点最大跨步电压 应满足式(l)要求
<formula>formula see original document page 3</formula>式中
五my——地面最大允许跨步电压，V; y9s——表层土壤电阻率，J>m。
为了降低直流接地极的跨步电压，需要增大接地极尺寸，增加接地极埋深，因此需要 占用较大的土地面积和花费更多的建造经费。
随着我国电力行业的不断发展，直流输电系统数量逐渐增多，寻找到合适的直流接地 极极址越来越困难，即使找到合适的极址，能够用于建设直流接地极的面积也有限。设计 出的直流接地极建造方案的最大跨步电压往往会超标，因此需要采取一定的手段来降低最 大跨步电压。
目前应对直流接地极跨步电压超标的方法一般有几种。
1. 地表铺设高阻层。在地表铺设一层电阻率较高的物质，以提高表层土壤电阻率A 从而间接提高最大跨步电压限值五my。但是目前很多直流接地极极址为农田，在埋设接地 极后还需要将土壤归还给当地居民耕种。如果要在地表铺设高阻层，意味着要完全征用该 片土地，势必大幅增加征地费用，经济上并不划算。
2. 增大直流接地极尺寸。增大接地极尺寸可以增大入地电流在土壤中的溢流范围，降 低地表跨步电压。但是增大接地极尺寸意味着同时需要占用更大的土地面积，更多的接地 极材I4和更多需要开挖的土方量，不仅建造经费大大增加，而且在某些情况下，由于实际 地质条件的限制，可以利用的土地面积有限，无法增大接地极尺寸。3.增加直流接地极埋深。增加埋深可以减小最大跨步电压，但是也意味着需要开挖的 土方量增加，工程建设经费增加。而且研究及实验的数据表明，当埋深越深时，所需要增 加开挖的土壤量呈级数方式增长，且增加埋深对接地极跨步电压的减小幅度较增大接地极 尺寸等方法表现的不太明显。因此采用增加埋深的方法来降低接地极最大跨步电压经济上 并不划算。
从上面的分析可以看出，为了解决直流接地极跨步电压超标问题，急需寻找一种在不 增加建造经费的情况下，降低直流接地极最大跨步电压的方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种直流接地极的埋设方法，以克服己有技术的不足，在不增加 直流接地极的占地面积、不增加接地极尺寸、不增加建造经费情况下，降低直流接地极的 最大跨步电压。
本发明提出的直流接地极的埋设方法，包括以下步骤-
(1) 在土壤中开挖一个横截面为等腰梯形的环形坑槽，梯形截面的中心线与圆心的 距离等于所需要埋设圆环形直流接地极的半径R，梯形截面的高度H等于所需要埋设接地 极埋深D加上接地极周围所需要包裹的矩形焦炭截面侧边长度L2的一半，H = D + 1/2 L2， 梯形截面的底部边长等于所需要包裹的矩形焦炭截面底边长L,，梯形截面的顶部边长由其 底部边长L3，高度H和梯形的夹角e决定，S卩L3-L,+2xHxctg(e)，
挖掘的梯形坑槽夹角0为30° — 60°;
(2) 在上述环形坑槽的底部铺设焦炭层，焦炭层的厚度A,等于整个焦炭截面侧边长 U的一半；
(3) 将直流接地极埋入上述焦炭层的上方，在直流接地极上方铺设与接地极下方相 同厚度的焦炭层；
(4) 在上述步骤(3)的焦炭层上方铺设土壤层，土壤层的厚度A3为0.01m到3m;
(5) 在上述土壤层的上方铺设绝缘层，绝缘层的厚度为0.001 m—lm;
(6) 在上述绝缘层上方回填土壤，使土壤与周围地面保持平整。 上述方法中，土壤层上方铺设的绝缘层可以为任意形状。
本发明提出的直流接地极的埋设方法，其优点是埋设过程简单易行，只需要在铺设 直流接地极的过程中加入一层绝缘层，即可降低直流接地极的跨步电压。本发明的埋设方 法不增加直流接地极的占地面积、不增加接地极尺寸、不增加建造经费，因此在经济上与 已有的埋设方法相比投资更低。
图1为利用本发明方法埋设的圆环形直流接地极的结构示意图。
图2、图3、图4和图5分别是在直流接地极上方铺设的不同形状绝缘层的结构示意图。
图1一图5中，l是直流接地极，2是焦炭层，3是绝缘层，4是回填的土壤。图2所 示的绝缘层为曲面形，图3所示的绝缘层为折线形，图4所示的绝缘层为波浪线形，图5 所示的绝缘层为多层复合型。
具体实施例方式
本发明提出的直流接地极的埋设方法,埋设成的圆环形直流接地极的结构如图l所示， 埋设过程包括以下步骤
(1) 在土壤中开挖一个横截面为等腰梯形的环形坑槽，梯形截面的中心线与圆心的
距离等于所需要埋设圆环形直流接地极的半径R，梯形截面的高度H等于所需要埋设接地 极埋深D加上接地极周围所需要包裹的矩形焦炭截面侧边长度L2的一半，H = D + 1/2 L2, 梯形截面的底部边长等于所需要包裹的矩形焦炭截面底边长L,，梯形截面的顶部边长由其 底部边长L3，高度H和梯形的夹角e决定，目P: L3-L,+2xHxctg(e), 挖掘的梯形坑槽夹角6为30。一60。；
(2) 在上述环形坑槽的底部铺设焦炭层2，焦炭层的厚度A,等于整个焦炭截面侧边
长L2的一半；
(3) 将直流接地极1埋入上述焦炭层2的上方，在直流接地极上方铺设与接地极下 方相同厚度的焦炭层；
(4) 在上述步骤(3)的焦炭层上方铺设土壤层，土壤层的厚度A3为0.01m到3m;
(5) 在上述土壤层的上方铺设绝缘层3，绝缘层的厚度为O.OOIm—lm;
(6) 在上述绝缘层上方回填土壤层4，使土壤与周围地面保持平整。 本发明方法的一个实施例是利用本发明方法埋设的圆环形直流接地极，其结构和各参
数如图1所示。
本发明方法中，土壤层上方铺设的绝缘层可以为任意形状，例如图l所示为平面形， 图2所示为曲面形，图3所示为折线形，图4所示为波浪线形，图5所示为多层复合型。
本发明方法的一个实施例中，圆环形直流接地极半径R为100 m，埋深D为3 m， 焦炭截面的底边长度L,和侧边长度U均为1 m。挖掘的梯形坑槽夹角6为45°。则梯形坑 槽的高度H二D + l/2L2-3 + l/2-3.5m。梯形坑槽的底部边长等于L！为1 m。梯形坑槽 的顶部边长L3 = L + 2 x H x ctg(0) = 1 + 2 x 3.5 x ctg(45°) = 8 m。焦炭层厚度A, = A2 = 1/21^ = 0.5 m。 土壤层厚度A3为0.1m。绝缘层厚度为0.005 m。绝缘层的形状为平面形， 长度为1 m，铺设于焦炭的正上方。
权利要求
1、一种直流接地极的埋设方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1)在土壤中开挖一个横截面为等腰梯形的环形坑槽，梯形截面的中心线与圆心的距离等于所需要埋设圆环形直流接地极的半径R，梯形截面的高度H等于所需要埋设接地极埋深D加上接地极周围所需要包裹的矩形焦炭截面侧边长度L2的一半，H＝D+1/2L2，梯形截面的底部边长等于所需要包裹的矩形焦炭截面底边长L1，梯形截面的顶部边长由底部边长L3，高度H和梯形的夹角θ决定，即L3＝L1+2×H×ctg(θ)，挖掘的梯形坑槽夹角θ为30°-60°；(2)在上述环形坑槽的底部铺设焦炭层，焦炭层的厚度A1等于整个焦炭截面侧边长L2的一半；(3)将直流接地极埋入上述焦炭层的上方，在直流接地极上方铺设与接地极下方相同厚度的焦炭层；(4)在上述步骤(3)的焦炭层上方铺设土壤层，土壤层的厚度A3为0.01m-3m；(5)在上述土壤层的上方铺设绝缘层，绝缘层的厚度为0.001m-1m；(6)在上述绝缘层上方回填土壤，使土壤与周围地面保持平整。
2、 如权利要求1所述的方法，1其特征在于其中所述的土壤层上方铺设的绝缘层为 任意形状。
全文摘要
本发明涉及一种直流接地极的埋设方法，属于电工领域电力系统接地技术。首先在土壤中开挖一个横截面为等腰梯形的环形坑槽，在环形坑槽的底部铺设焦炭层，将直流接地极埋入上述焦炭层的上方，在直流接地极上方铺设与接地极下方相同厚度的焦炭层；在焦炭层上方铺设土壤层，在土壤层的上方铺设绝缘层，在绝缘层上方回填土壤，使土壤与周围地面保持平整。本发明提出的直流接地极的埋设方法，其优点是埋设过程简单易行，只需要在铺设直流接地极的过程中加入一层绝缘层，即可降低直流接地极的跨步电压。本发明的埋设方法不增加直流接地极的占地面积、不增加接地极尺寸、不增加建造经费，因此在经济上与已有的埋设方法相比投资更低。
文档编号H01R4/66GK101552384SQ20081024032
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者何金良, 刘泽洪, 卢理成, 波 张, 嵘 曾, 凡 陈, 高理迎 申请人:清华大学