垂直型直流接地极的制作方法

本申请涉及接地技术领域，特别是涉及一种垂直型直流接地极。

背景技术：

在高压直流输电工程中，直流接地极作为一个必要组成部分，对直流系统的运行起着极其重要的作用，不仅在单极运行时，直接长时间地为直流系统输送电力，还能钳制换流站的中性点电位，避免设备损坏。

传统的直流接地极一般将接地极埋设在表层土壤电阻率较低的地区，并采用水平圆环式的布置方式。在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：传统高压直流接地极占地面积大，存在选址困难和用地成本高的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述直流接地极的选址困难和用地成本过高的问题，提供一种能够降低占地面积的垂直型直流接地极。

为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种垂直型直流接地极，包括

垂直型直流接地极极环；垂直型直流接地极极环包括多个垂直电极井；各垂直电极井成环形排布；

还包括导流中心站；导流中心站连接各垂直电极井。

在其中一个实施例中，各垂直电极井成椭圆形排布。

在其中一个实施例中，还包括多个电缆转接井；

相邻的多个垂直电极井与电缆转接井相连接，形成电极井组；

导流中心站与各电极井组中的电缆转接井相连接。

在其中一个实施例中，电缆转接井通过分支引流电缆分别连接电极井组中的各垂直电极井。

在其中一个实施例中，导流中心站设于垂直型直流接地极极环的外侧。

在其中一个实施例中，相邻的多个所述电缆转接井依次串联，形成串联电路；

串联电路的一端连接至导流中心站、串联电路的另一端也连接至导流中心站，以形成闭合回路。

在其中一个实施例中，导流中心站设于垂直型直流接地极极环的内侧。

在其中一个实施例中，相邻的多个所述电缆转接井依次串联，形成串联电路；

串联电路的一端连接至导流中心站、串联电路的另一端也连接至导流中心站，以形成闭合回路。

在其中一个实施例中，导流中心站通过主导流电缆与各电缆转接井相连接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

通过采用多个垂直电极井组成垂直型直流接地极极环，并使各垂直电极井成环形排布，从而能够以更小的用地面积和开挖工程量实现传统水平接地极的电气性能，进而减小工程的占地面积，降低直流接地极的成本以及选址的难度。同时，通过电缆转接井将导流中心站连接至各垂直电极井，从而保证各垂直电极井导流的可靠性，并保证了导流方案合理经济。

附图说明

通过附图中所示的本申请的优选实施例的更具体说明，本申请的上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1为一个实施例中垂直型直流接地极的第一示意性结构图；

图2为一个实施例中垂直型直流接地极的第三示意性结构图；

图3为一个实施例中垂直型直流接地极的第四示意性结构图；

图4为一个实施例中垂直型直流接地极的平面布置示意图；

图5为一个实施例中垂直型直流接地极的导流回路示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“两端”、“数量”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

目前的高压直流接地极普遍采用水平圆环式的布置，通过设计较大尺寸的接地极，并将接地极埋设在表层土壤电导率较低的地区，如水田或平原，使得单极大地回线运行工况下的接地极温升和跨步电压能够满足规程要求。然而，因为直流受端多为用电负荷需求大的区域，这些区域经济发达，人口密度大，电网结构复杂，地下金属设施多，所以在设置直流接地极时，选址极为困难。

此外，为减少直流工程单极大地回路运行时对一定区域内的交流变电站以及埋地金属管道的影响，接地极应与埋地油气输送管道、220千伏及以上的交流变电站等保持一定距离，这使得直流接地极的选址更为困难。同时，通常情况下，直流接地极距离换流站的距离一般在30千米到60千米为宜，但是目前一些在珠三角地区的换流站往往把直流接地极选址在150千米以外，输电线路长度的增加，加大了直流接地极系统的整体建造成本。随着直流输电的进一步发展，越来越多的直流工程受端换流站需要规划在珠三角等人口密集区，情况将更加突出。

基于以上问题，直流接地极的选址、对周围环境的影响以及接地极的本体型式等已成为制约直流输电工程发展的关键因素之一。现实情况迫切需要一种具备充分可行性的紧凑式接地极方案，为后续直流工程接地极的选址和设计寻求合理的解决方案。

垂直接地极是一种可以克服传统水平接地极缺点的布置形式，因为占地面积小，地形适应能力强，可落位在地形条件较差的极址区域，所以适用于建设垂直接地极的潜在极址更多，可为极址选择带来极大的便利性。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，提供了一种垂直型直流接地极，包括垂直型直流接地极极环；垂直型直流接地极极环包括多个垂直电极井；

还包括导流中心站；导流中心站连接各垂直电极井。

具体地，各垂直电极井可以成环形排布，例如成圆环形(如图1所示)、椭圆环形(如图2所示)或不规则环形(如图3所示)等形状；各垂直电极井可以按照预设间距进行排布。导流中心站可通过接地极引线，如架空线或者电缆，与换流站相连，导流中心站再通过电缆连接各垂直电极井的电极。

进一步地，垂直电极井通常可采用旋挖法或冲孔法成井，因此，安装电极的开挖量远小于传统水平接地极，成井方便；各垂直电极井之间允许有一定的高程差存在，因此对地形平整度要求不高，地形适应能力强。

需要说明的是，垂直电极井的顶部埋深和长度，可根据具体需求以及实际情况进行相应的设计，以满足实际工程的要求。

在一个具体的实施例中，各垂直电极井成椭圆形排布。

具体地，由于椭圆形为一侧半轴长，另一侧半轴短的环形，因此，与圆形排布相比，椭圆形的排布形状对工程用地区域的外形适应能力更强，即呈椭圆形的直流接地极极环能够更充分的利用工程用地区域。其中，椭圆形的长轴和短轴也可根据设计需求以及实际情况对长度进行相应的调整。确定极环的形状有利于在工程前期确定垂直型直流接地极的电气性能，如准确预估端部效应对泄放电流不均匀性的影响等，从而能够精确控制垂直电极井设计的裕度取值，进而有效控制垂直型直流接地极的建造成本。

在一个具体的实施例中，还包括多个电缆转接井；

相邻的多个垂直电极井与电缆转接井相连接，形成电极井组；

导流中心站与各电极井组中的电缆转接井相连接。

其中，电极井组的数量可以根据垂直电极井的数量和位置来划分；各电极井组中包括的垂直电极井的数量可以不相同；电缆转接井是其所在的电极井组内各垂直电极井电气上的交汇点。通过将导流中心站连接电缆转接井，并通过电缆转接井连接各垂直电极井，从而实现导流中心站连接各垂直电极井。

具体地，相邻的数口垂直电极井与电缆转接井相连接，并形成电极井组，电极井组作为导流的基本单位。在实际应用中，可共设置12个电极井组，每个电极井组可包括4个或5个垂直电极井。

需要说明的是，可以依据不同的导流方式对垂直电极井进行分组划分，本实施例的多个电极井组，是基于自定义分组方式对垂直电极井进行划分的结果。此外，在实际应用中，可根据设计需求以及实际情况，基于多种不同的导流方式对垂直电极井进行分组，即电极井组中包括的垂直电极井的数量可根据实际需求进行删减，如可以将垂直型直流接地极中所包括的全部垂直电极井视为一个电极井组，即垂直型直流接地极中只包括一个电极井组。

在一个具体的实施例中，电缆转接井通过分支引流电缆分别连接电极井组中的各垂直电极井。

具体地，连接同一电极井组中的各垂直电极井的分支引流电缆汇集进入电缆转接井，即电缆转接井是电气上的交汇点。

在一个具体的实施例中，导流中心站通过主导流电缆与各电缆转接井相连接。

具体地，导流中心站可利用主导流电缆，通过连接各电缆转接井，从而连接各垂直电极井。导流电缆的载流量可以满足在其中一路发生断路的情况下，或在一个电极井组退出运行的情况下，仍可以正常工作。在实际应用中，主导流电缆的载流量可根据设计需求以及实际情况进行调整。

在一个具体的实施例中，导流中心站设于垂直型直流接地极极环的外侧。

具体地，导流中心站设置在垂直型直流接地极极环的外侧，并连接垂直型直流接地极极环的各垂直电极井组，从而实现充分利用垂直型直流接地极极环的周边土地，将导流中心站布置在对周边生产活动影响较小的地方，如荒地或林地，从而降低垂直型直流接地极对周边生产活动的影响，以及避免导流中心站占用垂直型直流接地极极环内侧的有用土地，进而降低垂直型直流接地极的布置成本；另一方面，电缆敷设路径从传统的“十”字形变为“一”字形，进一步减少了占地。

需要说明的是，导流中心站并不只限设于垂直型直流接地极极环的外侧，可根据实际需求进行调整，也可设于极环内侧。由于接地极往往布置在耕地中或其它高价值土地中，此时导流中心设于极环外侧才有明显的应用价值。

在一个具体的实施例中，相邻的多个电缆转接井依次串联，形成串联电路；

串联电路的一端连接至导流中心站、串联电路的另一端也连接至导流中心站，以形成闭合回路。

其中，按照四分之一个环形构成一个闭合回路的方式进行连接，即垂直型直流接地极极环中每四分之一个环为一个电气回路(即闭合回路)，每个闭合回路可包括3个电极井组。

需要说明的是，闭合回路的数量并不只限于4个。在实际应用中，可根据设计需求以及实际情况，对闭合回路的数量进行增减，以满足实际工程的要求，如可将导流中心站串接垂直型直流接地极极环中的各垂直电极井，并形成1个闭合回路。此外，每个闭合回路中所包括的电极井组的数量也并不只限于3个，实际应用中，可根据设计需求以及实际情况，对电极井组进行增减，以满足实际工程的要求。

在一个具体的实施例中，导流中心站设于垂直型直流接地极极环的内侧。

具体地，可参照图1、图2或图3所示。

在一个具体的实施例中，相邻的多个电缆转接井依次串联，形成串联电路；

串联电路的一端连接至导流中心站、串联电路的另一端也连接至导流中心站，以形成闭合回路。

下面通过一个具体的例子进行说明，如图4所示，提供了一种垂直型直流接地极，包括垂直型直流接地极极环和设于垂直型直流接地极极环的外侧的导流中心站120；

垂直型直流接地极极环包括多个垂直电极井111；各垂直电极井111成椭圆形排布；相邻的多个垂直电极井111与电缆转接井112相连接，形成电极井组113；电极井组113还包括多个电缆转接井112；电缆转接井112通过分支引流电缆115分别连接电极井组113中的各垂直电极井111；导流中心站120通过主导流电缆114与各电极井组113中的电缆转接井112相连接。

具体地，垂直型直流接地极包括12个电极井组G1至G12，电极井组G1、G3、G4、G6、G7、G9、G10及G12均包括4个垂直电极井，电极井组G2、G5、G8及G11均包括5个垂直电极井。

连接同一电极井组中的各垂直电极井的分支引流电缆汇集进入一口电缆转接井，即电缆转接井是其所在电极井组的电气交汇点。导流中心站连接电缆转接井，电缆转接井再连接其所在的组内各垂直电极井，从而实现导流中心站连接各垂直电极井。

具体地，相邻的多个电缆转接井相互串接，串联回路的两端与导流中心站连接，形成闭合回路。按照四分之一个环形为一个回路的方式进行连接，即垂直型直流接地极极环中每四分之一个环为一个电气回路(即闭合回路)，每个闭合回路可包括3个电极井组。

需要说明的是，闭合回路的数量并不只限于4个。在实际应用中，可根据设计需求以及实际情况，对闭合回路的数量进行增减，以满足实际工程的要求，如可将导流中心站串接垂直型直流接地极极环中的所有电极井组，并形成1个闭合回路。此外，每个闭合回路中所包括的电极井组的数量也并不只限于3个，实际应用中，可根据设计需求以及实际情况，对电极井组进行增减，以满足实际工程的要求。

下面将结合具体的例子对导流方式进行说明，如图5所示，详细展示了图4中垂直型直流接地极布置方案的导流回路。为便于示意回路情况，图5中仅表示出了电缆转接井112和主导流电缆114。

具体地，电极井组G1至电极井组G12，共12个电极井组，每个电极井组均包括一口电缆转接井，电缆转接井是导流回路的连接节点。

采用多回路的方式进行导流。以每四分之一个垂直型直流接地极极环为一个闭合回路，即垂直型直流接地极极环共包括四个闭合回路。从导流中心站共引出8路主导流电缆至各电缆转接井，且相邻的3个电极井组由导流电缆串接为一个闭合的回路，即垂直型直流接地极通过主导流电缆共形成4个导流回路；电极井组G1、电极井组G2和电极井组G3在闭合回路201，电极井组G4、电极井组G5和电极井组G6组闭合回路202，电极井组G7、电极井组G8和电极井组G9组在闭合回路203，电极井组G10、电极井组G11和电极井组G12组在闭合回路204。

垂直型直流接地极是高压直流输电工程的一个必要组成部分，所以导流电缆的载流量需满足在断一路导流电缆的情况下或在其中一个电极井单元退出运行进行检修的情况下，仍可以正常工作。在实际应用中，主导流电缆的载流量可根据分组情况进行调整。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。