DL/T 5224-2014 高压直流输电大地返回系统设计技术规程

专用

人人文库

中华人民共和国电力行业标准

高压直流输电大地返回系统

设计技术规程

TechnicalcodefordesignofHVDCearthreturnsystem

DL/T5224—2014

代替

DL/T5224—2005专用

主编部门电力规划设计总院

:

批准部门国家能源局

:

施行日期年月日

:2014111

人人文库

中国计划出版社

2014北京

中华人民共和国电力行业标准

高压直流输电大地返回系统

设计技术规程

DL/T5224—2014

代替

DL/T5224—2005专用

☆

中国计划出版社出版

网址

:

地址北京市西城区木樨地北里甲号国宏大厦座层

:11C3

邮政编码电话发行部

:100038:（010）63906433（）

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印张千字

850mm×1168mm1/324.625114

年月第版年月第次印刷

20141012014101

印数册

1—5000

☆

人人文库统一书号

:1580242·423

定价元

:42.00

版权所有侵权必究

侵权举报电话

:（010）63906404

如有印装质量问题请寄本社出版部调换

，

国家能源局

公告

2014年第4号

按照国家能源局关于印发能源领域行业标准化管理办法

《〈

试行及实施细则的通知国能局科技号的规定经

（）〉》（〔2009〕52），

审查国家能源局批准核电厂核岛机械设备材料理化检验方法

，《专用》

等项行业标准见附件其中能源标准项和电力标

164（），（NB）158

准项现予以发布

（DL）6，。

附件行业标准目录

:

国家能源局

2014年6月29日

附件：

行业标准目录

序号标准编号人人文库标准名称代替标准采标号批准日期实施日期

……

高压直流输电大地

DL/T返回系统设计技术DL/T

1592014-06-292014-11-01

5224—2014规程5224—2005

……

前言

根据国家能源局关于下达年第一批能源领域行业标准

《2010

制修订计划的通知国能科技号的要求标准编制

（）》（〔2010〕320），

组经广泛调查研究认真总结了国内外高压直流输电换流站接地

，

极工程的设计经验并在广泛征求意见的基础上对原高压直流

，，《

输电大地返回运行系统设计技术规定进行修

》DL/T5224—2005

订

。

本标准共章和个附录主要内容包括总则术语和符号

109，，，

系统和技术条件接地极址电极形式及布置形状电极尺寸接地

，，专用，，

极材料导流系统及辅助设施对附近设施的影响及防护接地极

，，，

线路等

。

本次修订的主要内容是

:

对设计条件作了部分调整

1.。

增加了有关共用接地极的设计原则和设计方法

2.。

近几年来接地极新技术发展很快出现了诸如分体式接

3.，，

地极紧凑型接地极垂直型接地极等一系列接地极新技术这些

、、。

新技术在本次标准修订中予以体现

。

在附录中增加了接地极电场和温度场的分析计算方法常

4.、

见土壤岩石物理参数接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响计

（）、

算方法流过接地极附近交流变压器中性点的直流电流计算方法人人文库

、。

此外考虑到本标准的专业特殊性还在附录中增加了试验项

，，

目及其方法和运行维护条款分别见附录和附录

，HJ。

本标准自实施之日起代替高压直流输电大地返回运行系统

，《

设计技术规定

》DL/T5224—2005。

本标准由国家能源局负责管理由电力规划设计总院提出由

，，

·1·

能源行业电网设计标准化技术委员会负责日常管理由中国电力

，

工程顾问集团中南电力设计院负责具体技术内容的解释执行过

。

程中如有意见或建议请寄送电力规划设计总院地址北京市西

，（:

城区安德路号邮政编码

65，:100120）。

本标准主编单位主要起草人和主要审查人员

、:

主编单位：中国电力工程顾问集团中南电力设计院

主要起草人：曾连生梁言桥江卫华彭开军王光平

黄玲谢龙杨金根谢国恩龚永光

曾静张先伟王伟刚戚乐

主要审查人：李宝金种芝艺尚涛王盾方静

邓长红周健董晓辉纪新元俞正

李学鹏魏德军张涛徐迪张劲松

专用

人人文库

·2·

目次

总则…………………

1（1）

术语和符号………………

2（2）

术语……………………

2.1（2）

符号……………………

2.2（5）

系统和技术条件…………

3（7）

系统条件………………

3.1（7）

技术条件………………

3.2（9）

接地极址…………………

4专用（12）

极址选择………………

4.1（12）

土壤参数测定……………

4.2（13）

设计取值………………

4.3（14）

电极形式及布置形状……

5（15）

电极形式………………

5.1（15）

电极结构及其布置………

5.2（16）

电极尺寸…………………

6（19）

接地极材料………………

7（22）

导流系统及辅助设施……

8（24）

导流系统的接线布置及其参数……………

8.1人人文库（24）

连接及防护……………

8.2（25）

辅助设施………………

8.3（26）

对附近设施的影响及防护………………

9（28）

地下金属构件……………

9.1（28）

电力变压器……………

9.2（28）

接地极线路………………

10（30）

·1·

一般规定………………

10.1（30）

技术条件………………

10.2（30）

附录接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响

A

计算方法……………

（33）

附录接地极电场和温度场的分析计算方法……………

B（35）

附录接地极特征参数……

C（45）

附录常见土壤岩石物理参数…………

D（）（49）

附录主要土壤岩石参数测量方法……

E（）（52）

附录在线监测系统原理图………………

F（57）

附录流过交流变压器中性点的直流电流计算方法……

G（58）

附录试检验项目及其方法……………

H（）（62）

附录运行维护……………

J（66）

本标准用词说明………………

专用（68）

引用标准名录…………………

（69）

附条文说明…………………

:（71）

人人文库

·2·

Contents

………

1Generalprovisions（1）

………

2Termsandsymbols（2）

…………………

2.1Terms（2）

………………

2.2Symbols（5）

………

3Systemandtechnicalconditions（7）

………

3.1Systemconditions（7）

……

3.2Technicalconditions（9）

……………

4Electrodesite专用（12）

………………

4.1Selectionofelectrodesite（12）

…………

4.2Measurementofsoilparameter（13）

……………

4.3Designvalue（14）

………

5Electrodetypeandarrangement（15）

…………

5.1Electrodetype（15）

……

5.2Electrodestructureandarrangement（16）

……………

6Electrodesize（19）

………………

7Materialofearthelectrode（22）

………

8Currentguidingsystemandauxiliaryfacilities（24）

8.1Wiringlayoutandparametersofcurrentguiding

人人文库…………………

system（24）

………………

8.2Connectionandprotection（25）

………

8.3Auxiliaryfacilities（26）

9Impactonsurroundingfacilitiesandmitigation

…………………

measures（28）

…………

9.1Undergroundmetalcomponents（28）

·3·

………

9.2Powertransformer（28）

…………………

10Lineofearthelectrode（30）

……

10.1Generalrequirement（30）

……

10.2Technicalconditions（30）

AppendixACalculationmethodforcorrosionofnearby

metalstructurescausedbyearth

……

electrodes（33）

AppendixBCalculationmethodofelectricfieldand

………

temperaturefieldforearthelectrode（35）

AppendixCCharacteristicparametersofearth

………

electrode（45）

AppendixDPhysicialparametersofcommon

……

soil（rock）专用（49）

AppendixEMeasurementmethodofmain

………

soil（rock）parameters（52）

AppendixFSchematicdiagramofonlinemonitoring

…………

system（57）

AppendixGClaculationmethodforDCcurrentflowing

throughACtransformerneutral

…………

point（58）

………

AppendixHTest（inspection）itemsandmethods（62）

………

AppendixJOperationmaintenance（66）

…

Explanationofwordinginthisstandard（68）

人人文库……

Listofquotedstandards（69）

………

Addition:Explanationofprovisions（71）

·4·

1总则

1.0.1为了在高压直流输电大地返回系统设计中贯彻执行国家

，

的技术经济政策做到安全适用技术先进经济合理确保质量

，、、、，

制定本标准

。

1.0.2本标准适用于及以下电压等级单极和双极运行

±660kV

的高压直流输电系统中一次性建设的陆地和海岸接地极架空接

、

地极线路和辅助设施的设计测试

、。

1.0.3高压直流输电大地返回系统设计必须贯彻国家的基本建

设方针和技术经济政策必须执行现行的国家法令和法规

，专用。

1.0.4高压直流输电大地返回系统设计应从实际出发积极慎重

，

地推广采用成熟的大地勘探技术先进的分析计算手段和科学的

、

设计思想积极采用经过科学论证的新型接地极技术做到安全可

，，

靠先进适用经济合理环境友好

、、、。

1.0.5高压直流输电大地返回系统设计应符合国情除了地面永

，

久设施占用场地可以征地外地下设施占用场地不宜征地

，。

1.0.6高压直流输电大地返回系统设计除应符合本标准外尚应

，

符合国家现行有关标准的规定

。

人人文库

·1·

2术语和符号

2.1术语

2.1.1高压直流输电大地返回系统

HVDCearthreturn

system

在高压直流输电系统中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包括接地极线路接地

。、

极导流系统及其辅助设施

、。

2.1.2接地极

earthelectrode

可持续地为直流系统传递直流电流的接地装置是由若干组

专用。

接地导体和活性填充材料组成放置在陆地上的接地极被称为

。，

陆地电极放置在海水或海岸的接地极被称为海洋或海岸电极

；，。

2.1.3接地极址

electrodesite

接地极所在场地

。

2.1.4接地极线路

lineofearthelectrode

连接换流站中性母线与接地极导流系统的架空线路或地下电

缆

。

2.1.5分体式接地极

separatedearthelectrode

由两个及以上单个接地极并联并通过接地极线路连接到一个

换流站中性点的接地极

人人文库。

2.1.6共用接地极

commonearthelectrode

被两个及以上换流站共同使用的单个接地极或分体式接地极

。

2.1.7紧凑型接地极

compactearthelectrode

通过外部技术措施改善电流分布特性和压缩占地面积的接

，

地极

。

2.1.8垂直接地极

verticalearthelectrode

·2·

将子电极垂直于地面布置的接地极

。

2.1.9馈电元件

feedingrod

放置在接地极活性填充材料中的接地导体

。

2.1.10导流线

guidingline

连接母线与馈电电缆的主干支路它可以采用架空线或地下

，

电缆

。

2.1.11馈电电缆

feedingcable

连接导流线和馈电元件的电缆的总称包括引流电缆或引流

，（

棒和配电电缆

）。

2.1.12导流系统

currentguidingsystem

将接地极线路上的电流引导至各馈电元件的装置它依次由

。

母线导流线和构架隔离开关馈电电缆及其连接件组成

、、、。

2.1.13跳线电缆专用

jumpercable

连接馈电元件与馈电元件的电缆

。

2.1.14额定电流

ratedcurrentundermonopolarmode

单极大地返回方式运行时额定功率下的工作电流

，。

2.1.15最大过负荷电流

maximumoverloadcurrent

单极大地返回方式运行时换流阀可连续输送能量的最大过

，

负荷工作电流

。

2.1.16最大暂态电流

maximumtransientcurrent

在系统发生扰动时流过接地极数秒时间内的最大平均电流

，。

2.1.17不平衡电流

unbalancecurrent

双极直流系统运行时两极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人人文库有不平衡电流流过其值大小

，，，

可由控制系统自动控制在额定电流的之内当双极电流不对

1%。

称运行时流过接地极的电流为两极运行电流之差

，。

2.1.18复合电流

compositedcurrent

在共用接地极中当两个及以上换流站同时出现单极大地返

，

回运行时流过接地极的电流

。

·3·

2.1.19阴极

cathode

电流由大地流向接地极时接地极的极性

。

2.1.20阳极

anode

电流由接地极流向大地时接地极的极性

。

2.1.21溢流密度

currentreleasingdensity

单位长度馈电元件泄入到大地中的电流

。

2.1.22设计寿命

designedlife

接地极运行时间的设计取值一般与换流站设计寿命同步

，。

2.1.23腐蚀寿命

corrosionlife

接地极以阳极运行时电流与时间乘积的积分

，。

2.1.24热时间常数

thermaltimeconstant

在额定电流的持续作用下接地极温度按其初始速度上升到

，，

达稳态温度需要的时间

。专用

2.1.25额定持续运行时间

continuoustimeunderrating

current

额定电流运行下允许的最长持续运行时间

。

2.1.26接地电阻

earthingresistance

接地极对大地无穷远处的电阻

。

2.1.27跨步电位差

steppotentialdifference

当直流接地极运行时人体两脚接触地面且水平距离为

，1m

的任意两点间电压

。

2.1.28接触电位差

touchpotentialdifference

当直流接地极运行时在地面上离导电的金属物件等水平距

，

离为处与沿金属物件离地面的垂直距离为人人文库处两点间的

1m1.8m

电位差

。

2.1.29转移电位

transferpotential

当直流接地极运行时人站在接地极附近地面触摸远方引入

，

的接地导体或人站在远处地面触摸极址附近引出的接地导体所

，

承受的接触电位差

。

·4·

2.1.30电渗透

electro-osmosis

直流电场迫使接地极附近土壤中的水分子离开阳极的效应

。

2.1.31偏差系数

errorindex

评价接地极溢流密度均衡度的物理量

。

2.1.32等效入地电流

equivalentearthingcurrent

接地极以阴极或阳极运行的总安时数与设计寿命之

（A·h）

比用于分析接地极对附近埋地金属体的腐蚀影响

。。

2.2符号

2.2.1系统参数

I接地极入地电流

d———；

I额定电流

N———；

I接地极等效入地电流

eq———；专用

I流经接地极线路上的电流

L———；

T额定持续运行时间

0———。

2.2.2土壤和材料参数

ρ表层土壤等效电阻率

s———；

ρ接地极埋设层土壤等效电阻率

m———；

λ接地极埋设层土壤等效热导率

m———；

ρ任意点P处的土壤电阻率

P———；

C任意点P处的土壤热容率

P———；

θ土壤自然最高温度

c———；

焦炭电阻率

ρ———人人文库；

C焦炭热容率

———；

馈电元件材料密度

g———。

2.2.3计算系数

k计算土壤温升的配合系数

———；

k保护系数焦炭中单位面积离子流与总电流之比

1———，；

k电腐蚀汇集效应系数

2———；

·5·

k溢流密度偏差系数

er———；

垂直型接地极子电极长度与间距的配合系数

η———。

2.2.4几何参数

S点P处焦炭截面边长

P———；

Φ点P处馈电元件等效直径

P———；

φ接地极运行时间到达设计寿命时的馈电元件残余等效

———

直径

；

D垂直型子电极布置间距

1———；

L电极总长度

———；

L垂直型子电极长度

0———；

h接地极最小埋设深度

———；

d接地极与地下金属构件的最小距离

———；

D导线水平极线间距离

———；专用

f导线最大弧垂

c———；

A覆冰线间距离增大常数

———。

2.2.5特征参数

V接地体电位

———；

ρ极址整体大地等效电阻率

eq———；

R接地极的接地电阻

e———；

T接地极热时间常数

———；

θ设计允许的接地极最高温度

pm———；

τ电极溢流密度

———；

τ任意点P处的溢流密度

p———人人文库；

U最大允许跨步电位差

pm———；

F阳极运行寿命

———；

V馈电元件材料在土壤中的电腐蚀速率

f———；

U接地极线路点P处的电压

P———；

R接地极线路单位长度线路的电阻

0———；

L点P离开接地极的距离

P———。

·6·

3系统和技术条件

3.1系统条件

3.1.1高压直流输电大地返回系统应满足在各种运行工况下的

入地电流及其持续时间设计寿命接地极的极性以及对包括换流

、、

站电力设施等在内的环境影响的技术要求

、。

3.1.2高压直流输电大地返回系统的入地电流及其持续时间应

根据直流输电系统的功能和建设要求确定如无资料设计时可

。，

按下列取值

:

1额定电流及持续时间额定电流为系统额定直流电流该

。专用，

电流最长持续时间为额定持续运行时间对双极系统如双极分

。，

期建成额定持续运行时间宜取单极建成投运后至双极建成投

，

运前单极大地运行时间如双极一次建成额定持续时间宜取

；，

天天

20～60。

2最大过负荷电流及持续时间最大过负荷电流宜取额定

。

电流的倍该电流最长持续时间宜取冷却设备投运后最大过

1.1。

负荷电流下的持续运行时间并不小于

，2h。

3最大暂态电流最大暂态电流宜取额定电流的倍

。1.25～

倍

1.50。

4不平衡电流对双极电流对称运行的直流输电系统最大

。，

不平衡电流宜取额定电流的人人文库对非对称运行的直流输电系统

1%；，

宜取两极额定电流之差不平衡电流持续时间宜取直流系统双极

。

正常运行的总时间

。

3.1.3对于两个及以上换流站共用的接地极设计接地极时的入

，

地电流应考虑事故情况下的复合电流复合电流宜根据事故情

。

况下两个及以上换流站同时出现同极性单极以大地返回方式运

·7·

行的时间概率合理取值计算跨步电位差和电缆截面复合电流

:，

可取其中两个换流站额定电流之和的最大值其他计算