电力行业标准《高压直流接地极技术导则》

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备案号：DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXXXX—202X

高压直流接地极技术导则

（征求意见稿）

TechnicalGuideofHVDCEarthElectrodeSystem

202X-XX-XX发布202X-XX-XX实施

国家能源局发布

DL/TXXXXX—202X

前  言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。

本文件代替DL/T437-2012《高压直流接地极技术导则》，与DL/T437-2012相比，除结构调整和编辑性

改动外，主要技术变化如下：

a）章节及内容进行了重新编排和大幅调整。

b）对接地极设计的部分边界条件进行了调整，如跨步电压的考核工况、额定电流最大持续时间、接地

极设计寿命。

c）对接地极的一些重要技术指标进行了澄清和完善，如明确了接地电阻限值的应用前提条件，明确了

水中电位梯度和电极溢流密度等指标的具体限值。

d）补充增加了一些新的内容，如新的接地极型式（共用接地极、垂直/深井接地极、海洋接地极等）、

深层大地电阻率的测量、接地极在线监测、电极结构布置与馈流系统等相关的规定和要求。

e）更改了接地极对周边埋地油气管道影响的评估方法、评估指标及限值。

f）删除了诸多已过时和不合理条款。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国电力企业联合会提出。

本文件由电力行业高压直流输电技术标准化技术委员会归口。

本文件主要起草单位：

本文件参与起草单位：

本文件主要起草人：

本文件参与起草人：

本文件自生效之日起替代DL/T437-2012。

本标准的历次版本发布情况为：

——1991年首次发布DL/T437-1991；

——2012年第二次发布DL/T437-2012；

——本次为第二次修订。

本文件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）。

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高压直流接地极技术导则

1范围

本标准规定了高压直流接地极设计、试验、运行维护中的一般原则、技术要求与方法，以及对周边设

施影响的评估与防护。

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（包括所有的修改单）适用于本文件。

下列文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修

改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

规范。

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

DL/T475接地装置特性参数测量导则

DL/T2026高压直流接地极监测系统通用技术规范

DL/T5224高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定

T/CSEE0305-2022高压直流接地极对周边埋地钢质油气管道影响评估技术规范

IEC/TS62344Designofearthelectrodestationsforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)links-General

guidelines

CIGRE675GeneralguidelinesforHVDCelectrodedesign

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

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，由若干组接地导体和活性填充材料组成的可持续地为直流系统传递直流电流的接

地装置。

3.3

接地极线路electrodeline

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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，而不是故障和泄漏电流。

3.6

接地极址electrodesite

接地极所在地理位置。

3.7

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maximumtransientovercurrent

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。

3.10

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，其值大小可由系统自动控制在额定电流的1%或10A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上水平距离为1m的任意两点间的电位差。

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。

3.14

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时所承受的电压。转移电势为一种特殊情况下的接触电势，其最大可能出现的值

为接地极电位升。

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4直流接地极设计

4.1一般要求

4.1.1直流接地极的设计应使其在各种入地电流工况下安全可靠地运行，将接地极温升、接地电阻、跨步电

压、接触电势和转移电势、溢流密度等各项技术参数限制在允许范围内。

4.1.2直流接地极的设计应满足对周边电力设施、埋地油气管道、铁路及通信设施等环境影响的技术要求。

4.1.3直流接地极的设计寿命应与使用该接地极的换流站相同，一般不宜少于40年。

4.1.4直流接地极的额定电流、最大过负荷电流、最大暂态电流等设计输入条件应根据直流输电系统的成套

设计确定。

4.1.5直流接地极额定电流最长持续时间，宜根据直流输电系统的运行需求和接地极的建设条件综合考虑确

定。如无特殊需求，对于双极一次建成投产的直流系统，一般宜取20~60天。

4.1.6对于共用接地极，设计接地极的入地电流应综合权衡使用该接地极的多个换流站同时发生同极性单极

大地运行的概率及可能造成的影响严重程度进行合理选取。一般情况下，校核跨步电压和电缆截面时，可

取其中两个换流站额定电流之和的最大值；其它计算，可取其中一个换流站的最大额定电流和剩余换流站

的不平衡电流之和。

4.2技术指标及限值

4.2.1接地电阻

a）对于长期以单极大地或不平衡方式持续运行的直流接地极（最长持续运行时间大于接地极的热时间

常数），其接地电阻设计值应满足式（1）的要求。

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1ρe

Re2λm(θmaxθc)（1）

Idρm

式中：Re——接地极对无穷远处的接地电阻,Ω；

Id——接地极长时间流入大地的入地电流，A。

λm——接地极埋设处的土壤等效热导率，W/(m·°C)。

θmax——设计允许的最高接地极温度，°C。

θc——土壤自然最高温度，°C。

ρm——接地极埋设处的土壤等效电阻率，Ω·m。

ρe——极址整体大地等效电阻率，Ω·m。

b）对于仅短期以单极大地或不平衡方式持续运行的直流接地极（最长持续运行时间远小于接地极的热

时间常数），其允许接地电阻较上述公式（1）确定的值可显著提高。此时，在校核接地极的温升和跨步电

位差分别满足4.2.2和4.2.3的要求后，其接地电阻可不作具体限定。

4.2.2温升

在额定电流及其最长持续时间的作用下，直流接地极任意点的最高温度不得超过所在位置的水的沸点。

水的沸点应计及海拔和水压的影响。

4.2.3跨步电压

在最大2h过负荷电流下，接地极地面最大允许跨步电压应满足下式（本计算式取值见附录A）的要求：

（）

Usp7.420.318s2

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式中：Esp——最大允许跨步电压，V；

ρs——极址表层土壤电阻率，Ω·m。

4.2.4接触电势与转移电势

a）对于极址区域公众可接触到的地上金属体，如中心设备区的金属构架、支柱、大门金属，以及农民

设置的金属大棚、围栏等设施，在最大2h过负荷电流下，接触电势与转移电势应不大于7.42+0.008ρs。

b）在最大2h过负荷电流下，接地极对附近的通信、信号电缆等设施产生的转移电势不宜超过60V。

4.2.5溢流密度

a）对于陆地直流接地极，应限制焦炭与土壤接触面处最大电流密度，以防止电渗透效应。在土壤中水

分含量较少的情况下，额定电流下的最大面电流密度不应超过1A/m2；在土壤中水分含量较多的情况下或

对于垂直型接地极，最大面电流密度取值应按水的压力进行修正。

b）对于海洋直流接地极，当电极布置在海水中时，溢流密度一般不宜超过6~10A/m2，但若电极周围

设置有围栏防止人员和海洋生物进入后，溢流密度的允许值可提高至40~50A/m2；当电极布置在海岸边时，

溢流密度可按不超过7A/m2控制。

4.2.6水中电位梯度

接地极在额定电流运行时，靠近接地极附近水域中的最大电位梯度不宜大于1.25V/m。

4.3极址选择

4.3.1直流接地极极址的选择应计及接地极线路长度、极址技术条件、极址周边设施状况和地方发展规划等

因素，按安全可靠、经济合理、对环境影响小的原则确定。

4.3.2直流接地极极址一般宜选在地形开阔、平坦，以及土壤水分充足、电阻率较低的地方。

4.3.3直流接地极选址时，应远离人口稠密的城市和乡镇，并尽量对接地或埋地的公共设施进行避让。原则

上极址10km范围内不宜有大型埋地油气管道和有效接地的发变电站等设施。如确实难以避开时，应预估其

影响及考虑后期的治理措施。

4.3.4如换流站周围不远处有在以往工程中已经建成的，并经实测证实对周围设施影响不大或影响程度尚可

接受的其它接地极，新建接地极的选址可优先向该接地极方向靠拢。条件具备时，也可采用与其共用接地

极或极址的方案。

4.3.5在换流站距离海岸线较近的地方，如条件或政策允许，可优先采用海洋接地极方案。

4.3.6确定备选极址后，应对极址周边的电力设施、埋地油气管道、通信电缆、铁路等进行充分地调查收资，

其中电力设施（含变电站、发电厂、换流站及线路等）的收资范围应不小于50~100km，埋地油气管道的收

资范围应不小于50km，其它设施的收资范围应不小于10km。对于深层土壤电阻率特别高的极址，经评估

后收资的范围宜进一步扩大。

4.3.7在对周围设施收资的同时，还应对每个备选极址开展不小于10km范围内的地形地貌、水文气象等自

然条件调查，并参照4.4中的方法和要求对极址土壤结构和电阻率进行勘测，以评估极址是否能满足接地极

本体设计参数的要求和对周边设施的影响程度。对于难以满足要求的，应重新进行选址。

4.4大地参数确定

4.4.1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。

4.4.2大地电阻率

a）接地极址的大地电阻率一般应通过在现场实地测量获得。

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b）极址浅层土壤电阻率（大约2km深度范围内）宜采用四极电测深法进行测量，测量电极可采用温纳

（Wenner）等间距布置，也可采用席兰伯格（Schlumberger-Palmer）或其它不等间距布置，具体可参见GB/T

17949.1。测量时，注入大地的电流信号应为直流电流，最大测量极距宜不小于1000m。

c）极址深层大地电阻率（一般可达100km）宜采用大地电磁勘探（MT）法进行测量。测量时，应避

开周围可能的干扰源，测量采样时间应不少于48h。

d）必要时宜开展极址注流试验，采用电位拟合法对四极法和MT法测得的试验数据进行验证和修正，

以获得尽可能准确的土壤模型。注流试验和电位拟合法的具体步骤可参见附录B。

e）对于垂直或深井接地极，还应同时采用钻孔的方式进行地质勘探，探明极址土壤类型、岩土分层以

及沿井深的土壤电阻率分布等。钻孔的深度不宜小于所设计的接地极最大深度。

f）对于海岸接地极或靠近海岸的海水/海塘接地极，除了需测量海水的电阻率外，还应测量附近岸上的

土壤电阻率。测量方法也可采用四极法，但应考虑海水对测量结果的影响，采用复合分层模型进行土壤反

演建模。

4.4.3土壤温度

a）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。

b）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。

c）测量土壤摄氏温度，精确度高于±0.5℃的各种测量装置或温度计均可采用。

4.4.4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C表C.1。

4.4.5土壤热容率

直流接地极址的土壤热容率确定，通常在实验室测定。土壤样品获取与4.4.4相同。土壤的热容率见附

录C表C.2。在缺少任何测量数值的情况下，可在1.0×106～1.5×106（平均1.3×106）J/（m3·℃）的范围内

选用。

4.5电极形状与布置

4.5.1直流接地极的形状选取应以最大限度地实现电流分布均衡为指导原则，尽量采用对称结构的布置。具

体宜根据极址地形与地质条件，通过技术经济比较及综合考虑后择优确定。

4.5.2如果极址足够平坦和宽阔，宜优先选择水平单圆环形布置。如果计算证明不合适，下一步可选择同心

双圆环布置，内环与外环的直径之比应通过计算进行优化，一般宜在0.7~0.85之间。如双圆环仍然难以满

足要求，可进一步增加同心圆环的数量，但建议不超过3个，以降低屏蔽效应。

4.5.3如果由于场地条件限制而不能采用圆环形接地极，则可根据地形条件采用类圆环形电极（如椭圆形、

跑道形）或不规则形状的电极。此时，在弯曲部位应尽量增大曲率半径，使电极过渡平滑。

4.5.4在地形崎岖的情况下（如峡谷或湖泊），可以使用水平线性排列。在这种情况下，可以在末端安装一

个尺寸合适的环形电极，以降低末端的溢流密度。如果几十到几百米深度的土壤电阻率很低，也可采用垂

直或者深井接地极。

4.5.5在极址占地面积受到限制的情况下，可采用紧凑型接地极或分体式接地极。此时，可通过在导流系统

中串入均流电阻器来均衡电极上的电流分布，以提高极址的利用效率。

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4.5.6如采用海洋直流接地极方案，宜通过综合权衡技术经济性和施工、运维的便捷性，在海岸接地极、海

塘接地极和海水接地极3种之间择优选择，其具体电极布置可参考IEC/TS62344和CIGRE675。

4.5.7直流接地极埋深应根据跨步电压的要求，并结合接地极址土壤气候特性、工程开挖量以及外力因素等

进行综合技术经济比较来确定。水平埋设的陆地接地极一般宜在1.5m~5m之间。

4.6接地极结构与材料

4.6.1直流接地极的电极结构一般宜由馈电元件和周围填充活性材料构成。

4.6.2馈电元件材料选取的基本原则是经济性好、导电性优良、耐腐蚀性强、不污染环境。陆地接地极一般

宜选用碳钢、高硅铬/铸铁或石墨，海洋接地极除以上3种材料外，还可选用镀铂钛/铌或MMO。

4.6.3回填的活性材料一般宜采用煅烧石油焦炭，其主要成份含量应满足：炭>95%；硫<1%；挥发物<0.5%。

物理性能应符合附录B表B.3的要求。

4.6.4直流接地极的馈电元件尺寸选择应根据不同电极材料的腐蚀特性留有合适的裕度，其截面积计算可参

考DL/T5224。

4.7馈流系统

4.7.1接地极线路汇入极址中心母线后，应设置接地极馈流线，将入地电流较均匀地导入到馈电元件并泄入

大地。

4.7.2馈流线的截面积应通过计算各导流支路中的电流大小来确定，其载流量应满足当其中一根馈流线退出

时，不影响其它馈流线的安全运行。

4.7.3接地极馈流线的绝缘水平应满足过电压防护的要求。采用电缆馈流线时，馈电电缆的绝缘水平不应低

于6kV；采用架空馈流线时，宜使用两片一般直流悬式绝缘子。

4.7.4馈电电缆的金属护套在靠近导流管母的一侧应做好绝缘包裹，不得直接连接中心设备区的金属构架。

4.8辅助设施

4.8.1为了监控接地电极的运行状态，宜在引流电缆处设置能够检测接地极温度和湿度的检测井，也可根据

需要设置接地极在线监测系统。接地极在线监测系统的相关功能和要求可参见DL/T2026。

4.8.2对于垂直/深井接地极或海岸接地极，应设置排气装置，以避免运行过程中产生的气体形成气阻效应而

影响电极散流。

4.8.3设计时宜视接地极极址含水条件的变化情况，可选择装设注水装置。

5直流接地极试验

5.1一般原则

5.1.1接地极安装完成后，在系统投入运行前应进行接地极验收试验和系统调试试验。

5.1.2接地极试验的内容一般应包括外观检查、电流分布、接地电阻、电位分布、跨步电压、接触电势和转

移电势测量等。如果系统调试过程中允许电流长时间流入接地极，还宜开展接地极温升测量。

5.1.3本文件中规定的试验项目的时间顺序，在没有特殊说明时可同时或交叉进行。

5.1.4为了测试人员、仪器和设备的安全，试验中的入地电流宜从小到大，分若干档次进行。

5.1.5在不同的入地电流下，重复进行同一试验项目时，应使用同一仪表在相同的位置和方向进行。

5.1.6全部测试项目宜在70%～80%和100%额定电流下各进行1次。

5.1.7整个试验过程中都应根据接地极址及其附近地中电场的特点，采取措施保护测试人员和试区内活动的

人畜的安全。

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5.2外观检查

5.2.1接地极系统在正式通电试验前应进行外观检查，确认接地极系统的地面部分及其与接地极线路的连接

部件完整无缺、装配安装正确、尺寸符合设计要求后方可进行试验。

5.2.2清除接地极址及其附近影响正常运行和测试工作的无关物品，对接地极表面土壤的自然破坏（冲刷或

下陷等）在试验前应进行修复。

5.2.3检查检测装置和渗水孔，防止堵塞。

5.2.4检查安全标志和防护遮拦，确认完好无损，标志清晰。

5.3电流分布测试

5.3.1接地极通电后应测量入地总电流，该项工作应在系统调试的整个过程中进行，以便为其它的各项测试

工作提供最基本的参数。

5.3.2为确定接地极各段元件的电流分布是否均衡，应进行各段馈电元件的电流分布测量工作。测量宜在试

验开始时进行。

5.3.3应使用各种直流电流测量仪器和仪表，例如直流互感器、直流钳形电流表和直流分流器等测量入地电

流。直流电流测量仪表的准确度要求为0.5～1级。

5.4接地电阻测试

5.4.1直流接地极接地电阻测试应采用电流注入法，即电流表—电压表法，不得采用便携式接地电阻测试仪

表进行测量。

5.4.2在测量直流接地电阻时，注入大地电流应为直流电流，不得采用交变电流。这种直流电流可以由单独

试验用直流电源提供，也可用系统运行时经由接地极流散的不平衡电流或是单极大地回路运行时的入地电

流。

5.4.3在采用试验用直流电源时，辅助电流极与接地极的最小距离应大于接地极任意两点间最大距离的10

倍。此时若不是采用接地极线路作为电流引线，则在测量时，接地极馈流线应与接地极线路断开。测试布

线可参照电力行业标准DL/T475。

5.4.4当采用实际运行中的接地极入地电流测试接地电阻时，对于电压极的布置方向没有限制，电压极与接

地极的距离应大于接地极任意两点间最大距离的10倍。

5.4.5不应在施工后或雨后，立即测量接地电阻。

5.5电位分布和电位梯度测试

5.5.1在直流接地极试验中应进行接地极电位分布和电位梯度的测量，以确定接地极运行后对周围环境的影

响。

5.5.2大地电位分布和电位梯度的测量应在接地极的若干不同方向上进行，测量的范围离接地极中心不少于

10km，并绘出电位分布曲线。

5.5.3在测量大地的电位分布和电位梯度时，除在接地极附近的测量可以用试验电源向大地注入电流外，均

应在单极大地回路运行方式下进行或者利用双极运行时流入大地的不平衡电流进行测量。

5.5.4在接地极导体埋设处的地表面附近，电位梯度的测量间距宜为1m，在远离接地极而地面电场强度很

小的区域，两个测量电极的间距宜取决于所使用的测量仪表能否测出有效的读数。

5.5.5测量前应首先确定地中杂散电流电场的干扰信号强度，并在测试中采用措施加以消除。

5.6跨步电压、接触电势和转移电势测试

5.6.1试验时应测量接地极址附近地面的跨步电压和接触电势，测量应在各个可能的方向进行。测量时要注

重接地极附近的以下位置：

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a）接地极导体正上方地面距接地极导体径向几米处。

b）地面不平的低洼与潮湿之处。

c）散流不均匀的接地导体、电流密度大的导体上方地面。

d）与周围土壤相比，局部土壤电阻率突变的地方。

5.6.2试验中需测量各种可能的转移电势，并且采取措施限制接触电势可能对人身造成的危害。

5.7温升测试

5.7.1试验时要测量接地极及其附近土壤的温升，测量应在通电前和通电后均持续一段时间连续进行。通电

前的试验如有条件宜在气温最高的季节进行。

5.7.2接地极温度的测点宜选择在接地极表面或回填焦炭与土壤交界面处，且不应少于5个测试点，测试点

应尽可能包括接地极各馈流元件和接地极址各土壤突变点。

5.7.3接地极附近大地温度的测量点宜沿着不同方向和深度设置，限于现场条件，一般测量深度可以接地极

埋深为限。

5.7.4测量温度的计量单位采用℃，精确度为±0.5℃。

5.7.5宜采用合适的温度测量仪表进行地中温度测量。

6直流接地极运行维护

6.1巡视与维护

6.1.1直流接地极投入运行后应定期开展接地极的检查巡视，其周期在投运初期宜为每2个月一次，一年后

宜为每6个月1次。

6.1.2应检查回填土的沉陷情况。若沉陷过多，应继续回填，以保证接地极元件离地面的高度。但回填土也

不得高于附近地面，以免影响雨水在接地极表面土壤的汇聚。

6.1.3应检查接地极的砾石渗水处，发现有污泥等杂物堵塞渗水孔，应及时清除。

6.1.4应检查入地电缆及接头、杆塔基础及安全警告标志等是否完好，发现异常，应及时处理。

6.1.5应检查极址中心设备区的隔离开关、电抗器、电容器以及接地极在线监测设备等是否运行良好，若发

现安全隐患，应及时处理。

6.2接地参数测量与监测

6.2.1直流接地极投入运行后应定期开展接地极的特性参数测量，测量的内容与测量方法可参照本文件第5

部分进行。

6.2.2馈电电缆的电流分布宜每年开展1次，接地电阻、跨步电压等其它参数可每3年开展1次。测量可在

换流站的年度检修期间进行。

6.2.3对于装有在线监测系统的接地极，在运行过程中若出现单极大地运行工况，应通过监测系统实时收集

接地极的电流分布、温度等运行数据。

6.2.4对于极址为旱地的接地极，在接地极采用单极大地回路运行期间宜关注接地极运行状况，必要时宜进

行观测井水位测量。

6.2.5在有单极大地回路运行的年份，应注意对周围环境与生态影响的资料的收集。

6.3开挖与腐蚀检查

6.3.1接地极在设计寿命内每10年，设计寿命外每5年以及接地极每运行设计寿命的1/3安时数后可进行一

次局部开挖检查，以确定接地极地下部分（馈电元件、连接电缆、接头等）的运行状况。

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6.3.2如在对接地极参数测量或监测过程中发现异常情况，怀疑接地极地下部分出现故障时，应进行针对性

地开挖检查。

6.3.3开挖检查点的数量宜不少于4处，选点应尽量分散并涵盖不同方向和不同土质状况。

6.3.4开挖检查的位置宜选择溢流密度较大（如馈电电缆入地处、极环曲率半径较小处等）或上次开挖检查

腐蚀比较严重处。

6.3.5开挖后应对馈电元件的尺寸进行测量，并结合阳极运行安时数对馈电元件的剩余腐蚀寿命进行计算评

估。若发现馈电元件尺寸不满足要求，应及时更换或进行接地极改造。

7对周边设施影响的评估与防护

7.1埋地油气管道

7.1.1直流接地极对附近油气管道的影响评估，一般宜包括对管道产生的腐蚀、对管道操作人员的人身安全

和对管道设备损伤等方面。

7.1.2评估对管道的腐蚀影响，不宜单独以单极大地运行下管道的极化电位（如-0.85V~-1.2V）或者极化电

位偏移值（如100mV）作为直接评价指标，而应根据接地极单极大地或不平衡运行的电流及持续时间，计

算管道沿线最大的年平均腐蚀速率，一般不宜大于0.03mm/a。

7.1.3评估对管道人身安全和设备损伤的影响，宜以管道通电电位作为评价指标。在直流接地极的额定电流

下，受影响范围内管道任一位置的通电电位应满足人身安全允许限值的要求。一般在干燥环境中不应超过

70V，在潮湿环境中不应超过35V。同时，在管道上产生的管地电位差不应造成管道阀室引压管的打火放电，

不应造成阴保恒电位仪、排流器、绝缘卡套等设备设施的损坏。

7.1.4管道受到直流接地极干扰影响程度超过以上允许限值时，应采取适当的防护措施。

7.1.5高压直流接地极对埋地油气管道影响的具体评估方法及相关要求可参见T/CSEE0305。

7.2变压器直流偏磁

7.2.1直流接地极电流引起的地电位升高，使其周边有效接地的交流电力变压器的中性点有直流电流流过而

可能产生直流偏磁，其数值与变压器所处的位置及其电气参数、系统接线，电网结线等有关，在选择极址

时应进行模拟计算，接地极投入运行后进行实地测量。

7.2.2交流变压器（包括电气化铁道的供电变压器和机车牵引变压器）允许通过的直流电流值与其设计、材

料、结构及制造工艺有关。制造厂商宜提供相关的技术要求。如制造厂商不能提供技术要求，变压器每相

绕组的允许直流电流可按如下考虑：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%。

7.2.3当流过变压器中性点的直流电流超过允许值时，应对其采用中性点电容隔直或电阻限流的直流偏磁治

理措施。

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附录A

（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（A.1）确定

EI(R2R)

mdb0(A.1)

式中:

Em为地面最大允许跨步电压，V/m；

Id为直流电流通过人体时的感知电流，A；

Rb为人体直流电阻，Ω；

R0为一只脚与地面的接触电阻，Ω。

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1400Ω和5.3mA，一只脚赤脚站在大地上的接触电阻数值上按3ρS考

虑，代入公式(C.1)中，得到地面最大允许跨步电压计算式:

Em7.420.0318s(A.2)

式中:

表层土壤电阻率，。

s——Ω·m

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附录B

（资料性附录）

接地极极址注流试验与电位拟合法

接地极极址的注流试验和电位拟合法可适用于土壤参数分布复杂（如有山、湖泊、沟渠等）地区，和

数百米至数公里深处的土壤电阻率值测量。

注流试验与电位拟合法测量大地电性参数可按下列步骤执行：

第一步：现场模拟试验。在被试极址合适位置安装一个小型模拟电极（建议采用圆环形），在远离模拟

电极（宜不小于10km）的地方安装一个辅助电极，租用附近配电线路，将其中的一相或两相，串入试验电

源后连接两个试验电极，另一相留作测量电位用。试验时，给模拟电极注入一定值（宜大于5A）的直流电

流，同时在模拟电极至两电极中点间测量电位升。电位测点数目应足够多，使测得的电位分布曲线有良好

的连续性。

第二步：反演拟合。先应根据试验得到的电位分布曲线及形状，同时结合极址地区地质资料，估计出

极址土壤电阻率参数分层，给出初值；然后（采用计算机）计算与模拟试验相同测点的电位。通过不断修

改初值，直到理论计算与模拟试验结果相吻合或比较吻合，此时的给定初值即可作为极址土壤电阻率参数

设计计算电性模型。

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附录C

（资料性附录）

热导率、热容率和焦炭要求

表C.1各类土壤、雪和冰的热导率

热导率（W/(m·℃)）热导率（W/(m·℃)）

物质名称物质名称

干湿干湿

砂0.271.85黑色耕种土（冰冻）0.181.13

带淤泥及粘土的砂0.431.90褐色底土（冰冻）0.081.20

细末砂质壤土0.332.30黄褐色底土（冰冻）0.100.82

粉砂壤土0.370.88带砂及淤泥的砾石0.552.55

带砂的黏土0.421.95致密堆积的雪0.23

火山土0.130.62冰（0℃）2.22

表C.2土壤的热容率

热容率×106J/（m3·℃）

土壤名称

干50%湿饱和度100%湿饱和度

砂1.262.133.01

黏土1.002.223.43

腐殖土0.632.183.77

表C.3接地极石油焦碳的物理特性

电阻率（当容重为1.1g/cm3）＜0.3Ω·m

容重0.9～1.1

比重2g/cm3

孔隙率45%～55%

热容率＞1J/（cm3·℃）

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DL/TXXXXX—202X

目  次

目  次...............................................................................................................................................................1

前  言...............................................................................................................................................................2

1范围.................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件.............................................................................................................................................1

3术语和定义.....................................................................................................................................................1

4直流接地极设计.............................................................................................................................................3

5直流接地极试验.............................................................................................................................................6

6直流接地极运行维护.....................................................................................................................................8

7对周边设施影响的评估与防护.....................................................................................................................9

附录A（资料性附录）地面最大允许跨步电压..................................................................................10

附录B（资料性附录）接地极极址注流试验与电位拟合法..............................................................11

附录C（资料性附录）热导率、热容率和焦炭要求..........................................................................12

1

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高压直流接地极技术导则

1范围

本标准规定了高压直流接地极设计、试验、运行维护中的一般原则、技术要求与方法，以及对周边设

施影响的评估与防护。

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（包括所有的修改单）适用于本文件。

下列文件中的条款通过本文件的引用而成为本文件的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修

改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

规范。

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

DL/T475接地装置特性参数测量导则

DL/T2026高压直流接地极监测系统通用技术规范

DL/T5224高压直流输电大地返回运行系统设计技术规定

T/CSEE0305-2022高压直流接地极对周边埋地钢质油气管道影响评估技术规范

IEC/TS62344Designofearthelectrodestationsforhigh-voltagedirectcurrent(HVDC)links-General

guidelines

CIGRE675GeneralguidelinesforHVDCelectrodedesign

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

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，由若干组接地导体和活性填充材料组成的可持续地为直流系统传递直流电流的接

地装置。

3.3

接地极线路electrodeline

1

DL/TXXXXX—202X

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，而不是故障和泄漏电流。

3.6

接地极址electrodesite

接地极所在地理位置。

3.7

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maximumtransientovercurrent

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。

3.10

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，其值大小可由系统自动控制在额定电流的1%或10A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上水平距离为1m的任意两点间的电位差。

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。

3.14

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时所承受的电压。转移电势为一种特殊情况下的接触电势，其最大可能出现的值

为接地极电位升。

2

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4直流接地极设计

4.1一般要求

4.1.1直流接地极的设计应使其在各种入地电流工况下安全可靠地运行，将接地极温升、接地电阻、跨步电

压、接触电势和转移电势、溢流密度等各项技术参数限制在允许范围内。

4.1.2直流接地极的设计应满足对周边电力设施、埋地油气管道、铁路及通信设施等环境影响的技术要求。

4.1.3直流接地极的设计寿命应与使用该接地极的换流站相同，一般不宜少于40年。

4.1.4直流接地极的额定电流、最大过负荷电流、最大暂态电流等设计输入条件应根据直流输电系统的成套

设计确定。

4.1.5直流接地极额定电流最长持续时间，宜根据直流输电系统的运行需求和接地极的建设条件综合考虑确

定。如无特殊需求，对于双极一次建成投产的直流系统，一般宜取20~60天。

4.1.6对于共用接地极，设计接地极的入地电流应综合权衡使用该接地极的多个换流站同时发生同极性单极

大地运行的概率及可能造成的影响严重程度进行合理选取。一般情况下，校核跨步电压和电缆截面时，可

取其中两个换流站额定电流之和的最大值；其它计算，可取其中一个换流站的最大额定电流和剩余换流站

的不平衡电流之和。

4.2技术指标及限值

4.2.1接地电阻

a）对于长期以单极大地或不平衡方式持续运行的直流接地极（最长持续运行时间大于接地极的热时间

常数），其接地电阻设计值应满足式（1）的要求。

2

1ρe

Re2λm(θmaxθc)（1）

Idρm

式中：Re——接地极对无穷远处的接地电阻,Ω；

Id——接地极长时间流入大地的入地电流，A。

λm——接地极埋设处的土壤等效热导率，W/(m·°C)。

θmax——设计允许的最高接地极温度，°C。

θc——土壤自然最高温度，°C。

ρm——接地极埋设处的土壤等效电阻率，Ω·m。

ρe——极址整体大地等效电阻率，Ω·m。

b）对于仅短期以单极大地或不平衡方式持续运行的直流接地极（最长持续运行时间远小于接地极的热

时间常数），其允许接地电阻较上述公式（1）确定的值可显著提高。此时，在校核接地极的温升和跨步电

位差分别满足4.2.2和4.2.3的要求后，其接地电阻可不作具体限定。

4.2.2温升

在额定电流及其最长持续时间的作用下，直流接地极任意点的最高温度不得超过所在位置的水的沸点。

水的沸点应计及海拔和水压的影响。

4.2.3跨步电压

在最大2h过负荷电流下，接地极地面最大允许跨步电压应满足下式（本计算式取值见附录A）的要求：

（）

Usp7.420.318s2

3

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式中：Esp——最大允许跨步电压，V；

ρs——极址表层土壤电阻率，Ω·m。

4.2.4接触电势与转移电势

a）对于极址区域公众可接触到的地上金属体，如中心设备区的金属构架、支柱、大门金属，以及农民

设置的金属大棚、围栏等设施，在最大2h过负荷电流下，接触电势与转移电势应不大于7.42+0.008ρs。

b）在最大2h过负荷电流下，接地极对附近的通信、信号电缆等设施产生的转移电势不宜超过60V。

4.2.5溢流密度

a）对于陆地直流接地极，应限制焦炭与土壤接触面处最大电流密度，以防止电渗透效应。在土壤中水

分含量较少的情况下，额定电流下的最大面电流密度不应超过1A/m2；在土壤中水分含量较多的情况下或

对于垂直型接地极，最大面电流密度取值应按水的压力进行修正。

b）对于海洋直流接地极，当电极布置在海水中时，溢流密度一般不宜超过6~10A/m2，但若电极周围

设置有围栏防止人员和海洋生物进入后，溢流密度的允许值可提高至40~50A/m2；当电极布置在海岸边时，

溢流密度可按不超过