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陆地 电极

阅读：870发布：2020-05-18

专利汇可以提供陆地电极专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且第一HVDC站(5)和第二HVDC站(6)之间的回路路径包括连接到第一HVDC站的第一电极 (7)和连接到第二HVDC站的第二电极(8)。回路路径包括：第一部分(11)，其包括通过地球的地壳 (3)的第一低电阻域(4a)，将第一电极嵌入第一低电阻域中；第二部分(13)，其包括地幔 (2)；以及第三部分(12)，其包括通过地球的地壳(3)的第二低电阻域(4b)，将第二电极嵌入第二低电阻域中，这两个低电阻域都被提供于结晶岩中，并且都包括脆性断裂部分。，下面是陆地电极专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种在第一HVDC站(5)和第二HVDC站(6)之间的回路路径，其中，所述回路路径包括连接到第一HVDC站(5)的第一电极(7)和连接到第二HVDC站(6)的第二电极(8)，其特征在于，所述回路路径包括：第一部分(11)，其包括通过地球的地壳(3)的第一低电阻域(4a)，将第一电极嵌入第一低电阻域中；第二部分(13)，其包括地幔(2)；以及第三部分(12)，其包括通过地球的地壳(3)的第二低电阻域(4b)，将第二电极嵌入第二低电阻域中，这两个低电阻域都被提供于结晶岩中，并且都包括脆性断裂部分，所述脆性断裂部分的长度与向所述地幔延伸的深度有关。
2.根据权利要求1所述的回路路径，其中，第一电极(7)和第二电极(8)包括多个子电极。
3.一种在第一HVDC站(5)和第二HVDC站(6)之间形成回路路径的方法，所述回路路径包括连接到第一HVDC站(5)的第一电极(7)和连接到第二HVDC站(6)的第二电极(8)，其特征在于，在第一HVDC站(5)附近定位通过地球的地壳(3)的第一低电阻域(4a)，将第一电极(7)嵌入第一低电阻域中，在第二HVDC站(6)附近定位通过地球的地壳(3)的第二低电阻域(4b)，以及将第二电极(8)嵌入第二低电阻域中，从而由第一低电阻域、地幔(2)和第二低电阻域形成回路路径，且这两个低电阻域都被提供于结晶岩中，并且都包括脆性断裂部分，所述脆性断裂部分的长度与向所述地幔延伸的深度有关。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，定位步骤包括地质学方法或者地球物理学方法。
5.根据权利要求3或者4所述的方法，其中，电极(7，8)由多个子电极形成。

说明书全文

陆地电极

技术领域

[0001] 本发明涉及第一和第二HVDC站之间的接地连接。

背景技术

[0002] 对于HVDC系统，总是需要有电路。这可以通过几种不同的方式来实现。第一种方式是双极配置。在这种情况下，电路通常包括两个完全隔离的线，沿每一个方向一个线。在一个线发生故障的情况下，系统能够以单极模式运行是很重要的。在这种情况下，工业实践中使用在两端具有地电极的地回路。当双极以不平衡的方式运行时，也使用地电极。由于与地回路有关的问题，通常对于允许多长的地回路有时间限制。

[0003] 获得电路的第二种方式是单极配置。在这种情况下，电路在一个方向上完全被隔离，并且在低电势形成回路。在一些情况下已接受了地回路。一般在低电势用线回路来代替连续的地回路。

[0004] 根据位置，地电极可以包括陆地电极或者海电极。地回路路径一般包括两个站处的陆地电极以及包括土壤和/或水的电流路径。电极的主要目的是获得充分低的电阻率并且在电极和土壤之间获得充分大的连接面积。因此，陆地电极一般包括大量子电极，其中每一个子电极是从独立的子电极馈送线缆馈送的。通常，电极位于不深于80m的土地中。

[0005] 为了找到合适的嵌入电极的区域，一般从一个站开始沿着朝另一个站的方向寻找合适的土壤条件。基本假设是电极相互的位置越接近，传导率越大。

[0006] 据报导，存在两种不同类型的与地电极有关的问题。第一种与电极和电极附近的地面之间的接触有关。现今，这通过结合电极周围土地的电阻率的局部测量的适当的电极设计措施来进行处理。第二种问题与在两个站之间离开土地、向上进入变压器、管道等的电流有关。在某些情况下，电流向上进入变压器并在一定距离上进入电源线。这使得变压器饱和，被视为是严重的地回路问题。

[0007] 根据US 6,245,989，先前已知用于高压直流输电系统的陆地电极。该电极的目的是提高馈送元件的分解速率。

发明内容

[0008] 本发明的主要目的是寻求改进第一和第二HVDC站之间的地回路路径的传导率的方法。

[0009] 根据本发明，通过一种在第一和第二HVDC站之间的回路路径以及一种在第一和第二HVDC站之间形成回路路径的方法来实现该目的。

[0010] 根据本发明，第一和第二HVDC站之间的回路路径包括：第一部分，其包含第一HVDC站附近的通过地球的地壳的低电阻域；第二部分，其包括地球的地幔；以及第三部分，其包含第二HVDC站附近的通过地球的地壳的第二低电阻域。这两个低电阻域都被提供于结晶岩中，并且都包括脆性断裂部分或者其它等同地质结构。在根据本发明的形成回路路径的方法中，在第一HVDC站附近定位通过地球的地壳的第一低电阻域，将第一电极嵌入第一低电阻域中，在第二HVDC站附近定位通过地球的地壳的第二低电阻域，以及将第二电极嵌入第二低电阻域中，从而由第一低电阻域、地幔和第二低电阻域形成回路路径，且这两个低电阻域都被提供于结晶岩中，并且都包括脆性断裂部分，所述脆性断裂部分的长度与向所述地幔延伸的深度有关。

[0011] 本发明利用地质学和地球物理学方法针对电阻率来描述地壳和地幔的特征。使用这些方法来识别适于布置电极的区域。这些区域的特征在于可以使电流垂直向下50km而得到地球的高传导容量。

[0012] 地幔是导电的，并且被地壳覆盖。地壳包括大洋层(ca 10km)和大陆层(30到50km)，并且被划分为不同的大陆板块。可以在世界范围内找到大陆地壳最古老的地核。在这些区域中有大量具有高电阻的岩石。在结晶岩中可以发现脆性断裂部分。可以设想断裂部分的长度与其深度有关。因此，50km长的断裂域可能延伸到地幔。这些域通常是含水的，并且具有低的电阻。

[0013] 使用不同的技术来定位岩床中的导电结构。

[0014] ·电磁

[0015] ·DC电阻率

[0016] ·磁力测定，重力...(非直接)

[0017] 这些方法具有不同的具体解决方案、研究深度和调查成本。

[0018] 一种技术基于对沿着一直向地幔延伸的垂直断面的电阻率分布的电磁测量。第二种技术基于在相同区域上的重力测量。这两种方法是互补的，它们一起改进了地质判读。

[0019] 另一种技术是航空测量。航空电磁测量覆盖大的区域。这些研究的深度大约为50到100米。航空磁测量也覆盖大的区域，并且给出关于地质结构的有价值的信息。

[0020] 地面磁测量给出详细的信息，并且可以与航空磁测量相比较。含水断裂部分显示低的磁测量值。详细的DC电阻率测量可以揭示50到80米宽并且包含比主体岩石大10到50倍的传导率的断裂部分。
附图说明

[0021] 从以下结合附图的详细说明，本发明的其它特征和优点对于本领域技术人员将变得更加明显，在附图中：

[0022] 图1是地球的基本示意图；以及

[0023] 图2是具有根据本发明的回路路径的通过地球的地壳和地幔的部分。

具体实施方式

[0024] 图1示出通过地球的部分。地球包括地核1和其外部的地幔2。在地幔的顶部，地球包括地壳3。地壳包括大陆板块并且优选包括岩床。在地壳的不同位置存在穿透地壳的低电阻域。尤其在结晶岩中，这些低电阻域包括脆性断裂部分或者地质变形部分。这些断裂部分向下延伸到地幔。由于这些域通常是含水的并且具有低电阻，所以这些域是理想的用于陆地电极的位置。

[0025] 图2示出HVDC输电系统。该系统包括第一HVDC站5和第二HVDC站6。这些站位于地球的地壳3上，地壳3大约50km厚并且位于地球的地幔2上。地幔包括非常低的电阻率。通过使用至少一种地质学方法，在第一HVDC站附近定位地壳中的第一低电阻域4a。使用相同的地质学方法，在第二HVDC站附近定位地壳中的第二低电阻域4b。使第一电极7位于第一低电阻域中，使第二电极8位于第二低电阻域中。因此，第一HVDC站和第二HVDC站之间的回路路径由第一电流路径11、第二路径13和第三路径12形成，第一电流路径11包括连接导体9、第一电极7和第一低电阻域4a，第二路径13包括地幔2，第三路径12包括第二低电阻域4b、第二电极8和第二连接导体10。

[0026] 虽然本发明的范围不受所呈现的实施例限制，但是本发明还包括对于本领域技术人员明显的实施例。低电阻域的位置不是必须位于两个站之间，也可以在站周围附近。因此，最合适的回路路径可以包括地壳中的低电阻域，这些域位于第一HVDC站附近，但是在到第二HVDC站的多个方向中的任意方向上。

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