气体绝缘输电线路技术及其应用

气体绝缘输电线路技术及其应用

作者：王球

来源：《电子技术与软件工程》2015年第15期

摘要

本文研究的气体绝缘输电线路是像气体绝缘金属封闭组合电器是封闭母线的气体绝缘大容量输电设备，电气本身的特性就是与架空线路相似而且还有空间占地少的特点。介绍气体绝缘输电线路的厂家以及国际的规定的标准和基本的结构、安装的方式，同时分析气体绝缘金属封闭组合电器输送的容量大小、损耗的程度、以及对环境的影响，和产品和可靠性和安全性的特点，本文还介绍了气体绝缘输电线路在国外的典型实例，还有在国内的参考标准。

【关键词】气体绝缘电线路标准环境保护

1 气体绝缘输电线路（GIL）的简介

相关资料显示气体绝缘输电线路开始是依附于SF6绝缘的金属封闭母线的，通过SF6以及N2气体绝缘、外壳以及导体同轴布构建的高电压以及电流的传导设施。电气特点以及架空线路无差异，没有发生绝缘老化的情况，性能的特性损耗不高，同时安全防护性能优良，占用的空间较少，对于大容量长距离输电领域有着非常明显的促进作用。

对于此技术的摸索始源于上世纪六十年代中叶，开始研发此技术的核心作用就是为了实现和架空输电线路输电容量相当的地下输电线路。此技术在德意志第一次得到应用，线路的长700m，依旧是国内最长的气体绝缘输电线路。

1.1 制造厂商

从一般情况下来看，气体绝缘金属封闭组合电器都可以成产气体绝缘输电线路，但是有很多气体绝缘金属封闭组合电器的厂家只是生产一些不较短的气体绝缘输电线路，目前制造长距离而且容量大的GIL的专业厂家并不是很多，尤其是750KV以及750KV以上的电影等级的GIL的专业厂家就更加少，制造此类气体绝缘输电线路的专业制造厂家是美国的公司。

还有很多大型的输变电设备制造商，在制造气体绝缘输电线路上有令人瞩目的业绩。现阶段已经在国际范围内，为变电站以及发电厂，构建线路长度超过30公里的气体绝缘输电线路，电压涵盖135千瓦～490千瓦等级，目前德国的西门子企业还开发了新型的气体绝缘输电线路，已经把绝缘性能显著的SF6以及低成本的N2根据一比四的比例来予以匹配，进而匹配成了具有高效性能的绝缘媒介，输送容量可以超过2900千兆，而其电压的最高等级则可达到600千瓦。

1.2 安装的方式

气体绝缘输电线路有3种安装的方式：户外架设、隧道安装、直埋敷设。

户外架设：这种安装方式采用的是以钢架作为支撑，可以在任意的高度上有任意的走向。管段之间的连接方式是现场焊接或者是法兰连接，当输电线路处于容易被腐蚀的环境下，就需要对其涂抹防腐漆，法兰连接面需要涂抹水胶，其目的是为了防止方密封圈老化。法兰连接的工作量很小，必须要注意漏气等问题。

隧道安装：这种安装方式采用的也是使用钢架进行支撑，连接的方式与户外架设的连接方法一样，但是不需要采取防腐和防水的措施，隧道安装GIL具有尺寸小和接地安全等有优势。

直埋敷设：这种方式进行安全，不需要使用支架进行支撑，但是需要在铝合金的外部绕起防腐和缓冲的沥青玻璃丝带，连接的方式为现场焊接，并要在焊接的表面上涂上覆盖层，在一般的情况下，每100米的范围内就谁有充气、压力释放和密度监视装置井。现场焊接能够有效降低漏气点，直埋敷设的运行比较值得信赖。

2 GIL的技术特点

2.1 输送的容量大、损耗小

就目前而言，GIL的输送功率达到了3900MW以上。额定的最大电流的限度是8000A。如果选择了不同的直径和壁厚是可以满足有不同要求的指标。目前电缆线路的截面积已经大袋了技术的高峰，载流量也受到了限制。在与电缆和架空线相比较而言，GIL的导体和外壳截面积相对来说要大，而且电阻小，进而损耗也就减少了。GIL的电容要比电缆的小很多，即便是远距离的输电，也不需要冷却系统和无功补偿了，其运行的成本也大大的减少了，经济建造的长度可以达到100km以上。额度的电压为550KV、额定的电流为4500A的GIL，单相每米的损耗为232W。输送相同容量的电视，GIL的损耗同时要小于架空线路和电缆。

2.2 部件模块化

GIL的模块化的设计很简化，其设计的标准也只有4种标准单元，角形单元、直线单元、隔离单元、伸缩接头。有利于制造水平的提高。

直线单元的结构为外壳是铝合金，内导体有盆式绝缘子固定，下方由若干绝缘子支撑，滑动触点可以吸收导体的轴。单个直线单元的长度可以达到1200m，是有很多的管段组合而成的，每段11m-18m，现场的安装方式是轨道焊接机焊接或者是法兰连接。图1为直线单元的结构。

直线单元弯曲直径可以超过800米的弹性弯曲角度，在一般环境中，能够按照地形的外形无限延伸，无需角形单元。若变向角度的超过90度角，那么就要安置角形单元，而角度的延伸比率不得超过86度。角形和直线组合单元的构架见图2。

常规隔离单元的作用为隔离气室与连接高压试验的设备对气体绝缘输电线路予以测检以及微调。接头的作用主要为处理外壳加热。

2.3 气体绝缘输电线路对环境基本无影响

气体绝缘输电线路的导体电流能够在外壳感应出同值反向电流，所以可以忽略气体绝缘输电线路在外部的电磁场的反应。若在机场可以无需对气体绝缘输电线路予以特殊的屏蔽。

气体绝缘输电线路一般根据隧道直埋于地下，基本与地下电缆无差异，对附近的景观无影响。

2.4 气体绝缘输电线路的可靠性以及安全性

气体绝缘输电线路的可靠性与安全性是得到认可的，气体绝缘输电线路的高压导体装在金属外壳之中，其运行不会受到环境的影响。以SF6以及SF6- N2混合气体作为绝缘媒介，同时不会发生老化的情况。金属外壳接地可以利于劳动安全防护，而XLPE电缆的绝缘会慢慢发生老化的情况，同时可能受到外力损坏，内部的故障也会由于爆炸而出现有毒气体，对周围的环境造成破坏。

GIL的漏气只有0.5%的几率，维护的工作量就大幅度的减少了，其寿命可以达到50年以上。GIL采用的是电气封闭系统，高压的导体不暴露，所以雷电不会直接影响到GIL，在GIL 的终端安装避雷的装置就可以降低雷电的冲击。

3 结论

在经过多年的发展，GIL的技术应经更加完善，被广大的推广和应用。在相比较架空线和电缆，GIL具有输送量大、电容小、损耗小、结构模块化、电磁低等优势。而且GIL在设计和维修方面已经形成了固有的标准。GIL的安装方式有很多，在发电和输电等方面都得到了推广和应用。

参考文献

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