輸電線路中氣體絕緣技術的應用

魏小賓

摘 要：作為一種較為先進的輸電線路鋪設方式，氣體絕緣輸電線路主要采取了氣體不導電的特性，通過封閉的金屬管道來實現(xiàn)導電，能在一定的環(huán)境內(nèi)實現(xiàn)大容量輸電，占地面積小，輸電效率高，是十分有發(fā)展前景的輸電方式。文章主要介紹了GIL輸電設備的發(fā)展現(xiàn)狀，結合相關國際國內(nèi)的標準，對GIL輸電線路的架設、發(fā)展模式進行了探討，在結合了大量GIL輸電線路的實際施工經(jīng)驗的前提下，總結出了一套高效的發(fā)展方式，希望能夠得到廣大電力部門與施工企業(yè)的采納與認可。

關鍵詞：氣體絕緣輸電線路；安裝標準；高校發(fā)展

所謂的氣體絕緣輸電線路，簡稱GIL，是上個世紀60年代中期出現(xiàn)的一種新的電力線路架設方式。該方案主要采用了基于SF6絕緣母線的傳導模式，將適量的氮氣導入到電力傳輸管線當中，實現(xiàn)較遠范圍內(nèi)的高壓輸電。與傳統(tǒng)的高壓輸電線路相比，GIL輸電網(wǎng)絡具有明顯的優(yōu)點，自身老化較慢，電力傳輸過程中的損耗較低，并且線路鋪設單位資金較低，是十分高效并且安全的電力傳輸方式，能廣泛運用到大容量長距離輸電線路的架設當中。

上個世界60年代左右，隨著西方電力基礎設施建設的大幅度推進，研究人員開創(chuàng)了GIL輸電這種全新的輸電技術。最開始的GIL輸電線路主要被用于地下輸電線路的鋪設工程當中，希望能在一定程度環(huán)節(jié)架空輸電線路搭建的壓力。德國是第一次將GIL輸電應用到實際施工中的國家，在Wehr抽水蓄能電站的電路傳輸當中，采用了大量的GIL輸電線路，在山體隧道內(nèi)實現(xiàn)了電力傳輸。

在西方國家的統(tǒng)計數(shù)據(jù)當中，截至2004年，世界范圍內(nèi)的GIL氣體絕緣輸電線路總長接近200公里，承擔了十分重要的電力傳輸任務。

1 氣體絕緣技術在輸電線中的安裝方式

在一般的GIL電力線路當中，管線一共有三種主要的鋪設方法，分為隧道安裝、直埋敷設以及戶外架設。

1.1 隧道安裝架設方案

本方案的重點在于隧道的建立。在鋪設電力線路之前，用鋼支架搭建起大型線路支撐設備，在施工現(xiàn)場將所有的鋼結構部件焊接起來，確保整體架構的穩(wěn)定，此方案在豎井當中使用較多，在結合了GIL輸電線路的優(yōu)勢之后，往往比普通的輸電電纜更加高效。在任何尺寸的施工環(huán)境中都能得到廣泛的運用，并且不需要復雜的施工工序。據(jù)資料記載，世界上最高的GIL豎井由美國人建造。

1.2 直埋敷設架設方案

直埋敷設，顧名思義本架設方案不需要搭建支架，由于當前的管線都采取鋁合金外殼材質(zhì)，為了提升管線的抗沖擊能力，施工單位在管線外層涂上一層瀝青玻玻璃，然后再覆蓋一層以橡膠為主的保護材料。該方案施工簡便，構造簡單，但是投入使用之后需要進行不間斷的監(jiān)控，雖然滿足了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定，卻需要投入大量的管理人員，有時起到的卻是得不償失的效果。

1.3 戶外架設方案

與隧道安裝方案相同，戶外架設也需要使用到大量的鋼支架，以實現(xiàn)管線高度的隨意設定。不同段的管線之間要保證緊密的鏈接，確保不出現(xiàn)漏氣的狀況。

2 輸電線路氣體絕緣技術的特點

在架空線路輸電當中，所采用到的輸電原理與GIL輸電有一定的相似性，并且兩者的工作效果都要高于傳統(tǒng)的電纜線路。由此可見GIL輸電的優(yōu)點所在。

2.1 能一次性輸送較大容量的電力資源

在人類當前的GIL輸電技術能做到的范圍內(nèi)，能實現(xiàn)最大4000MW的輸電功率，在此功率下，電流達到了8000A這個驚人的數(shù)字。為了不讓施工線路出現(xiàn)安全隱患，相關技術人員提供了種類眾多的線路直徑，確保能保持較為穩(wěn)定的電力傳輸。

由于傳統(tǒng)的電纜輸電方式已經(jīng)達到了技術瓶頸，因此研究人員轉(zhuǎn)向了其他的傳輸領域。由于GIL線路有較高的傳輸質(zhì)量，在保持較小電阻的同時避免了產(chǎn)生過大的熱量，因此能勝任長時間的電力傳輸工作。并且由于GIL線路電容較大，在長距離輸電當中也不需要搭建冷卻系統(tǒng)，能極大地降低整個傳輸線路的資金消耗。據(jù)有關專家預計，在100公里的傳輸范圍以內(nèi)，GIL線路比其他傳輸方式都要更加經(jīng)濟，并且傳輸損耗比較低，可以長時間使用。

2.2 構建起模塊化程度較高的部件體系

在GIL輸電線路當中，整個線路被分成了幾個不同的模塊，一般由伸縮接頭、角形單元、直線單元以及隔離單元這四個部分構成。通過高度模塊化線路的搭建方式，不僅能有效提升研究人員設計工作的效率，還能進一步提升整個電力傳輸?shù)馁|(zhì)量。例如在直線單元的設計工作當中，一些設計單位直接采用鋁合金材質(zhì)，通過可以自由滑動的觸點來保證整體結構的穩(wěn)定，避免由于過熱導致的膨脹而使整個結構失去工作能力。在這樣的模塊化工作理念當中，直線單元的長度可以達到驚人的一公里之長，極大地提升了線路鋪設的效率與質(zhì)量。并且由于是模塊化的生產(chǎn)方式，整體元器件質(zhì)量得到了保證，在不同的地理環(huán)境當中也能保持較高的靈活度。

2.3 不破壞周圍的生態(tài)環(huán)境

在GIL電力線路的工作當中，由于外殼屬于電的良導體，因此在工作的過程中會產(chǎn)生一定大小的反向電流，抵消正向磁場，使整體磁場趨近于零，能保持良好的磁場屏蔽效果。在一些特殊的工作環(huán)境當中，對周邊電磁場有較為嚴格的要求，因此能大范圍地使用GIL線路鋪設方案。圖1就詳細展示了400kV，2500A工作環(huán)境下GIL線路與傳統(tǒng)電纜線路之間的磁場差異，充分證實了GIL線路高效的電磁屏蔽性能。

圖1 GIL和電纜周圍的磁通密度分布

由于GIL輸電線路往往安裝在特定的隧道當中，對周圍原有環(huán)境的影響不大，因此在對環(huán)境有特殊要求的電力傳輸當中能得到廣泛的運用。由于GIL輸電線路主要采用的是鋁合金材料，因此有較高的穩(wěn)定性，在產(chǎn)生大電流的時候也不會出現(xiàn)爆炸的情況。

2.4 較高的安全性與穩(wěn)定性

由于特殊的電器傳導方式，GIL線路的安全性與穩(wěn)定性往往能得到有效保證。由于GIL線路的電力傳導裝置直接安裝在厚實的金屬外殼當中，因此外界環(huán)境對電力傳輸?shù)挠绊懯鞘钟邢薜?。當前的GIL線路主要用混合氣體來起到絕緣作用，只要氣體不泄露，就不需要面臨設備老化的問題。并且只需要將線路的金屬外殼接地，就能保證不出現(xiàn)靜電引起的爆炸，威脅設備的正常運行。在傳統(tǒng)的電纜輸電當中，由于電纜采用交聯(lián)聚乙烯材質(zhì)，在外部壓力過大的時候往往會產(chǎn)生大量的裂縫，進而威脅到整個輸電網(wǎng)絡的正常運行，甚至對員工的生命安全構成一定的威脅。GIL輸電系統(tǒng)的安全性有目共睹，應當在我國接下來的電力線路施工當中得到大范圍的推廣使用。

3 結束語

隨著我國電力線路建設的大規(guī)模開展，越來越多的線路鋪設方式出現(xiàn)在了我們眼前，在長達40年的發(fā)展歷史當中，GIL線路鋪設技術得到了長足的進步，甚至超越了上世紀八九十年代流行的架空線路鋪設方式。GIL線路在保證了較高輸送容量的同時，有效解決了電力輸送的損耗問題，并且對周邊環(huán)境的要求較低，是十分有發(fā)展前景的電力輸送方式。

參考文獻

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