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气体绝缘金属封闭输电线路及其应用
范建斌1
（中国电力科学研究院，北京 100192）
摘
要： 我国输电线路多经过地理和气象条件复杂的地区，社会经济的发展也使得线路走廊的选择成为一个日益严峻的问题。气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）具有输送容量大、布置灵活、与环境相互影响小以及不受灰尘、湿度和覆冰等外界环境因素影响等优点，适用于恶劣气象环境或廊道选择受限制的电力输送场合。分析比较了GIL与架空线路和常规高压电缆相比所具有的技术优点；介绍了GIL绝缘结构设计步骤、现场模块单元组装方式、结构发生位移时的补偿方法以及绝缘气体气压和密度监测方法；给出了国外主要GIL制造厂商及其产品的应用实例。随着GIL的设计、安装、气体监测技术日趋成熟，可以成为电能输送的一种有效选择方案。
关键词：气体绝缘金属封闭输电线路；架空输电线路；恶劣环境；微粒陷阱；气体密度监测 中图分类号：TM726;TM853
文献标识码：A
文章编号：1004-9649(2008)08-0000-00 0引言
气体绝缘金属封闭输电线路(Gas Insulated Metal Enclosed Transmiion Line,GIL)作为一种新型的输电线路，具有输电容量大、占地少、布置灵活、可靠性高、免维护、寿命长、与环境相互影响小等优点，采用GIL可解决特殊气象环境或特殊地段的输电线路架设问题，通过合
[1-3]理规划和设计，不但可以大大降低系统造价，而且也能提高系统的可靠性。自美国High Voltage Power Corporation公司与美国麻省理工学院成功研制的GIL在1972年投入应用以来，这种新型的输电方式已得到了广泛应用，目前73~1200 kV电压等级的GIL在全世界范 收稿日期：2008-04-23；修回日期：2008-05-29 作者简介：范建斌（1967-），男，山西长治人，博士，高级工程师（教授级），从事输变电设备外绝缘及高压试验技术方面的研究工作。E-mail: fanjb@epri.ac.cn
1 围内投入应用的总长度近200 km。
我国大容量长距离的输电线路大都处于高海拔或气象条件复杂的山区，各种恶劣的天气环境成为威胁我国电网安全的重要因素。2008年初，我国南方出现的大面积长时间雨雪冰冻天气，使架空输电线路由于严重覆冰遭受了巨大损失，据初步统计，仅国家电网公司经营区域内的输电线路累计停运15284条，杆塔损毁十多万基，给人民生活造成了极为严重的影响。输电线路如何抵抗极端天气的影响成为一个迫切需要解决的问题，寻求新的输电方式也成为电力研究和运行部门共同关注的问题。GIL输送容量大，不受灰尘、湿度及覆冰等外界环境因素影响，可靠性高，可以成为替代架空输电线路的一种有效方案。
[4]1 GIL技术优点
1.1 适合远距离大容量输电
与充油电缆和交联聚乙烯（XLPE）电缆相比，由于采用介电常数和空气接近的SF6气体（或SF6混合气体），接地外壳与高压导体的内径比值大于自然常数e，GIL的电容量（C=50~70pF/m）小，仅为相同电压等级充油电缆的1/4。因此，GIL的充电电流低于常规高压电缆，临界传输距离长，即使长距离输电，也不需要无功补偿和冷却系统[5]。
与架空输电线路相比，GIL高压导体和接地外壳截面积大、电阻小、损耗低。例如，同样将1400MW的电力输送至 32km 距离处，架空线路的总损耗为18.56MW，而GIL的总损耗仅为 5.76 MW，还不到架空线路的1/3，当输送距离和容量更大时GIL损耗上的优势更加明显。架空线路、交联聚乙烯（XLPE）电缆、GIL线路的单位长度损耗与额定电流和输送容量的关系如图1所示。
600500400300200100050035010007001500100020001400XLPE 电缆GIL2500额定电流/A1800输送容量/MVA 单位长度损耗/W/m架空输电线路图1 架空输电线路、XLPE电缆和GIL线路损耗比较
Fig.1 Loes comparison of overhead transmiion line, XLPE cable and GIL
1.2与环境相互影响小
由于GIL采用高压导体和接地外壳同轴布置的全封闭式结构，管道内部的SF6气体（或SF6混合气体）间隙和绝缘子（支柱绝缘子和盆式绝缘子）的绝缘性能不受外界环境中各类污秽、雨雪和覆冰的影响，不存在发生污闪和覆冰闪络的可能，可以替代高寒、多雨雪、重污秽地区的架空输电线路。
在对电磁环境要求严格的区域，如机场和计算中心，架空输电线路和常规高压电缆产生的电磁场能对各类电子设备产生干扰，使控制信号出错。而对于GIL，因为中间高压导体上输送的电流与外壳上感应的电流等值反向，外部空间的电磁场几乎可忽略不计。对于额定电压400kV的GIL，当通过的电流为2.5 kA时，在距中间相4m的范围外时，磁感应强度不到2μT，而对于相同电压等级和电流的电缆在此范围的磁感应强度是该值的25倍，架空线路对外产生磁感应强度数值与电缆相当。此外，采用直埋或隧道安装的GIL，与架空线路相比，对周围景观影响小，适用于自然和人文景观需要保护的地区。
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………………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………..4 结语
与架空输电线路相比，GIL具有占地空间小、受大气环境影响小、对外不产生电磁干扰的优势；而同常规高压电缆相比，GIL又具有输送容量大、损耗小、无绝缘老化、适用用于垂直落差大场合的优势。随着电力系统对输电线路可靠性要求的提高，布置灵活的GIL可以替代架空输电线路，成为一种在极端气象环境下或廊道空间受限情况下安全可靠的电能输送方式。
经过近40a的发展，GIL的设计、安装、气体监测技术日趋成熟，在全世界范围内得到了广泛的应用，近年来在我国也有成功应用的例子。随着我国电网建设的迅速发展，可以预见在西电东送途径地理和气象环境复杂的区域，这种新型的输电方式的应用将会越来越受到重视。
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（责任编辑
张重实）
Gas insulated metal enclosed transmiion line (GIL)
and its application
FAN Jian-bin
(China Electric Power Research Institute，Beijing 100192，China) Abstract: Transmiion lines always pa through areas with complex geographical and meteorological conditions in China, and the corridor is more and more difficult to choose with the development of society and economy.Gas Insulated Metal Enclosed Transmiion Line (GIL) with the merit of bulk power transmiion, flexible layout, low impact on or of environment, can be used in those situations which the ambient conditions such as pollution, ice accretion etc.are very serious or the corridor is limited.Firstly, the advantages of the GIL, compared with overhead transmiion line and conventional high voltage electric cable, are introduced and analyzed.Then the methods of dielectric design, on-site aembly of the modules, compensation of structure displacement and insulated gas preure and density monitoring method are introduced.Lastly, the foreign GIL manufactures and their products applications are presented.With the maturene of technology on design, installation and gas-monitoring, GIL could be an effective selection scheme of power transmiion.Key words: gas insulated metal enclosed transmiion line; overhead power transmiion line; severe environmental; particle trap; gas density monitoring.
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