Page 26 - 电力与能源2021年第六期

6 3 4 王若愚, 等: 城市电网超大容量 500kV 地下输电技术经济比较

外绝缘导电层等。城市中 500kV 电缆线路输送 有移动部件, 不存在因磨损而降低寿命的情况。
方案一般采用隧道敷设, 为保证隧道内设备的安 GIL 是电气封闭系统, 内部故障时对外部没有影
全运行以及方便检修与维护工作, 需要在敷设隧 响。高压导体不裸露, 因此雷电过电压不会直接
道内设置对应的附属设施。附属设施主要包含通 冲击 GIL 。
风系统、 消防系统、 动力系统、 照明系统、 排水系 电缆绝缘会逐年老化, 易受机械力破坏, 内部
统、 监控系统、 通信系统等 [ 2 ] 。 故障后常会爆炸燃烧并产生有毒气体, 对邻近相
500kV 超高压电缆的研制工作在国外已经 和附近隧道都有影响, 还会带来人身安全问题。
开展多年, 1975 年日本研发成功了世界上第一条 2.2 环保性
500kV 电缆。我国超高压电力电缆研究起步较 在当前, 人们对输变电设备的电磁影响敏感
晚, 但发展速度很快。电缆市场相对成熟、 竞争度 性增强。对于完全接地的 GIL 系统而言, 其磁场
高、 建设方式灵活多样, 国内 500kV 电缆已有工 强度远小于电缆磁场, 对环境影响很小。 GIL 的

程投运多年。但国内外尚未有双拼乃至多拼 500 “ 环境友好性” 为其在大型城市电网的应用奠定了
kV 电缆在运工程。 良好的基础。
1.2 城市 500kVGIL 输电技术 2.3 设备损耗
GIL 将高压载流导体封闭于金属壳体内, 注 介电损耗以及与负载有关的损耗取决于所使
入绝缘性能远远优于空气的 SF 6 气体, 极大地压 用的绝缘介质, 由于 GIL 采用了气体绝缘技术,
缩了输电线路的空间尺寸, 实现高度紧凑化、 小型 并且内部所使用的绝缘件数量较少, 几乎可以忽
化设计, 成为替代架空输电线路的紧凑型输电解 略不计。与负荷相关的损耗与负荷电流的平方成
决方案 [ 2 ] 。特高压 GIL 主要由外壳、 导体、 绝缘 正比, 并取决于导体的截面积和直径, 由于采用了
子、 伸缩节、 触头系统及微粒捕捉器等部件组成, 大截面的导体, GIL 呈现比充油电缆或交联聚乙
其单元类型可分为直线单元、 补偿单元、 转角单元 烯电缆更低的导体损耗。
和隔离单元等 [ 3 ] 。 随着输送容量增大, GIL 、 架空线和电缆的线
从 20 世纪七八十年代开始, 美国、 日本、 加拿 损都逐渐增大。在相同输送容量下, 架空线的线
大、 法国、 俄 罗 斯、 德 国 等 国 家 都 将 GIL 投 入 应 损最大, 交联电缆的线损次之, GIL 的线损最小。
用, 已经 建 成 实 际 的 高 压 输 电 线 路。 目 前 我 国 在各类型线路输送容量接近的情况下, 从降低线
GIL 多用于水电站、 核电厂及火电厂, 在城区特别 损角度, GIL 的性能最优。
是综合管廊中的应用较少。随着“ 西部大开发” 和 2.4 设备补偿
“ 西电东送” 战略推进, 我国相继启动了一大批大 500kV 长电缆线路( 一般 10km 以上) 的充
型水电站。这些大型工程的选址多位于西部高原 电功率很大, 在两侧 500kV 变电站内为补偿线
地区的深山峡谷中, 远离中、 东部负荷中心, 机组 路充电功率配置的电抗器容量远高于架空线路。
容量巨大, 并且多采用地下厂房布置方式, 送出工 GIL 的充电功率高于架空线路, 为架空线路的 3
程比较困难, 而 GIL 正是解决大型水电站进出线 ~4 倍, 但 远 小 于 大 截 面 电 缆, 约 为 双 拼 2500
的主要方式之一。 mm 截面电缆的1 / 8 , 两侧500kV 变电站内的低
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压电抗器配置容量需求也远小于电缆线路。也就
2 技术性比较
是说, 在进行输电系统设计时若使用 GIL , 其需要
2.1 安全性 的电抗器补偿费用会少很多。
2.5 运行维护
根据国内外多年 GIL 的运行经验得到, GIL
线路的可靠性和安全性均较高。 GIL 的高压导体 GIL 的运行维护主要使用在线监测技术、 定
装在金属外壳内, 运行不受大气和环境的影响, 内 期巡视技术、 设备检修技术等。与电缆输电相比,
部以 SF 6 或 SF 6 -N 2 混合气体作为绝缘介质, 无 GIL 的运维更智能化, GIL 运维情况较为复杂, 靠

老化 问 题。 金 属 外 壳 接 地, 有 利 于 安 全 防 护。 人工 巡 检 不 可 能 完 全 实 时 掌 握 GIL 运 行 工 况。
GIL 年漏气率通常只有 0.1% , 基本不需要检修, 通过建立多个能有效反映 GIL 设备运行情况的
经试验验证其寿命可长达 50 多年。由于 GIL 没 在线监测系统, 将多方监测的数据集成在一起, 对