气体绝缘输电线路

Maximum power, minimum impact

以最小的影响实现最大电力供应

气体绝缘输电线路 (GIL) 是架空线路的安全而灵活的替代方案,输送相同的电力时,占据的空间要小得多。由于 GIL 几乎不影响环境景观,并且由于电磁辐射很小,还可以在紧靠建筑物甚至在建筑物内部使用,因此,GIL 适合十分广泛的应用。它们适合在地下延续架空线路,将电站连接到电力网,或者以节省空间的方式将大型工厂连接到公共电网。

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强有力的替代方案

用来实现最高性能的成熟技术

能源系统正在发生转变。以前,电力是在需要的位置产生的;现在,采用可再生能源的大规模发电意味着常常需要根据具体要求,将电力输送很长距离。输送过程必须保持尽可能低的电力损耗,且需要很大技术投入。由于建设更多的新架空线路需要大量空间且受到公众反对,电力公司正将重点向替代输电解决方案转移。 

气体绝缘输电线路的优点

气体绝缘输电线路 (GIL) 的技术可靠性已在数十年的应用中得到证明:除具有极高传输性能外,即使在发生故障时,也具有出色的运行安全性。对人员和周围资源的影响基本上可以排除。这意味着,GIL 系统也可在现有隧道或者建筑物内部或附近使用。

 

气体绝缘输电线路由两个同轴铝管组成。内导体位于树脂浇注绝缘子上,这些绝缘子在外护套内围绕中心的内导体。浇注树脂是从一个稳定的铝管成型的,这可确保系统具有坚实的机械和电气密封。为了满足最新的环境与技术要求,GIL 系统充有一种混合绝缘气体,其主要成分为氮气和比例较小的 SF₆(六氟化硫)气体。

 

管由抗腐蚀的铝合金制成,如果直接敷设在地下,则提供有附加涂层。由于具有模块化设计,这些管可组合为任意长度。典型的 GIL 系统具有最长 1 公里的模块化长度。为满足具体要求,可将这些电缆段的长度加倍,从而产生很长的线路,但不会影响系统可用性。GIL 系统的性能特性可在最大半径为 400 米范围内展现出平稳的曲线,甚至在涉及任意角度的方向改变(无论角度多么尖锐)的情况下也是如此。该系统包含机械膨胀元件,可对机械负荷进行安全缓冲。

 

GIL 是一种可靠解决方案:气体绝缘会产生一种类似于架空线的物理特性,即,从运行角度来看,这两种系统可非常好地加以组合。GIL 系统与架空线路之间的接口处不需要使用昂贵的设备。系统运行寿命长(40 年或更长),提高了成本效益。由于 GIL 系统的导体截面积较大,电气损耗保持在相对较低的水平。

  • 低损耗
    GIL 的电阻损耗低于电缆或架空线的损耗。GIL 的介电损耗可以忽略,这有助于降低运行成本。由于外径较大,散热情况优于电缆。采用 GIL,通常无需非常完善的冷却系统。
  • 无需电气补偿
    GIL 的电容较低,仅当系统长度超过大约 70 公里时,才需要使用相位角补偿装置。
  • 低磁场强度
    相电流在外壳内可诱导出几乎完全相同的反向电流。这意味着 GIL 外部的磁场可以忽略。即使在 EMC 敏感区域中(例如,在靠近住宅区或医院的地方),通常也不需要采取特殊屏蔽。
  • 更高安全性
    即使内部绝缘失效,内部电弧也将安全封闭在外壳内部。电弧不会影响人员或系统的其它部分。GIL 系统不易燃,不会促进火灾载荷。结果是,人员和环境都受到最佳保护。 
  • 高可靠性
    GIL 技术已在 40 多年的运行实践中证明了自身可靠性,迄今未知没有发生过故障。
  • 不会老化
    GIL 绝缘系统不易发生电气老化或热老化。GIL 系统几乎是免维护的。
  • 使用方式与架空线路相同
    GIL 系统是架空线路的理想补充。GIL 提供了较高输电能力,可在地下对架空线路加以延续;每相采用一根 GIL 管,最大限度降低了空间占用。GIL 可实现自动重合闸,不需要对电网的运行和保护方案进行重大改变。 
  • 免维护的设计
    优异的物理特性和优质材料使其成为一种几乎免维护的产品。日常维护仅限于外部检查,检查期间,线路可保持正常运行。

满足全部要求

根据具体需求,可通过各种连接方式来安装气体绝缘输电线路。对于涉及很多方向改变的较短距离,通常用法兰将各部件连接在一起,例如,可在变电站中使用或连接到更长的线路。如果 GIL 直接敷设在地下,则需要采用一种带额外涂层的焊接、无法兰系统,针对腐蚀为 GIL 管和接头提供保护。

 

西门子是唯一的采用全自动轨道焊接来产生全气密性焊缝的供应商。另外,每个焊缝都用超声波方法单独进行测试。这种焊接管线的特点是机械稳定性很高,并且也适合采用最大 400 米的弯曲半径进行敷设。这种连接技术的安装时间较短,可确保能够以合理成本来安装大规模项目的系统。

多用途应用和敷设方法

由于具有独特的性能特性,GIL 系统已在世界各地广泛采用,用于完成布线复杂的大功率输电任务。GIL 设施已通过所有想象得到的布局加以实现:电气竖井的垂直距离可达 200 米以上,线路可以克服很陡的斜坡,在地面上和地面下穿越周围的建筑物,平稳跟随蜿蜒曲折的路线而无需使用转角件。

输送三相和直流电力

数十年以来,气体绝缘输电线路已在三相电力的输送中证明了自身价值。早在 1975 年,西门子就在德国黑森林的韦尔抽水蓄能电站的一个隧道中安装了 GIL。30 年后进行的检查显示,虽然经过如此漫长的时间,所有部件仍处于最佳状态。

采用 GIL 来进行高压直流输电,得到的将是长运行寿命、高输电能力以及该系统所提供的运行优势。西门子目前正在与多个大学进行合作,研究必要的解决方案。

气体绝缘输电线路的应用领域

由于输电能力高,空间要求低,与气体绝缘输电线路相关的电磁影响很小,因而 GIL 的应用领域各种各样。

敷设方法一览

气体绝缘输电线路一览

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成功案例

GIL 成功案例

气体绝缘输电线路 (GIL) 是架空线路和高压电缆的理想替代方案。西门子提供了用于实现高效和面向将来的 GIL 系统敷设的全面产品线,长期以来已成功实施众多 GIL 项目

将新的 Paulaner 酿酒厂与电力网相连

Stadtwerke München (SWM) | 慕尼黑-朗格韦德,德国 | 隧道安装   Stadtwerke München 的主要优点是具有出色的电磁兼容性,运行安全,无火灾风险,可靠性很高。该 420 kV GIL 系统还具有很高输电能力,即,将近 500 米长的线路具有 2x 2300 MVA 的极高视在功率,而与电缆解决方案相比,空间要求要低得多。该焊接结构还允许 400 米的曲线半径,以便能够根据建筑物的结构要求来改动 GIL 系统。

中国最强大的 GIL 系统之一

中国长江三峡集团公司 | 溪洛渡,中国 | 垂直安装   中国三峡集团公司需要一个线路长度为 12750 的垂直 GIL,用于实现其水力发电厂的电力输送。该 GIL 具有最高 7x 4280 MVA 的输电能力,与传统高压电缆系统相比,节省了大量空间。GIL 是使用轨道焊接技术安装的。GIL 在电气竖井所有区域中的安装都符合云南地区严格的防地震要求。在此情况下,选择 GIL 技术的一个决定因素还在于其火灾安全性以及它不会给操作人员或工厂的其它部分带来风险这一事实。

法兰克福机场的高压输电线路

Amprion 有限公司 | 法兰克福/美因河,德国 | 埋设线路   为了在法兰克福机场的地下延续一条高压架空线路,Amprion 有限公司需要一种采用最小电缆沟宽度且考虑所提供的有限空间的地下解决方案。该解决方案是直接埋于地下、线路长度为 5400 米的 GIL,是第一条不采用隧道系统完成的地下输电线路。该气体绝缘解决方案远远超出所需的 2x 2000 MVA 输电能力。该解决方案最佳利用了可用空间。

创新角

发展中的创新技术

气体绝缘输电线路已在数十年时间里证明了自身价值。即使如此,西门子工程师和大学科学家们都在埋头研究以改进该技术,使其更加高效、价格更合理且更加环境友好。

环保型解决方案

使用 GIL 实现完美连接

在架空线路和地下电缆不足以满足要求的情况下,气体绝缘输电线路 (GIL) 将是正确之选。西门子将通过全面的产品线以及在产品设计、工程与项目管理领域中的数十年经验,在项目的规划与执行方面为您提供支持。

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