【摘要】近些年我国经济的发展速度越来越快，各项基础设施的建设也更加完善，其中，特高压交流GIL输电技术对我国的电力发展来说，就有非常重要的作用，为人们的生产生活提供了电力保障。特高压交流GIL输电技术是新时期下解决我国能源分布不平衡、电力负荷不平衡的重要措施，在实际中，为了确保特高压交流GIL输电线路的安全、稳定运行，必须对其特点进行深入分析，并在此基础上，加强对特高压交流GIL输电技术的控制，下面对此进行分析。
【关键词】特高压；交流GIL输电技术；绝缘设计；通流能力
一、特高压GIL关键技术分析
（一）绝缘设计
（1）间隙设计原则：GIL气体间隙设计涉及外壳内径D和导电杆外径d的配合选取。GIL是同轴圆柱结构，内电场属于稍不均匀场，电场不均匀系数约为1.7，特高压开关设备的绝缘设计主要取决于雷电冲击耐受电压，需进行雷电耐压下的场强控制。
采用SF6绝缘的GIL工作气压范围为0.4-0.5MPa，间隙设计场强为21.2-23.2kV/mm；同时为防止导电微粒的运动，在长期运行电压下，须使GIL外壳内表面的电场强度小于1kV/mm。此外，设计GIL时，外壳内径和导电杆外径的比D/d一般设计为e，这是理论上的最佳比值。根据上述场强控制原则对GIL中SF6间隙进行绝缘设计，图1为满足场强控制要求的GIL尺寸范围。
图1 GIL绝缘设计的导电杆和外壳尺寸范围
（2）绝缘子设计原则：按照结构型式和作用区分，GIL主要有盆式绝缘子和三支柱绝缘子(固定支撑或滑动支撑2种)。因GIL绝缘子完全内置于外壳，其沿面闪络电压显著低于SF6间隙放电电压，是GIL绝缘的薄弱环节，需对其在雷电耐压下的场强进行控制。
（二）通流设计
GIL的通流设计主要受导体和外壳的允许温升制约，需在考虑不同敷设方式及环境因素的条件下进行温升校核，从而保证GIL的安全稳定运行。GIL的通流发热主要是中心导体引起，控制温升的关键是合理的导体连接方式。（1）导体电联结设计：导体电联结方式有焊接和插接2种，特高压GIL采用滑动触头插接方式，允许一定的轴向伸缩和角度偏转，可有效补偿热胀冷缩、零部件误差和安装误差，典型的导体电联结设计。（2）通流温升校核：参考GB/T11022的相关规定，从偏严角度出发，导体最高允许温度为90℃，外壳长期运行最高允许温度为40℃。当环境温度20℃时，额定电流8000A,气压0.5MPa的纯SF6绝缘特高压GIL通流的温度场仿真结果如图2所示。
图2 1000KV GIL温度分布仿真结果
结果表明，GIL管道内部温度带呈现水平分布，具有近似的轴对称性；导体最高温度87℃，外壳最高温度30℃，均符合标准规定，可见特高压GIL的通流设计满足要求。
（三）SF6/N2混合气体方案
目前，GIL主要采用SF6气体绝缘，但SF6气体的温室效应严重，被国际上列为限制排放的气体，对于特高压GIL，每km气室使用的SF6近19t,环保压力巨大。近年来，为减少SF6用量，SF6/N2混合气体在GIL中实现了产品化和工程应用。瑞士日内瓦机场GIL是第一条采用混合气体绝缘和现场组装技术的220kV GIL,线路，SF6/N2的混合比(体积比)为20%:80%，充气压力为0.7MPa。
（四）环保GIL发展
除SF6混合气体外，美国3M公司开发出C4F7N，绝缘强度为SF6的2倍，全球变暖系数(GWP)小于SF6的10%, GE公司提出了g3气体，即C4F7N/CO2环保混合气体，C4F7N含量为5%-10%，应用于420kV GIL,(设备气压为0.9MPa)并取得了工程应用，为研制更高电压等级的GIL奠定了基础。
中国电科院牵头承担了2017年国家重点研发计划项目“环保型管道输电关键技术”，拟采用C4F7N与N2或CO2等的环保混合气体，GWP降为SF6的5%，攻克环保气体应用GIL的各项关键技术，研制特高压环保GIL标准单元样机，将取得良好的环保效应，并带动电气设备的环保化升级换代。
二、特高压GIL结构和技术参数
（一）整体结构
特高压GIL采用标准化单元设计，由导体、外壳、绝缘子、电联结触头、伸缩节、微粒陷阱等基本组部件构成。标准直线单元的长度通常为1218m,内充SF6气体绝缘，中间采用固定和滑动三支柱绝缘子支撑，两端采用完全内置的盆式绝缘子密封，绝缘子位置安装微粒陷阱。
（二）关键组部件
我国的平高集团、西开电气和新东北电气公司均研制出特高压GIL用内置式盆式绝缘子、固定和滑动三支柱绝缘子、微粒陷阱、长隔断管道螺旋焊管外壳等关键组部件，装配成功特高压GIL标准管道单元产品。
（三）技术参数
根据特高压GIL总体设计方案和技术条件，将关键组部件装配形成了单相的特高压GIL标准管道单元，包括直线单元和转角单元。参考现有GIL标准，开展了特高压GIL的绝缘、温升、局放、密封、压力、短时耐受电流、峰值耐受电流等全套型式试验，3个厂家的特高压GIL产品均顺利通过了型式试验考核。
三、特高压交流输电的应用
我国正处于工业化和城镇化快速发展时期，为带动工业发展，特高压输电技术在很多电网改造与输电工程中都有广泛应用。如一些城市间的电网设置过程中，会出现地域差异造成的负载不匀，导致变电站电压不稳，地区供电不平衡的问题。特高压输电技术的引入，改善电网结构，平衡负载，采用1000kV特高压输电线代替50kV输电线，是电流输送平稳又高效。同时特高压输电线占地面积少，在线路布置方面节省了成本，而且可以广泛输送电流，减少了由于地理距离过大一些城市供电不足的困难。为了更好地优化资源配置，有效使用自然资源，国家启动“西电东输”战略工程，合理使用云、贵、川三省水利资源，缓解了西部地区供电压力。而特高压交流输电技术在其中起到了非常重要的作用。
四、结束语
总而言之，伴随着社会各界对电力资源需求量的快速增长，特高压交流GIL输电线路建设数量也越来越多，在实际中，为了确保特高压交流GIL输电线路可以安全、稳定、持续的运行，必须进一步加强对特高压交流GIL输电线路技术的研究，从而全面促进特高压交流GIL输电线路的现代化发展。
参考文献:
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论文作者:段旭东
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/3
标签：特高压论文; 绝缘子论文; 气体论文; 通流论文; 外壳论文; 导体论文; 场强论文; 《电力设备》2018年第20期论文;