刚性气体绝缘输电线路_GIL_市场与技术探讨_王晋根

刚性气体绝缘输电线路（GIL），以前也称为气体绝缘管道电缆（GIC），尽管从分类角度看是属于电线电缆行业，但从结构和工艺看与传统的电缆完全不一样，而与高压开关行业的GIS母线技术和发电机端金属封闭母线有着类似的结构和工艺，GIS母线也可以说是一种特殊的GIL，因此GIL的IEC标准和国标都是由高压开关标委会起草的，并负责专业归口管理。GIL的市场也引起高压开关行业的关心和重视，本文就GIL的市场和技术方向谈一点看法。

电力电缆的绝缘介质性能比较

油纸绝缘是电力电缆的传统绝缘介质，但老化特性不好，散热差，不宜于敷设高落差大容量场合，且介质损耗因素差，防水性能差，维护复杂，是正在淘汰的产品。目前中高压电缆中交联聚乙烯电缆使用量大，但发展到超特高压有困难，其绝缘老化特性一直受到电力部门的怀疑。最近气体绝缘型电缆受到人们关注，SF6气体绝缘性能好，3个大气压的绝缘强度相当于矿物油绝缘强度，一个大气压的SF6气体绝缘强度相当于一个大气压空气的3倍。5个大气压的SF6气体绝缘强度，如果压缩空气要达到这个绝缘强度，则压缩空气气压要达到20个大气压以上，电缆管道要用较高压力容器制造技术。因此国际上“气体绝缘输电线路”采用介质的趋势是SF6或SF6＋N2的混合气体。

特高压输电与GIL/GIS

自上世纪六十年代起，随着国际上电网装机容量迅速增加，大容量水电站开发，城市电网负荷密度快速提升，各国着力研究提升输电电压（包括特高压），以实现大范围电网互联及远距离大容量输电。

前苏联于1985年建成了埃基巴斯图至库斯塔奈1150kV约近千公里特高压输电线，运行五年后，因苏联解体及经济等因素影响而降到500kV运行。日本拟建福岛-柏崎至东京的1050kV三相特高压输电线路，设备已经全电压大电流考核，已建426km线路，目前仍降压至500kV运行。

美国于1974年就建成1000kV至1500kV三相特高压试验线段，技术已趋成熟，由于环保方面原因一直没有建特高压正式线路。

意大利已建过1050kV特高压试验线段，但没有建正式线路。

中国于2008年底建成了晋东南-南阳至荆门600多km的1050kV特高压工业性试验线路，成功运行至今。

近几十年，许多国家在特高压领域做了大量工作，但一些国家至今没有实施，其主要原因如下：1．世界电网容量还不够大，大范围电网联网还不迫切；

2．为避开超特高压输电，电源分布建设，离负荷点近；

3．特高压敞开式变电站及架空线的高强度低频电磁波辐射，对生物生理功能有较大影响，但一直没有很好解决。

当年俄罗斯对已建特高压敞开式变电站，巡视走廊电场强度控制在5kV/m，变电站其他地方为每

王晋根

刚性气体绝缘输电线路（ＧＩＬ）市场与技术探讨

米15kV～20kV，架空线经过人口稠密地区控制在12kV至15kV。日本拟控制在3kV/m。现在中国特高压变电站均采用GIS及HGIS，而线路仍采用架空线，但如用GIL因极少电磁辐射就可完满解决。

目前国际上为了提高电网的效益对大电网互联有积极性，中国迫切要求解决西电东送及区域电网联网，需发展交直流特高压输电。俄罗斯有兴趣与中国联网，西欧要与东欧、北非联网，也要采用特高压输电。其他国家如美国、日本也有能力发展特高压输电，而特高压输电，解决电磁辐射环境问题，最好办法是采用GIS和GIL。

GIL的技术特点和交联聚乙烯电缆的比较

GIL（SF6）已经发展到特高压（1200kV）水平，这种输电线路是唯一可以在自然冷却条件下传输特大容量电力（一回输400万千瓦以上）的线路，GIL 有如下一些技术特点：

1)介质损耗因素极低，导体截面容易做大，因此可以在特高压传输特大容量电力；

2)对电磁干扰有较好屏蔽作用；

3)电容电流小，可以长距离输送电力；

4)可用于高落差敷设安装；

5)防火性能优良；

6)运行维护简单。

由于有以上优点，目前GIL技术开发比较快，在超特高压领域，345kV、400kV、500kV及800kV 均已开发成功并已投入商业运行，1200kV GIL已在美国投运。Waltzmill早在1986年已完成高电场热循环长期运行试验，其雷电冲击绝缘水平约2175kV，刚性结构，内外导体均为铝管，SF6气体压力0.45Mpa，内导体直径279mm，外导体为皱纹铝管，其内径为711mm。因此从目前技术进展看，国外一些大电气公司制造特高压GIL已无技术困难，GIL的运行可靠性已被证实。中国GIS生产厂也应研发生产GIL。

目前超高压电缆中，油纸绝缘是淘汰产品，目前用的比较多的是交联聚乙稀电缆和GIL。500kV 交联聚乙稀电缆于上世纪九十年代开发成功，刚开始价格比GIL低，所以使用还比较多，但相比GIL，损耗大，载流能力低，电容电流高，难以送得更远。且随着GIL生产技术进步，其技术经济指标日益上升，近来GIL市场逐步上升。下面举一个金沙江溪洛渡水电站例子来说明。

而GIL500kV，800m2截面额定电流4500A，显著高于聚乙稀电缆相同截面载流（1250A）。GIL已成功开发8000A规格，聚乙稀电缆截面做大后，制造、运输、安装都很困难，在这方面GIL有明显优势。

目前GIL的单相米价格已从6～7万元降到2万元。

从上表可以看出，GIL总价仅为XLPE乙稀电缆的61%，加上运行损耗低，维护方便，因此用户更喜欢选择GIL。

核电站也有加快采用GIL的意向。最近核电设计归口部门介绍，今后核电主变（TA）至GIS开关站（TB）之间的500kV导体将采用GIL。其理由为：采用架空输电线受外部环境影响大，运行可靠性大大低于GIL，虽然GIL投资费用高，但占地面积小，布置灵活，运行可靠，维护方便，具有架空输电线不可比拟的优越性。

目前，超特高压GIL技术有下面一些问题尚需要完善：

1)采用三维电场计算技术，优化绝缘支撑件设计，改进材料工艺及金属嵌件，提高绝缘性能；

2)提高绝缘气体净化技术及改进金属粒陷阱捕获装置设计；

3)完善内导体及外导体内表面优良光洁度处理技术；