气体绝缘高压输电线路_GIL_在我国应用的前景

气体绝缘高压输电线路(GIL)在我国应用的前景众所周知，2020年我国的发电总装机容量将超过16亿千瓦。由于我国的煤、水、风等能源资源与生产力的地区布局很不平衡，决定了必须走大规模集中开发、远距离外送电之路，这需要输电网的保障。我国发展智能电网的独特挑战是保障特大规模、特高电压等级、特大输电能力以及输电网的“清洁、安全、自愈、经济、互动”运行。国家电网公司建设和推进“坚强智能电网”三个阶段中对远距离输电方面强调：应达到国际先进水平的关键技术和装备，同时实现重大突破和广泛应用。气体绝缘高压输电线路GIL 就是长距离输电技术。

目前GIL有三个标准即GB/T22383--2008《额定电压72.5kV及以上的气体绝缘高压输电线路》、IEC61640--1998《额定电压72.5kV及以上气体绝缘高压刚性输电线路》和DL/T978--2005《气体绝缘金属封闭输电线路技术条件》。其中，从第一代六氟化硫气体绝缘介质的(SF6) 输电线路(GIL)到第二代的氮气和六氟化硫(N2/SF6)混合气体绝缘介质的的输电线路(GIL)及第三代压缩空气绝缘介质的输电线路(CAIL)。

GIL与电力电缆相比较能够传输更大容量的电能，可达GW级。GIL与架空输电线路相比较更适用于高压和超高压远距离、大容量的电力传输。另外适用于水力和火力发电厂、超高压变电所出线路或联络线路；特别适用于气候恶劣如严重冰雪灾害地区、环境特殊的地区如群山地带及崇山峻岭。GIL可有效利用有限的空间资源，实现高压超高压大容量电能直接进入城市的地下变电所等负荷中心。GIL对于优化电厂布置、输电线路交叉穿越、地下输电系统的长斜井或竖井敷设、地面高架安装、GIS开关站更新改造和GIS开关站扩容或联络都有广泛的用途。另外，还可以应用在架空线因空间受限制使用之处，如市容要求、官方规定或环境等原因不允许使用架空线的地方，像人口密集的大城市，因此，采用GIL供电也许是一种不错的抉择。GIL特别适用于电站厂房布置在地下的大型水电站高压出线，大型抽水蓄能电站高压出线，核电站主变高压侧与高压配电装置之间的连接，以及高压直流换流站和特高压变电所内高压联络。

GB/T22383--2008中明确讲“GIL的安装和应用场所一是全部或部分直接埋入地下的；二是全部或部分在公众可接近区域的；三是线路较长的(500米及以上)。另外还有是GIS规定的应用场合”，也就是讲GIL主要应用介于架空线路和电力电缆之间的高压超高压输电设备即“输电线路”，同样也是电力工业生产中不可缺少的重要电力装备。因此，GIL是为超长距离、大容量的地下输电线路开发的一种电力装

备。

GIL原理上类似GIS 中同轴放置的管状导体母线，内部充以绝缘气体。虽说GIL与GIS母线相似之处，但是根据不同的应用场所，尤其是在长距离输电时，还是与GIS有许多不同的关键技术，GIL可以选择不同的壁厚、直径和绝缘气体，能够较经济的满足不同要求。

GIL的优点很多，主要是载流量很高，能够允许大容量传输。GIL的另一个重要的优点是电容比高压电缆小的多, 因而即使长距离输电，也不需要无功补偿。因此，GIL安全运行可靠度高，输送容量大，与周边环境友好相处，而且损耗比挤包电缆和架空线路都低。在创建坚强智能电网方面可以集强电输送与信息技术业务于一体。同时对军事战备与大城市的安全均具有特别重要的意义。GIL符合电力系统现场运行维护、安全综合预控方案和现代外观审美要求。由于GIL具有送电能力强、与周边环境友好相处的优点，GIL具有安装、运行维护方便，故障率低，基本不检修等许多优点，在国外已经有超过30年的运行经验，它的设计使用寿命长达50年以上。

GIL的结构如图一示。主要包括轻质金属圆筒外壳、导电体、隔离和支撑绝缘子等。壳内充入气体作为内部绝缘，绝缘气体有第一代的六氟化硫(SF6)气体，第二代的氮气和六氟化硫(N2/SF6)的混合气体以及第三代的干燥洁净压缩空气。GIL的形式有直管段、角度弯管段、T型管段、交叉管段、隔离管段和补偿管段等型式。直管段最大段长10米。弯管段和T形管段按要求在内场预装。在内场可以进行标准化生产和预装，保证加工精度高和很高的可靠性。T形管段是连接分支回路及其他系统元件，如套管、分裂母线、SF6避雷器及电压互感器等。轻质金属外壳具有弹性，弯曲半径可在400米以上，使用弯角组件可任意改变方向。根据现场敷设安装时的要求，使用导轨焊进行对焊拼接，或用法兰连接。

图三550kV分相GIL外形和252kV共相GIL局部剖面图

由于GIL周围的磁通密度远低于同电压等级的电力电缆和架空线路，故GIL外部的电磁场几乎可忽略不计。如图二示。额定电压400kV、额定电流2500A的直埋式GIL和电力电缆的磁通密度分布。若采用电力电缆，在地面上方1米处的磁通密度为200μT。采用GIL仅有5μT，远低于国内外允许公众曝露的磁感应强度限值100μT。

(a) GIL周围磁通密度(b) 电力电缆周围磁通密度

图二400kV、2500A GIL和电力电缆周围的磁通密度分布(μT)

GIL与高压架空及电缆线路比较的优点是具有传输容量特别大，热能和电能损耗很少，节能效果好，无电磁干扰，辐射低，不影响无线通讯，防护性能好，维护量少故障率极低，抗冰雪和地震等灾害能力强，防火性能优良，安全可靠性高，使用寿命长可达半个世纪之久，输电走廊和占地空间小以及可节约大量土地资源等。

轻质的刚性结构金属筒体外壳与同轴导电杆以及盆式绝缘子、干净的绝缘压缩空气组成的环保型绝缘输电线路CAIL是第三代GIL，属全环保型产品，同时，又是智能电网技术中的高新技术电力设备产品。在某些特定的使用环境和条件下，更具有技术和经济的优越性。与常规线路的造价比较有低有高。

GIL在国外已经有超过30年的运行经验，在我国的水电和核电工程中已采用。GIL的设计使用寿命长达50年。我国电力和水电设计研究院认为GIL特别适合在高电压、大容量及走廊困难、自然条件恶劣等地区应用，并将为今后GIL输电线路工程提供设计参考依据。同时认为GIL特别适用于电站厂房布置在地下的大型水电站引出线，以及抽水蓄能电站引出线、核电站和高压换流站、大型变电站站内联络线等。目前在国内尚无长距离输电的经验。