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550kV气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)

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成果主要完成人

徐家忠、亓云国、齐印国、张子琛、夏月明、王金鑫、张光义、李海波

项目概况

1、主要简介 GIL是一种采用金属导电杆输电并将其封闭于接地的金属外壳中,采用压力气体绝缘的一种输电线路。与架空线和电力电缆相比,GIL的优势包括:(1)输送容量大,分布电容小,即使长距离输电也不需无功补偿。(2)占地紧凑而且环境影响小,可采用隧道或地埋方式。(3)损耗低,其中电介质损耗可以忽略不计,整体结构散热效果好。(4)低电磁场,GIL 外部电磁场可以忽略不计。(5)高安全性,即使 GIL内部发生绝缘故障,故障电弧会被限制在壳内不会影响外部,气体绝缘介质无固体绝缘老化和破坏问题。 设计开发 550kV GIL,需考虑其大容量传输、长距离输电、安装布置紧凑、长期安全运行以及隧道 内低损耗、高气密性等因素;对 GIL 产品的最大外形尺寸、绝缘件连接方式、触头连接方式、壳体热 胀冷缩解决方案等进行计算、软件分析;对 550kV GIL 管线的电气绝缘性能、5g 运输强度性能、抵消 共振性能以及整体柔性等性能进行研究。对于柔性性能首次通过 15000 次滑动触头试验来进行验证考 核,最终研发出适用于电压 550kV、额定电流 4000A/5000A 的气体绝缘金属输电线路。 该项目申请授权专利11项。该项目主要技术特点有:壳体采用螺旋焊接形式和柔性设计设备并进行计算,大大减少了工程对接面数量,填补国内 GIL 工程应用壳体缺陷空白;采用新型触头设计,避免因地震、地形沉降等工程特点产生的径向位移而影响设备正常运行,该大角度调节范围触头达到国际领先水平;采用双密封圈 结构,同时采用的O型圈通过老化实验,满足长期带电工况;研制的新型三支柱绝缘子,能够避免内 部闪络,填补了国内该类型绝缘子空白;采用微粒捕捉器技术对 GIL 设备内导电颗粒进行吸附清除,避免闪络现象的发生,保证设备的可靠稳定运行。 2、主要创新点 研发了 18 米螺旋焊接壳体,为目前世界同类产品单根母线最大长度,减 少了工程对接面数量,从而降低了漏气率,提高了装配效率,优化设计了柔性管廊设备,满 足了隧道复杂工程需求。研发了新型滑动触头,实现了导体与触头轴线 2.5°夹角可调,触头 径向调整量 30mm,可避免因地震、地形沉降等产生的径向位移。设计中普通触头补偿距离为±40mm,在伸缩节部位设计专用滑动触头,加大补偿距离到±60mm。 GIL 的外壳采用高强度耐腐的铝合金外壳,经盐雾试验,GIL在盐雾下的长期运行几乎没有影响,提高了产品使用寿命,保障了电网的可靠运行;绝缘子密封在铝壳体内部,可以保证 GIL 在长期运行中避免光照等对绝缘件的老化腐蚀,确保了产品运行可靠性。 设计开发了 550kV GIL 用盆式绝缘子,通过改变触头系统屏蔽罩的轮廓 来降低场强。在绝缘子内部增设环状接地屏蔽电极,浇铸于环氧体内部的接地电极能够进行 场强控制。