特高壓交流GIL關(guān)鍵技術(shù)及其具體運用,電力論文

特高壓交流GIL關(guān)鍵技術(shù)及其具體運用,電力論文內(nèi)容摘要：本文對特高壓溝通GIL輸電技術(shù)所具有的的特點進行了梳理總結(jié)，然后又具體的講述了特高壓溝通GIL的幾種關(guān)鍵技術(shù)，再分析解釋了特高壓GIL構(gòu)造和技術(shù)參數(shù)，最后將該技術(shù)在蘇通GIL工程項目建設(shè)中的成功應(yīng)用進行了總結(jié)和回首。本文關(guān)鍵詞語：特高壓;氣體絕緣輸電線路;絕緣設(shè)計;通流能力;1特高壓溝通GIL輸電技術(shù)主要特點(1〕特高壓溝通輸電經(jīng)過中能夠存在落點，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)傳輸功能，能夠根據(jù)電源分布、負(fù)荷布點、輸送電力、電力交換等電力運營的需求來構(gòu)成國家特高壓骨干網(wǎng)架。特高壓溝通電網(wǎng)在電力運營業(yè)務(wù)中所具備的優(yōu)勢在于，其具備強大的輸電能力、覆蓋范圍更廣、損耗小、有效減少輸電走廊的設(shè)置，能夠知足現(xiàn)實情況下供電需求。(2〕運用特高壓聯(lián)網(wǎng)形式，強大的特高壓溝通同步電網(wǎng)中線路兩端的功角差能夠保持在20的范圍內(nèi)，所以，溝通同步電網(wǎng)具備強大穩(wěn)定的性能，同步能力以及電網(wǎng)的功角愈加穩(wěn)定。(3〕特高壓溝通線路在運行經(jīng)過中所具備的充電無功功率能夠到達(dá)500KV線路的5倍之多，為了有效控制工頻過電壓的情況，需要在線路上安裝并聯(lián)電抗器。送、受端無功會根據(jù)線路輸送功率的改變而相應(yīng)的做出改變。若受端電網(wǎng)的無功功率的分層分區(qū)的平穩(wěn)性出現(xiàn)問題，尤其是在動態(tài)無功備用容量嚴(yán)重緊缺，系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，電壓穩(wěn)定是保持供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運行的主要因素。(4〕引入1000kV特高壓輸電的效果愈加合理，是直流多饋入的受端電網(wǎng)保持電壓和無功穩(wěn)定可靠保障，為愈加良好的解決500kV短路電流超標(biāo)和輸電能力低等技術(shù)難題創(chuàng)造了有利條件。2特高壓溝通GIL關(guān)鍵技術(shù)2.1絕緣設(shè)計GIL輸電技術(shù)的絕緣構(gòu)造設(shè)計包括SF6氣體間隙和絕緣子，確保穩(wěn)定的場強控制是絕緣效果產(chǎn)生的基礎(chǔ)。在知足絕緣要求的設(shè)計的前提下，運用抑制金屬微粒的方式方法，來確保GIL技術(shù)具備穩(wěn)定高效的絕緣性能。2.1.1間隙設(shè)計原則GIL氣體間隙的設(shè)計要合理選取外殼內(nèi)徑D和導(dǎo)電桿外徑d,GIL是同軸圓柱構(gòu)造，內(nèi)電場處于不規(guī)則運行狀態(tài)，電場不均勻系數(shù)一般保持在1.7范圍上下。特高壓開關(guān)設(shè)備的絕緣設(shè)計主要由雷電沖擊耐受電壓的效果來確定，需要采取雷電耐壓下的場強控制。在使用SF6絕緣材料的GIL在運行中的氣壓一般保持在0.4-0.5MPa，間隙標(biāo)準(zhǔn)場強一般保持在21.2-23.2kV/mm；并且為了有效控制導(dǎo)電微粒的不規(guī)則運動，電壓在長期持續(xù)的運行中，需要讓GIL外殼內(nèi)外表的電場強度保持在1kv/mm的范圍內(nèi)。另外，在進行GIL設(shè)計的經(jīng)過中，外殼內(nèi)徑和導(dǎo)電桿外徑的比D/d一般設(shè)計為e，這是最為理想的比值。為了能夠降低固體絕緣支撐承受的最大工頻場強以及提升GIL的散熱效果，應(yīng)當(dāng)對該值做適當(dāng)?shù)脑龃笳{(diào)整。嚴(yán)格根據(jù)上述的原則來對GIL中的SF6間隙完成絕緣設(shè)計。2.1.2絕緣子設(shè)計原則根據(jù)構(gòu)造分布和作用來進行劃分，GIL的固定支撐或滑動支撐功能主要包括盆式絕緣子和三支柱絕緣子。由于GIL絕緣子屬于內(nèi)置于外殼，其沿面閃絡(luò)電壓要明顯比SF6間隙放電電壓要低，這也是GIL絕緣存在的一個難題。需要其處于雷電耐壓狀態(tài)下所具備的場強進行有效的控制。對GIL中絕緣子沿面閃絡(luò)產(chǎn)生的干擾因素的成因較為復(fù)雜，例如，絕緣子的構(gòu)造、材料、做工不精細(xì)以及微粒污染等，都是干擾產(chǎn)生的原因。尤其是要對絕緣材料、嵌件以及SF6氣體三種材料的結(jié)合部位進行仔細(xì)的檢查，以便能夠有效控制和降低電場集中，進而有效確保絕緣子的穩(wěn)定運行。2.1.3三支柱絕緣子優(yōu)化設(shè)計對于GIL絕緣設(shè)計和優(yōu)化的關(guān)鍵在于絕緣子構(gòu)造與形狀，需要對絕緣子外表設(shè)計場強、內(nèi)部及嵌件設(shè)計場強的控制等效果進行重點考慮，要通太多次的電場實驗?zāi)M來實現(xiàn)絕緣子的優(yōu)化設(shè)計。GIL盆式絕緣子與GIS存在較大的類似性，存在的最大差異不同便是大量使用的三支柱絕緣子。根據(jù)專家對三支柱絕緣子的電場分布的實驗?zāi)M結(jié)果表示清楚，當(dāng)電場處于較為均勻的分布狀態(tài)，且最大場強保持在11kV/cm的范圍內(nèi)，就具備可靠的控制能力。2.2通流設(shè)計2.2.1導(dǎo)體電聯(lián)合設(shè)計導(dǎo)體電聯(lián)合方式主要包括焊接和插接兩種類型，特高壓GIL主要采取滑動觸頭插接方式，能夠讓軸向進行適當(dāng)?shù)纳炜s和角度偏轉(zhuǎn)，以便能夠?qū)崦浝淇s、零部件的生產(chǎn)與安裝等出現(xiàn)的誤差進行有效的彌補。2.2.2通流溫升校核根據(jù)GB/T11022等規(guī)范的要求，導(dǎo)體對于溫度具有最高承受性，一般來講90C是導(dǎo)體所能夠承受的最高溫度，外殼部分所能夠承受的最高溫度僅為40℃。這就需要在溫度場上模擬實驗開展經(jīng)過中做好特高壓GIL的構(gòu)造尺寸把握，尤其要注重做好校核觸頭、外殼、電流荷載等各方面的溫度把控，保證溫度能夠與構(gòu)造尺寸匹配，在到達(dá)以上的要求后在開展對溫度異常部位的優(yōu)化設(shè)計。2.2.3SF6/N2混合氣體方案當(dāng)前，SF6氣體絕緣是GIL輸電技術(shù)主要運用的技術(shù)材料，但是，SF6對環(huán)境的毀壞較為嚴(yán)重，是國際上明令禁止的限制排放氣體。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，特高壓GIL在運行經(jīng)過中，每公里氣室使用的SF6到達(dá)了19t左右，對環(huán)保工作帶來了較大的不利影響。因而，為了有效降低SF6的使用量，當(dāng)前，SF6/N2混合氣體在GIL中得到了普遍的運用。在現(xiàn)實的成功案例中，瑞士日內(nèi)瓦機場GIL是世界上首家采用混合氣體絕緣和現(xiàn)場組裝技術(shù)的220kvGI線路，SF6/N2的混合用量比例為20%:80%，充氣壓力為0.7MPa。泰國的SaiNoi550kvGI工程項目采用的是SF6/N2合氣體，用量比例為20%:80%。當(dāng)前，我們國家也正在積極進行SF6/N2技術(shù)的研究，當(dāng)前，樣機已經(jīng)成功研制完成。2.2.4環(huán)保GIL發(fā)展除了SF6/N2混合氣體得到成功的研發(fā)應(yīng)用之外，美國3M公司最新研制出了C4F7N，在絕緣強度方面的實際表現(xiàn)要超出SF6/N21倍以上，全球變暖系數(shù)SF6的10%,GE公司研制出了G[3]氣體，即C4F7N/CO2環(huán)?；旌蠚怏w，這種新型氣體的C4F7N含量為含量為5%-10%，當(dāng)前已經(jīng)在420kv的GIL中得到了成功的應(yīng)用，進而為今后更大規(guī)模和更高層次層次的應(yīng)用提供了有力的支持與保障。我們國家在電科院的牽頭組織下，開展了環(huán)保型管道輸電關(guān)鍵技術(shù)項目的研發(fā)，力求運用C4F7N與N2、CO2研發(fā)出愈加環(huán)保的混合氣體，切實解決在GIL技術(shù)應(yīng)用中所存在的環(huán)保問題，進而研制出具備愈加優(yōu)秀的環(huán)保表現(xiàn)的GIL技術(shù)設(shè)備，來推動電氣設(shè)備順利完成升級換代。3特高壓GIL構(gòu)造和技術(shù)參數(shù)3.1整體構(gòu)造特高壓GIL運用的是標(biāo)準(zhǔn)化單元的設(shè)計構(gòu)造與形式，其構(gòu)造組件主要包括導(dǎo)體、外殼、絕緣子、電聯(lián)合觸頭、伸縮節(jié)、微粒陷阱等。標(biāo)準(zhǔn)直線形式的長度一般保持在12m-18m的范圍，內(nèi)部填充SF6氣體絕緣，中間設(shè)計有固定和滑動形式的三支柱絕緣子來實現(xiàn)穩(wěn)定支撐，兩端是完全內(nèi)置的盆式絕緣子來進行充分的密封，在絕緣子部位是微粒陷阱形式的設(shè)計。3.2關(guān)鍵組部件我們國家很多科技企業(yè)在特高壓GIL輸電技術(shù)應(yīng)用方面具有前瞻性，將其應(yīng)用于固定和滑動三支柱絕緣子、長隔斷管道螺旋焊外殼、內(nèi)置式盆式絕緣子等部件之中，并推出相應(yīng)的單元產(chǎn)品，這樣能夠到達(dá)更好的關(guān)鍵組部件應(yīng)用效果。就其各部件主要技術(shù)參數(shù)如下：盆式絕緣子所采用的構(gòu)造為內(nèi)置式，通過此構(gòu)造的應(yīng)用能夠減少法蘭對接面，避免GIL技術(shù)應(yīng)用經(jīng)過中出現(xiàn)漏氣等情況。同時搭配螺栓緊固，這樣能夠在后續(xù)維修經(jīng)過中降低工作難度，提升工作效率。三支柱絕緣子既能夠通過固定連接的方式來進行GIL輸電運輸技術(shù)的應(yīng)用，可以以通過滑動式連接方式來進行GIL輸電運輸技術(shù)的應(yīng)用，而滑動式的連接則愈加能夠?qū)崿F(xiàn)安裝誤差的把控，并防止中間熱膨脹的產(chǎn)生以及可能產(chǎn)生的機械變形。微粒陷阱主要是與GIL外殼來連接使用，這樣能夠構(gòu)成有效的地電場區(qū)域，減少金屬微粒的影響，保證GIL技術(shù)應(yīng)用中的絕緣性，提升GIL輸電技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量。電聯(lián)合觸頭則采用了鋤頭插接方式來進行鑲嵌，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)一定的轉(zhuǎn)向伸縮，也能夠到達(dá)一定的角度需要，避免技術(shù)使用經(jīng)過中出現(xiàn)的安裝誤差以及可能存在的零件誤差。外殼采用鋁合金材料，這樣能夠知足相應(yīng)溫度要求，并防止GIL技術(shù)應(yīng)用中任意角度要求。3.3技術(shù)參數(shù)特高壓GIL技術(shù)參數(shù)決定著溝通GIL輸電技術(shù)的應(yīng)用效果，也決定著特高壓溝通電的應(yīng)用效能。華而不實包括額定電壓、額定電流、額定雷電沖擊耐受電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，分別為1100kV、8000A、1100kV、2400kV。按照不同的GIL總體設(shè)計方案，以及相應(yīng)的技術(shù)條件，需要就特高壓GIL標(biāo)準(zhǔn)管道單元進行總體設(shè)計配置。按照當(dāng)下的技術(shù)條件，能夠完成的產(chǎn)品性能測試主要包括GIL溫度、壓力、絕緣、峰值、密封等，正是由于這些測試的完成推動GIL產(chǎn)品走向市場，并在市場應(yīng)用中獲得好評。4特高壓GIL輸電技術(shù)的應(yīng)用4.1是GIS母線成功的替代品在淮南南京上海1000kV溝通特高壓輸變電工程項目建設(shè)中，技術(shù)人員在進行變電站建設(shè)經(jīng)過中，提出GIS主母線或者分支母線能夠替換的想法，所想到的替代方案便是GIL產(chǎn)品的應(yīng)用。結(jié)合領(lǐng)導(dǎo)批示，以及對產(chǎn)品的采購選擇，所選用的為平高集團、新東北電氣生產(chǎn)的GIL產(chǎn)品，通過該產(chǎn)品的使用取代了GIS母線，在項目完成之后一直處于穩(wěn)定的應(yīng)用狀態(tài)中，運行效果良好。4.2應(yīng)用于蘇通GIL工程項目建設(shè)蘇通GIL綜合管廊工程同樣選用GIL產(chǎn)品，并將其作為重要項目建設(shè)內(nèi)容，該項目從長江南岸作為引接點，以北岸作為終點引接站，管道建設(shè)中所使用的管廊隧道線路到達(dá)了5468.5m，管線的鋪設(shè)到達(dá)了兩個輪回，且管線穿越長江，這讓工程項目建設(shè)獲得了較好的效果。同時，該項目中還應(yīng)用了SF6絕緣材料，有效保證了項目的安全性，該項目已經(jīng)成為世界上電壓等級最高、輸送容量最大、技術(shù)水平最先進的超長距離GIL成功應(yīng)用的工程。5結(jié)束語本文對特高壓溝通GIL輸電技術(shù)所具有的的特點進行了梳理總結(jié)，然后又具體的講述了特高壓溝通GIL的幾種關(guān)鍵技術(shù)，再分析解釋了特高壓GIL構(gòu)造和技術(shù)參數(shù)，最后將該技術(shù)在蘇通GIL工程項目建設(shè)中的成功應(yīng)用進行了總結(jié)和回首。以下為參考文獻(xiàn)[1]王占林.溝通特高壓輸電線路關(guān)鍵技術(shù)的研究及應(yīng)用[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè),2021(28):196.[2