万年县供电公司 江西省 334422
摘要：气体绝缘输电线路简称GIL，属于当前阶段更加节能环保的输电技术，应用优势突出并逐渐得到推广，对安全、高效、洁净用电有重要意义。本文简要阐述了气体绝缘输电线路技术，分析了该技术在电力系统运作中的相关优势，并对其实际应用展开分析。
关键词：输电线路；气体绝缘技术；
前言：电能是当前生产生活中应用最广泛的能源供应形势，电力系统中输电线路的稳定性和安全性直接影响用电质量。此外，为保证输电线路长期有效运作以及符合生态文明要求，输电线路还应具有效益长期性和环境友好性等特点。GIL是符合以上要求的技术类型。
1.技术简述
GIL是现代输电技术中先进行输电线路技术，在该技术初期，所用绝缘气体为SF6缓和N2气体，通过金属外壳容纳该绝缘气体进而实现线路绝缘。该线路采用同轴设计，利用外壳与绝缘气体，进行高电压电流传输。GIL线路与架空线路具有相同的电气特点，不存在绝缘老化风险，损耗相对较低，安全性较好，防护较为完善，节省空间资源。当输电任务为长跨度大容量类型时，适用性较强。技术研发初期，研发预期是配合架空线路，使地下线路与架空线路容量抑制，德国首先使用，当时所用线路为700m，应用效果较好。（见图1）。
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图 1 GIL线路
2.应用优势
GIL线路具有效率优势、经济优势、安全优势等核心优势。在电力输送时，GIL容量更高，损耗电力较少，在于架空线路或者电力电缆等进行比较时，GIL线路外壳的直径显著增大，此种设计可促进电力传输过程中降低损耗。GIL技术在当前已可以实现8kA额定电流运作，输送功率可超过10GW。该线路运行更加稳定，对环境污染小。该线路可采用通道或隧道形式敷设，也可在地下直接埋设，运行环境要求并不苛刻。在通道共享技术支持下，该类线路应用时额外工程可被缩减，因此对沿线环境破坏度较低。
除此之外，该线路使用时设有封闭式外壳，使用该金属外壳容纳绝缘气体，采用完全保护模式保护高压导体，不易引起爆炸或自燃，安全性更高。在其金属外壳中容纳运输的电流和高压导体规格一致但为相反方向。线路运行时，空间磁场趋于0，周边设备运行通常不受影响。GIL线路具有较大的使用范围，对敷设环境要求较低，当输电线路距离较长、落差和跨度较大时，应用GIL可有效减少线路自身电容值，超长电力运输不必设置无功补偿或冷却设备，因而成本较低。有人提出GIL造价较好，这是因为该线路对初期建设投入较大，但该成本相对于常规线路而言是集中了后续成本投入，以前瞻性和战略性眼光来看，GIL更具长期效益。
3.应用方法
3.1使用要求
虽然GIL具有众多优点，但是其应用缺陷也客观存在，在使用GIL进行电力系统建设时需要比常规技术投入更多成本，因而限制了推广使用。GIL应用时输电效率较高，但就短期效益而言效益较为有限，协调两个维度是GIL应用要点。立足宏观角度评价GIL技术，可知其对使用条件有较为明确的要求。使用该技术时线路额定电压应在72.5kV以上。当前GIL运行时额定电压较为稳定，基本高于11kV，运行阶段具有越高的额定电压等级，越能突出显示该技术经济效益优势和绝缘性能优势。当回路输电容量相对较高时也更加适用该技术。GIL线路显著优势之一为有与常规相比更大的输电容量，在使用该线路时，有些线路阶段要求所用电缆为单回路模式，然而并未满足输送容量要求，则可使用GIL作为常规线缆的替代线路。GIL线路与多回路并联的常规线路相比，稳定性更加突出，也相对较为经济[1]。
3.2技术要点
在使用GIL时可促进成本控制、通道共享以及环保绝缘。此种输电线路以SF6为绝缘气体，SF6对环境危害性大，造价成本较高，导致GIL技术普及化应用受到限制，为此，该领域科研致力于寻找比SF6更合适的绝缘气体，以取代SF6。故而在GIL2中所用绝缘气体并非SF6，而是将N2和SF2科学混合，获得全新绝缘气体。此种新气体在使用时性能良好，同时生产成本降低。相关报道显示，研究者正在研发比二代更实用的绝缘气体，例如使用CF3I或C2F6等，压缩空气也具有可行性，使用以上气体而非SF6可提升GIL的应用价值。
现代空间资源有限，输电回路规模较大，因而会占用空间，在建设时应协调基础设施和新线路，促进二者空间协调。此外，输电线路也应与供水线路、网线以及通信线路、天然气线路等协调，促进通道共享，不仅节约空间，而且可降低敷设线路的难度，对于优化城市空间规划有积极意义。GIL线路具有优越的抗干扰能力，在运行期间对所处环境无显著影响，共享管道可行性较高。尤其是在城中心区域，此处通常供电负荷较重，土地资源珍贵，使用GIL输电线路更具应用价值。
与常规架空线路相比，GIL线路造价较高，前者仅为后者的10%左右，此种高造价是影响GIL线路推广的主要因素。在GIL技术发展中，应重点探讨压缩造价、降低使用成本的方法。该技术思路已得到实践，且成效较好。绝缘气体是GIL成本重要构成，优化气体配制是压缩造价的可行性措施。调整气体配比，经过调整的气体体积构成为“SF6：N2=4：1”，同时融合高压技术使用，可使此种混合气体具有所需的绝缘性能，通过减少高成本SF6气体使用实现成本降低。成本统计显示，新型气体应用后，成本仅为使用原气体的约50%。
常规XLPE电缆存在绝缘逐渐老化的问题，并且较易在外力作用下发生损坏，当内部出现故障时可能发生爆炸继而导致有毒气体溢出，危害周围环境。GIL的安全性在于其漏气风险为0.5%，发生概率较低，降低维护成本，服役寿命更长。相关研究显示，GIL至少可服役50年。此种线路是以电气封闭系统为运行系统，高压导体为被保护和隐藏的状态，即使在雷电发生时，线路也不会受其影响，线路终端所设置的避雷设施防雷击效果较好。同值反向电流是维持输电稳定的技术之一，线路导体电力通过感应，给予同值反向电流反馈，借此基本消除电磁场反应，对于机场等特殊环境，此种抗干扰技术必不可少[2]。
结论：综上所述，与常规架空线路或者电力电缆设施相比，应用气体绝缘技术的输电线路具有显著优势，在应用时可保证更平稳更高效电力运输，减少能量损耗，更具环境友好型，不仅降低使用风险，而且长期效益更可观。应加强技术研究，争取早日实现技术独立，优化输电系统，增强输电体系全局质量优化。
参考文献：
[1]陈敬友，高兵，杨帆等.气体绝缘输电线路温升数值计算及绝缘气体换热能力[J].高电压技术，2020，46（11）：4042-4051.
[2]杨勇，叶瑞，王洪川.气体绝缘封闭金属开关设备与气体绝缘输电线路应力分类及其校核标准比较[J].电气技术，2020，21（12）：87-91+101.