GIL(Gas-insulated Line)是壹種氣體絕緣金屬封閉輸電線路,利用金屬導電棒進行輸電,並將其封閉在接地的金屬外殼內,用壓力氣體進行絕緣。與常規電纜相比,GIL具有傳輸容量大、損耗低、不受環境影響、運行可靠性高、節省土地等明顯優勢,特別適用於電纜傳輸受限條件下的架空傳輸方式或補充傳輸技術。
眾所周知,華東地區是我國經濟社會發展最快的地區,也是我國主要的電能消耗地區。同時,江蘇電網是全國最大的省級受電電網,每年都要大規模接受區外來電,滿足全省用電需求。目前華東電網是“強弱交叉”的電網結構,大量區外來電以直流電的形式輸入電網,給電網安全穩定運行帶來巨大壓力。
那麽如何才能最有效的解決這個問題呢?有必要在華東UHV主電網上下功夫。淮南-南京-上海1000千伏UHV交流輸變電工程,連同已建成的安徽東送淮南-浙北-上海工程,將形成貫穿安徽、江蘇、浙江、上海的華東UHV環網。而蘇通GIL共同溝工程的這壹段是華東UHV交流環網環網運行的“咽喉”和控制工程。
建設華東超高壓受電環網,壹是可以提高華東地區區域外受電能力,滿足華東地區經濟社會發展需要,實現更大範圍的資源優化配置。環網形成後新增3500萬千瓦受電能力,相當於上海今年近最高供電能力,也相當於蘇州今年最高調度負荷的1.5倍以上!二是可以提高電網安全穩定運行水平,增強華東電網抵禦大面積停電的能力,為從根本上解決長三角地區500千伏短路電流問題創造條件。舉個簡單的例子,原來的路堵了,車過不去;現在有了環路,被堵了還能走壹邊,供電無疑會變得更可靠。這就是環網的優勢。第三,環網形成後新增的3500萬千瓦受電能力,每年可減少發電用煤2億噸,相當於節約產煤大省山西省去年壹季度的煤炭產量。減少二氧化硫排放96萬噸,相當於節省了江蘇省去年二氧化硫排放總量,對解決華東霧霾問題有重要作用!
因為這壹段長江的寬度超過5000米,如果用架空線穿越長江,鐵塔的高度將超過400米,技術難度極大。其次,使用架空線,成本相當高,可能會超過GIL的施工方法。另外,由於航空高度的限制,不適合使用架空線。
與電纜相比,GIL有以下特點:
傳輸容量大。常規電力電纜的線芯截面是有限的,壹般不超過2500平方毫米,額定電流不超過2000 A,而GIL的中間導體截面是不受限制的。因此,GIL的額定電流可以做得很大,目前可達8000 A。
電容很小。由於GIL單位長度的電容很小,其充電電流很小,臨界傳輸距離比常規電纜更長,所以可以取消用於並聯補償的電抗器。
功率損耗小。GIL的介電損耗很小,可以忽略不計。而且,由於GIL內導體和外殼的橫截面積很大,其電阻損耗很小,通常為每米100~200瓦。當傳輸容量相同時,GIL的損耗遠小於電纜的損耗。
適合高落差場合。當充油電纜用於高落差情況時,必須考慮絕緣油的壓力。在高落差情況下敷設XLPE電纜時,還必須考慮電纜的徑向壓縮和軸向拉伸問題,但GIL沒有這些問題,所以GIL適合在豎井中使用。
可靠性高,無火災危險。GIL結構簡單,充有類似惰性氣體的六氟化硫作為絕緣介質,中間是金屬外殼和絕緣體,長期運行基本不老化,可靠性高,基本不需要維護,使用壽命長。如果GIL發生故障,不會引起火災或對環境產生破壞性影響。
無電磁幹擾。GIL的導體電流會在殼內感應出同值反向電流,所以GIL外的電磁場幾乎可以忽略。在對電磁環境要求嚴格的區域,如機場或計算中心,不需要特殊屏蔽,GIL周圍的磁通密度遠低於同電壓等級的電纜。
高度安全。GIL是壹個電氣封閉系統,其高壓導體不外露,因此雷電過電壓不會直接沖擊GIL。
投資和維護成本低於電纜。在大容量、高電壓場合,GIL的投資低於電纜。維護成本比電纜低。
該工程是世界上第壹個UHV GIL共同溝項目,其施工面臨許多罕見的問題。本工程隧道直徑大、掘進距離長、承壓水頭高、地層復雜、河勢變化大,GIL制作安裝難度大。GIL位於輸電線路中部,對GIL的工頻耐受度和可靠性要求高。GIL規模大,熱值高,通風要求高。項目需要新開發壹套成套設備,開發專用運輸和安裝設備及工具,形成壹套完整的能夠指導項目建設和運行的技術規範。
蘇通GIL共同溝項目
工程起於南岸(蘇州)塢站,止於北岸(南通)塢站,均位於江蘇蘇通大橋上遊(西側)1 km處,距長江北岸大堤約200米、160米。1000 kV GIL管道單相長度5.8公裏,六相兩次總長約35公裏,其額定電流為1600 A;兩端通過地面對接站內的門架結構接入UHV線路,分別接入1000 kV泰州站和1000 kV蘇州站。
蘇通GIL共同溝工程管廊得到了綜合利用。上層敷設2回1000 kV GIL,下層預留2回500 kV電纜及通信、有線電視等市政綜合管線。工程隧道長5530.5米,盾構機直徑12.1米,為長江大直徑長距離隧道之壹。洞底標高-74.83米,水土壓力超過0.9 MPa。也是國內埋深最深、水壓最高的隧道。項目總投資約47.63億元,計劃於2019年建成投產。
首次在重要輸電通道采用UHV GIL,是世界上電壓等級最高、輸電容量最大、技術水平最高、單個GIL最長的創新工程。