[工程案例]金沙江溪洛渡水电站高压引出线方式选择

件》，这两个标准是当前GIL设计、制造、试验和选用的依据。

美国伟斯特堡气体绝缘母线公司（现为AZZ︱CGITWestboro.Inc.）在1972年生产了242kV1600A，单相长414m的GIL，用于美国HudsonGen.NJ；在1981年和1984年生产1200kV，5000A单相长90m和330mGIL，用于美国DOEWalzMill。德国SIEMSENS公司和日本几家公司也生产制造了不同电压等级及不同长度的GIL。到目前为止，GIL在世界上应用在最高竖井的项目为美国塞拉国家森林区的BalsamMeadow抽水蓄能电站，其垂直高度为305m。我国大亚湾和岭澳核电站，张河湾抽水蓄能电站，三峡输变电工程宜都、华新等500kV换流站，都采用了500kVGIL，黄河拉西瓦水电站装机4200MW，两回出线选用了美国AZZ∣CGIT公司制造的800kV电压等级GIL，其出线平均长度450m，高差210m，现正在安装试验之中，预计2009年投运。据IEC/PESGIS分委会2004年统计，全世界73－1200kVGIL总长约198km。

GIL的主要特点有：

?可靠性高，故障率低，使用寿命长GIS已经广泛使用并在实践中证明是一种十分可靠安全的电气设备，GIL与GIS相比，由于没有开断高电压大电流和灭弧的运动部件，也没有断路器、隔离开关、接地开关、PT、CT、避雷器、套管和母线等设备的组合连接，运行经验证明GIL比GIS的故障率更低。GIL的是一种可靠性很高的电气设备。

?传输能力强电能损耗小输送功率可达4GW，最大工作电流可达8000A；GIL的导体和外壳截面大，其电阻损耗要低于电缆和架空线路。

?运行维护工作量小，故障恢复时间短年漏气量低于0.5％，基本上不需要检修；发生故障恢复较快（相对于电缆而言），故障段可取下，换上备用段，可在72小时内完成。

?与周边环境友好相处无电磁干扰，且电容电流小；不受敷设高差和弯曲半径的限制，也不受大气、污染和高海拔等环境影响。

以前，GIL使用很少的主要原因是一次设备单价高投资大，十年前500kVGIL单相米约6－7万元人民币。现在无论是GIS还是GIL，价格已经不断下滑，当前500kV4500AGIL价格约2万元/单相米，与大截面XLPE电缆单价相近。

由于GIL是一种刚性部件组合成的电力传输设备，在工厂将各个单元制造、试验之后，封装打包，运输至工地后仍是半成品。与电缆的质量在绝对程度上取决于工厂环节不同，GIL的质量一定程度上取决于安装。GIL现场安装工作主要包括密封端面清洗、法兰螺栓连接、充气（约0.2MPa）进行漏气检查、抽真空和充气至额定气压、耐压试验等工序。安装人员认为：GIL每一道工序质量控制难度不大，但都直接影响GIL的最终质量。安装环境（湿度和粉尘控制）、安装人员的责任心和技术水平是质量保证的关键。GIL已经有一套严格成熟的安装程序，配套的的安装工具和完备的安装质量检测手段，安装质量得以保证，SF6气体年泄漏率可以保证小于0.5%。美国加州的BalsamMeadow电站安装在高差为305m的竖井中的GIL(AZZ∣CGIT供货)，自1987年投运至今，从未发生过非计划停电。

相对于挤包电缆来说，GIL的安装工作量要大一些。AZZ∣CGIT公司制造的GIL单元长度最大为18.3m，由于海运和溪洛渡电站交通条件的限制，厂家推荐GIL单元（管）长11.5m。各组件外壳在现场需要螺栓连接（AZZ∣CGIT方案）或焊接（SIEMENS方案）。溪

洛渡电站GIL大多在竖井中安装，高差大，分段多，估计安装周期比电缆长，对现场环境要求较高。AZZ∣CGIT供货的GIL特性参数见表2－2。

表2-2AZZ︱CGITGIL特性参数表

1，露天敷设额定电流的设计条件是，室外环境温度400C，阳光辐射和温升限制，执行IEC标准，设计上可保证更高的额定电流值。

2，直埋敷设额定电流的设计条件是，土壤环境温度200C，相间距离及埋设深度按规定执行，增加相间距离可提高额定电流值。

3，标称充气的表计压力为480kPa或515kPa，视系统需要而定。

GIL现场试验项目有交流耐压和局放试验。AZZ∣CGIT公司500kVGIL电容约0.054μF/km、现场交流试验电压为592kV（80%×工频耐压值740kV）。考虑到置于地下的GIS交流耐压试验也需施加在地面的出线套管通过GIL到GIS，试验设备的最大需要容量由GIL和最大的GIS试验单元确定，按试验电压频率为50Hz、电压值为592kV进行计算，最长一相GIL（695m）电容电流约7.0A、最大GIS试验单元电容电流约6A，合计约13A，试验设备容量不小于7696kVar，容量之大国内少见。武汉高压电器研究所已在考虑试验设备的订制。

2．5投资比较

XLPE电缆出线方案和GIL出线方案的设备投资比较见表2－3。表中所给出的XLPE电缆综合单价是根据国外公司在国内工程的报价并考虑了近期市场发展趋势确定的，GIL综合单价参照了AZZ∣CGIT和SIEMENS提供的资料，以及最近工程GIS主母线价格分析得出的。综合单价包括本体、附件、运费、技术指导费，不包括安装费。

表2－3XLPE电缆方案与GIL方案的设备综合造价比较

由表2－3可见，GIL方案的设备综合造价仅为XLPE电缆方案的61％。土建方面，GIL方案仅需要两条垂直竖井（包括上下水平段），而XLPE电缆需要六条。包括土建费用，电缆方案投资将比GIL方案多2亿元以上（这是方案比选阶段的结论，实际执行中有所变化，但不影响方案比选结论）。

2.6小结

溪洛渡水电站高压引出线最终选择了气体绝缘输电线路GIL。

按照2.2所确定的引出线选择原则，GIL方案和XLPE电缆方案都是安全可靠的，设备的各项技术指标满足设计要求；都有比较可靠、成熟的国际供货商，都有设备安装和现场试验的经验和相应的试验设备。相对来说，GIL的安全可靠度更高，过流能力裕度大，故障后所需修复时间短，工作量少。GIL的现场安装工作量较大，安装时间较长，但不会影响电站的发电工期。

GIL方案的设备综合费用要比XLPE电缆方案省1.4亿元，包括土建费用在内估计GIL方案可省2亿人民币以上。GIL方案费用的节省主要得益于溪洛渡电站接入系统设计的不断优化，500kV出线从12回减至九回，最终减至六回，以及电站高压配电装置优化设计将GIS从露天放置改为洞内布置。

3溪洛渡电站选用GIL设备值得关注的一些问题

1992年天星桥水电站安装了我国最早的500kVGIL，随后在大亚湾核电站、岭澳核电站、三峡输变电工程湖北宜都、上海华新等换流站、湛江澳里油电厂和张河湾水电站的GIL相继投入运行。拉西瓦水电站800kVGIL正在安装试验。我国水电站、核电站、火电站和变电站已建和在建的GIL项目见表3－1、3－2、3－3，从表中数字可以看出，我国在大型发电和输电项目上有选用GIL的趋势。有一些项目如糯扎渡水电站、三峡地下电站与右岸电站联络线、三峡宜都换流站、华新换流站等工程的GIL项目，有一些参数没能落实，故未予登录。

溪洛渡水电站在选用GIL时值得关注如下一些问题。

（1） 关于GIL单元的接口密封GIL在工厂是一段一段制造的，每一单元经过相关试验后封装充氮，组成运输单元并发运到工地，再组装成一条气体绝缘金属封闭输电线路。GIL单元之间的连接有法兰连接和焊接两种典型方式，大多数GIL采用法兰连接，与一般的GIS厂家处理方法不同，AZZ︱CGIT公司采用的是双密封圈的法兰连接，让接头的漏气量减至最低，并保护内层密封圈防止老化，实际使用效果比较好。采用法兰连接还有一个好处是万一发生故障，更换故障段较快。另一种是SIEMENS的现场焊接方式，它可以更有效地减少可能的漏气点。现场焊接时在GIL外壳内安置了一段衬管，焊接完成后对筒管内壁仔细清扫检查。工程实践证明，两种连接方式都是成功的。焊接方式用于户外架空GIL和直埋式GIL较好；敷设在洞室、廊道内的GIL采用双密封圈法兰连接方式为宜，特别是长竖井段，如果采用现场焊接烟雾和粉尘难以消散，投运后如发生故障修复困难，延误恢复送电时间。

（2）关于现场安装和试验GIL设备在工厂制造的仅仅是半成品，工厂设计制造的质量保证只是产品质量保证的必要条件，并不是充分条件。因此，现场安装作业的严格管理和安装人员的质量意识特别重要，对于高长竖井中的安装作业，不允许有丝毫的疏忽，要将现场安装工作做好做细，把安装现场的周边环境和安全工作搞好。要做好现场试验各项工作，确保安装质量。

（3） 关于GIL供货商从技术层面上来说，GIS与GIL是同门师兄弟，GIL的技术含量远不如GIS。一般说来，GIS厂都可以制造GIL。事实上GIS的母线也是IGL的一种特殊使用方式。在三峡左岸和右岸电站，以及已经动工建设的三峡地下电站，三个电站的GIS开关站的主母线，粗略估计，约有10000单相米，它们都是西开和沈高两大开关厂制造的。不过从各个厂家给溪洛渡电站GIL项目提交的技术咨询文件、与用户交流的情况看，GIS厂家的表现并不理想，倒是专门制造GIL一种产品的美国AZZ∣CGIT和德国SIEMENS（有专门的GIL研发制造部门）比较认真，这个中原因无从知晓。因此，对于电压高、电流大，又有一些特殊应用条件的项目应专门立项独立招标，并多请一些专业GIL公司交流咨询。对于一些长度较短，无特别要求的GIL项目，可以考虑在GIS招标时一并处理。

4结语