干燥压缩空气绝缘环保型GIL的可行性探讨

摘要：本文首先通过分析SF6气体绝缘和SF6 /N2混合气体GIL的产品特点和不足，阐述了干燥空气绝缘GIL的必要性，紧接着重论述了干燥压缩空气绝缘GIL的绝缘可靠性、成本经济性、工程可操作性在三方面的情况，最终得出了干燥压缩空气作为其绝缘介质是完全可行的。

关键词：干燥压缩空气；绝缘介质；输电线路；可行性

前言：

气体绝缘金属封闭输电线路（gas-insulated metal-enclosed transmission line，缩写是GIL）具有传输容量大、损耗小、电容小、占地少、可靠性高、适用于恶劣环境的特点。GIL在全世界范围内具有多年的使用经验，而且国内也有大量工程案例。由于GIL常用于长距离输电线路，在工程中SF6气体用气量较大，随着世界环保意识的加强，寻求SF6气体的替代气体已经是迫在眉睫。

1、干燥空气绝缘GIL应用的必要性

从1972年由美国AZZ的CGIT公司生产的第一代SF6气体绝缘GIL投运以来，至今已有四十余年的使用经验，工程运用公里数也已有数百公里之多，而且运行质量可靠。然而由于GIL常用于长距离输电线路，在工程中SF6气体用气量较大，随着世界环保意识的加强，寻求SF6气体的替代气体已经是迫在眉睫。为了解决环保问题，德国的西门子公司率先采用SF6-N2混合气体作为绝缘介质研发出属于第二代GIL产品，并于2001年2月在瑞士日内瓦机场线路改造工程中得以运用。对于GIL这样用气量比较大的设备，SF6-N2混合气体绝缘介质的使用在很大程度上减少了SF6的用气量，并减少了可能给环境带来的环保压力。

虽然，SF6 /N2混合气体已经进入实用阶段，但从目前的地球环境角度来看，它并不是理想的替代气体，寻求更加环保的、天然的替代气体将是各国电力行业研究机构的下一个追求目标。而我们维龙集团旗下的维龙（镇江）电工研究院和维龙（永安）电气有限公司以俄罗斯全俄列宁电工研究院为技术依托研发了采用干燥压缩空气作为绝缘介质的第三代环保型GIL，并取得了很大的进展。第三代产品对于绝缘介质用气量较大的GIL产品来说，是市场需求的产物，是技术进步的产物。压缩空气绝缘的GIL则是完全环保的，可以大大减少产品可能给环境带来的压力。

2、干燥空气绝缘GIL应用的可行性

首先，关于干燥空气绝缘GIL的绝缘可靠性：对于仅需要利用SF6气体的绝缘性能的产品，在利用压缩空气作为绝缘介质的技术上取得了很大的进步，也引起了国家相关部门以及科研单位的重视。在中压领域沈阳华利电器集团是利用干压空气/氮气作为绝缘介质最成功的单位之一，他们成功开发了12kV、24kV、40.5kV干压空气/氮气绝缘的系列C-GIS；而2001年日本的AE帕瓦株式会社成功开发完成了采用干燥空气绝缘、真空开断，完全没有使用SF6气体的145kV/40kA单断口瓷柱式真空断路器。该公司还成功开发采用干燥空气绝缘作为绝缘介质的72.5kV等电压等级罐式VCB和GIS。因此，只要选择适当的压力和绝缘距离，电场设计的合理，高品质压缩空气完全可以满足相应电压等级下GIL所需要的绝缘水平。

其次，关于干燥空气绝缘GIL的成本经济性：该类GIL的绝缘介质是干燥的压缩空气，而压缩空气的气源是普通空气，是无成本的，是取之不尽用之不竭的，而且可以直接排放到大气中，不需要回收处理。为了减少压缩空气的含水量，我们可以通过一套干燥净化设备将压缩空气处理到水分含量接近于纯氮的水分含量，因此，干燥后的压缩空气的绝缘性能将变得更优，投入也仅需要一次性投入。然而SF6气体则是商业化经营的气体，价格较高，而且在产品檢修时不允许排放到大气中，对于含SF6气体的产品在处理内部气体时需要将内部SF6气体通过专用回收设备或N2 /SF6混合气体分离设备进行回收处理，额外地增加了回收、处理和储存成本。同时，对于提炼SF6分压力比较低的混合气体中的SF6气体难度将非线性增加，分离回收的经济性将不是很理想，因此还期待更好的解决方案。因此对于GIL的绝缘气体使用量非常之大，采用干燥压缩空气后的用气成本将明显降低，不仅具有相当可观的经济性，而且也将具有可观的社会效益。

再次，关于干燥空气绝缘GIL的工程可操作性：在新产品的研发过程中，有些技术人员也对干燥压缩空气绝缘GIL工程的可操作性提出了一些疑问，如有些人认为压缩空气绝缘的GIL充气压力较现有的以SF6气体或N2 /SF6混合气体作为绝缘介质的GIL充气压力偏高，要超过10个大气压，用户心理上有点难以接受。其实根据我们现阶段对干燥的压缩空气GIL研究性试验证明，压力仅为十几个大气压，该压力相对于燃气输送管道压力低很多，而且壳体强度都是通过严格计算和试验证明了的，是绝对安全的不用担心。还有些人认为压缩空气在高压力下微水量难于控制需要经常排凝露水，主要是因为他们的想法还局限于普通压缩空气作为绝缘介质。而干燥压缩空气是普通空气经过干燥净化处理后产生的，其水分质量要求几乎接近于高纯氮的水分含量水平，现在研制的净化装置干燥压缩空气的大气露点可以做到低于-70?C；还有些人认为为了维持GIL内部气体的压力稳定需要沿着输电线路全线设置压气站，但是他却忽略了GIL完全可以根据工程需要划分适当的气体隔室来解决长距离的气压稳定问题，这样隔室之间、隔室对外界之间都保证密封，既可以便于GIL工程的施工维护，满足现场施工的可操作性，也可以防止产品某段出现故障时祸及其它完好气隔单元。

通过以上三点分析，我们认为，研发干燥压缩空气绝缘的环保型GIL是有必要的，而且也是可行的，是符合世界环保意识总体要求的。

结束语：

干燥压缩空气与SF6气体虽然在灭弧能力上存在很大的差别，在绝缘性上也有一定的差距，但是气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）关注的仅仅是气体的绝缘性能，因此只要电场结构设计合理、充气压力选择适当，干燥压缩空气作为GIL的绝缘介质是完全可行的。该类环保型干燥压缩空气绝缘的GIL环保性优良，具有良好的社会效益，亦将会是今后发展的新方向。当然干燥压缩空气绝缘介质的采用，还需要很多试验以及工程实践来验证，通过工程的检验可能还会出现一些问题，但是通过对干燥压缩空气研究的不断深入，经验的不断丰富，问题肯定会不断的得到解决。当然任何新技术、新产品的推广都需要一定的时间，人们对高品质压缩空气绝缘GIL接受也需要一个过程。因此它也需要引起我们国家及政府的高度重视，在资金和政策上给予支持和帮助。

参考文献：

[1]国家标准：GB/T8905-1996《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》

[2]国家标准：GB7674-2008《额定电压72.5kV及以上气体绝缘金属封闭开关设备》

[3]施围、邱毓昌、张乔根编著 《高电压工程基础》[M].北京，机械工业出版社，2006.6

[4]陈轩恕等《高压长距离压缩空气绝缘输电线路的发展前景》[J].高电压技术（2009.12）

[5]宋邦申，《浅谈气体绝缘金属封闭输电线路（GIL）的发展趋势》[J].《电器工业》（2010.03）

作者简介：许宏颂（1968.04）男，民族：汉，籍贯：福建，职务：董事长，职称：高级工程师，学历：本科，研究方向：动力与电气工程，单位：维龙（永安）电气有限公司。endprint