張 平

（深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518000）

氣體絕緣金屬封閉線(xiàn)路，簡(jiǎn)稱(chēng)GIL（Gas Insulated Metal Enclosed Transmission Line），由于其布置緊湊、輸送容量大、可靠性高，少維護(hù)甚至免維護(hù)等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外電力工程中得到大量應(yīng)用，特別是其高可靠性的特點(diǎn)，使其在核電領(lǐng)域得到廣泛認(rèn)可。

1 GIL設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)

GIL結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于GIS中的母線(xiàn)，是一種采用SF6氣體或SF6和N2混合氣體絕緣、外殼與導(dǎo)體同軸布置的高電壓、大電流電力傳輸設(shè)備［1］。其電力特性與架空線(xiàn)路相似、無(wú)絕緣老化問(wèn)題，損耗低，安全防護(hù)性好，占地空間小，與架空線(xiàn)路和電纜相比，GIL主要有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。

1）輸送容量大、損耗小、適合遠(yuǎn)距離大容量輸電

GIL選用不同的壁厚和容量，可以滿(mǎn)足不同的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求。目前氣體絕緣管道輸電的實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路最高電壓等級(jí)達(dá)到1000kV，額定電流最大可達(dá)8000A，運(yùn)行中的GIL以400kV、500kV以上電壓等級(jí)為主流，輸送功率達(dá)4000MW以上［2］。

2）安全可靠性高、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單

GIL的高壓導(dǎo)體裝在金屬外殼內(nèi)，運(yùn)行不受大氣和環(huán)境的影響。以SF6或SF6－N2混合氣體作為絕緣介質(zhì)，無(wú)老化問(wèn)題。金屬外殼接地，利于勞動(dòng)安全防護(hù)。

GIL內(nèi)部不含操作元件，沒(méi)有活動(dòng)部件，GIL年漏氣率通常只有0.5%，運(yùn)行維護(hù)工作量小。由于沒(méi)有活動(dòng)部件，也不存在因磨損帶來(lái)的壽命降低，GIL的導(dǎo)體和外殼截面積大，電阻小，電容損耗小，運(yùn)行費(fèi)用低。

3）對(duì)環(huán)境影響小

GIL的導(dǎo)體電流會(huì)在外殼感應(yīng)出同值反向電流，因此GIL外部的電磁場(chǎng)幾乎可以忽略不計(jì)。在對(duì)電磁環(huán)境有嚴(yán)格要求的區(qū)域，如機(jī)場(chǎng)或計(jì)算中心，也無(wú)需專(zhuān)門(mén)屏蔽［3］。

GIL常安裝在隧道中或直埋于地下，它跟地下電纜一樣，對(duì)周?chē)坝^影響小，不會(huì)像架空線(xiàn)路那樣明顯影響環(huán)境，適于對(duì)環(huán)境有高度要求的區(qū)域［3］。

4）不受外界環(huán)境影響，事故率低

GIL采用全封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，超高壓通流導(dǎo)體及絕緣件完全不受外部環(huán)境影響，不存在污閃、冰閃、雷擊等問(wèn)題，并具備抗電氣和熱老化特性，不經(jīng)受任何實(shí)際的老化過(guò)程［4］。

2 GIL在核電廠(chǎng)中的應(yīng)用

核電廠(chǎng)中主變壓器布置在汽機(jī)廠(chǎng)房一側(cè)的主變壓器平臺(tái)，主開(kāi)關(guān)站則通常布置在廠(chǎng)區(qū)一側(cè)容易出線(xiàn)的位置，500kV出線(xiàn)裝置與主變壓器間一般距離較遠(yuǎn)且間隔有聯(lián)合泵房等生產(chǎn)性建筑，有時(shí)還需經(jīng)過(guò)多個(gè)轉(zhuǎn)角，與常規(guī)火電相比，布置相對(duì)復(fù)雜。采用架空線(xiàn)路作為主變壓器與主開(kāi)關(guān)站間的連接線(xiàn)雖然可以降低造價(jià)，但由于其對(duì)核電廠(chǎng)總平面布置影響較大，考慮線(xiàn)路走徑時(shí)必須避過(guò)重要的生產(chǎn)性廠(chǎng)房，同時(shí)架空線(xiàn)較易受到外界環(huán)境如雷擊、暴雨天氣的影響。而GIL具有優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性，并且體積小，安全性高，后期的運(yùn)行維護(hù)工作量也很小，因此在我國(guó)已建的核電廠(chǎng)中大多采用了GIL作為主變壓器和主開(kāi)關(guān)站之間的連接線(xiàn)路，例如大亞灣、嶺澳、田灣核電廠(chǎng)，有部分核電廠(chǎng)則采用了架空線(xiàn)與GIL相結(jié)合的方式，如在建的陽(yáng)江和防城港核電廠(chǎng)。

3 GIL敷設(shè)方式選擇

GIL設(shè)備占地面積小，布置緊湊，可根據(jù)工程情況靈活選用多種敷設(shè)方式。GIL的典型敷設(shè)方式有廊道敷設(shè)、溝槽敷設(shè)、地面敷設(shè)、架空敷設(shè)、豎井和斜井敷設(shè)、直埋敷設(shè)等［1］。除豎井和斜井敷設(shè)外，其余方式皆為水平敷設(shè)方式。其中直埋敷設(shè)目前在我國(guó)尚無(wú)應(yīng)用實(shí)例，在國(guó)外的應(yīng)用也較少。GLL各種典型敷設(shè)方式如圖1所示。

圖1 GIL典型敷設(shè)方式

核電廠(chǎng)主變壓器平臺(tái)與主開(kāi)關(guān)站均布置在地上，通常位于同一水平位面，不存在高落差情況，因此核電廠(chǎng)內(nèi)GIL采用水平敷設(shè)，不涉及豎井和斜井敷設(shè)。

我國(guó)現(xiàn)有的核電站選址均在沿海地區(qū)，在選擇GIL敷設(shè)方式時(shí)還必須考慮沿海地區(qū)的特殊環(huán)境條件，減少含鹽空氣、暴雨、臺(tái)風(fēng)等對(duì)設(shè)備的影響，確保設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合核電站對(duì)于GIL設(shè)備運(yùn)行的日常管理要求，目前我國(guó)核電站中的GIL設(shè)備多采用地下水平廊道式敷設(shè)方式。

4 GIL廊道設(shè)計(jì)原則

4.1 GIL排列方式選擇

GIL可采用三相水平排列或者三相垂直排列兩種方式，水平排列方式可減小廊道高度，但會(huì)增加廊道寬度，垂直排列方式則相反。

核電廠(chǎng)地下管網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜，工程量大，選擇GIL敷設(shè)方式時(shí)還需考慮廊道對(duì)地下管網(wǎng)系統(tǒng)的影響，盡量減小開(kāi)挖工作量和縮小廊道尺寸。

圖2 嶺澳核電站單回GIL廊道布置

由于核電廠(chǎng)特殊的工程建設(shè)及運(yùn)行管理方式，為避免后期新回路建設(shè)對(duì)原有回路的影響，減少停電時(shí)間，核電廠(chǎng)一般采用單廊道單回GIL水平布置方式。

4.2 廊道寬度和高度選擇

水平廊道敷設(shè)的GIL，在確定廊道寬度及高度時(shí)主要考慮以下因素：

1）GIL的排列方式；

2）單回廊道布置GIL的回路數(shù)；

3）GIL的最大外徑；

4）設(shè)備安裝空間；

5）設(shè)備搬運(yùn)通道和人員巡視通道；

6）土建結(jié)構(gòu)要求；

7）輔助設(shè)施所需空間，如電纜橋架、通風(fēng)設(shè)備、排水設(shè)施等。

采用GIL水平溝槽布置時(shí)，考慮因素基本與水平廊道一致，但由于溝槽式布置GIL可考慮直接吊裝就位，并且溝槽內(nèi)通常不考慮人員通行，因此在選擇溝槽尺寸時(shí)可不考慮設(shè)備吊裝及人員通行的空間，以減小溝槽尺寸。

4.3 GIL廊道敷設(shè)注意事項(xiàng)

由于核電廠(chǎng)地下管網(wǎng)系統(tǒng)極為復(fù)雜，而GIL設(shè)備本身為剛性結(jié)構(gòu)，不能隨意彎曲，如果GIL廊道尺寸及定位在后期進(jìn)行調(diào)整將對(duì)其他項(xiàng)目產(chǎn)生重大影響，且廠(chǎng)家也需在GIL布置方式及詳細(xì)定位基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的產(chǎn)品詳細(xì)計(jì)算和設(shè)計(jì)，因此當(dāng)GIL的敷設(shè)方式及廊道路徑規(guī)劃完成后，后續(xù)進(jìn)行調(diào)整和修改的余地較小，這就要求在進(jìn)行GIL廊道設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)綜合考慮各種因素的影響，合理考慮設(shè)計(jì)余度并盡量避免漏項(xiàng)。

通常需要列入考慮的因素有：廠(chǎng)家設(shè)備安裝要求、組裝方式、廊道輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)、地下管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃，設(shè)備后期運(yùn)行維護(hù)需求等，除此之外，以下幾項(xiàng)因素很容易被忽略，但卻有可能會(huì)對(duì)廊道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，因此也需列入考慮范圍：

GIL廊道沿線(xiàn)地質(zhì)情況及廠(chǎng)家設(shè)備對(duì)基礎(chǔ)不均勻沉降度的要求；

GIL廊道穿越重件道路的范圍；

大型龍門(mén)吊行走路線(xiàn)對(duì)于廊道結(jié)構(gòu)的影響。

5 結(jié)束語(yǔ)

GIL不同于其他高電壓設(shè)備，其布置方式與設(shè)備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)安裝與試驗(yàn)、運(yùn)行維護(hù)緊密相關(guān)，本文僅針對(duì)目前我國(guó)核電廠(chǎng)常用的GIL布置方式進(jìn)行了介紹，在實(shí)際工程中，應(yīng)根據(jù)具體的工程情況進(jìn)行對(duì)比分析后確定合適的GIL線(xiàn)路布置及敷設(shè)方式，其最終目的是為了滿(mǎn)足GIL設(shè)備的順利安裝和安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（責(zé)任編輯呂春紅）

［1］阮全榮，謝小平.氣體絕緣金屬封閉輸電線(xiàn)路工程設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2011.

［2］阮全榮，施圍，桑志強(qiáng).750kV GIL在拉西瓦水電站應(yīng)用需考慮的問(wèn)題［J］.高壓電器，2003，39（4）：66－69.

［3］高凱，李莉華.氣體絕緣輸電線(xiàn)路技術(shù)及其應(yīng)用［J］.中國(guó)電力，2007，40（1）：84－88.

［4］翟長(zhǎng)春.核電廠(chǎng)500kV主變壓器進(jìn)線(xiàn)方案的比較［J］.廣東電力，2007，20（12）：44－46.