CN101577401A

CN101577401A - 共箱式气体绝缘输电线路

Info

Publication number: CN101577401A
Application number: CNA2009100459384A
Authority: CN
Inventors: 李鸿儒; 雷鸣; 叶德隆
Original assignee: VEI-LONGYUAN ELECTRICAL INSTITUTE Co Ltd
Current assignee: VEI-LONGYUAN ELECTRICAL INSTITUTE Co Ltd
Priority date: 2009-01-22
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2009-11-11

Abstract

本发明提供了一种共箱式气体绝缘输电线路，其包括外壳和设置于外壳内的内导体，所述外壳与内导体之间的空间充有绝缘气体，其特征在于，所述内导体为固设于所述外壳内的三相导体。本发明将三相导体安装在一个公共的金属管道中，大大地缩小了体积，减小工程安装占用空间，不论是地面安装、地下隧道或者地下沆道，可以有效减小工程投资，经济效益更加显著。同时，本发明设计的三相共箱式GIL是以干燥净化压缩空气为主绝缘的新产品，代替分箱式以SF6气体为主绝缘的产品，是属于第三代具有安全环保性的产品，具有广阔的市场前景，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

共箱式气体绝缘输电线路

技术领域

本发明涉及高压输电传输设备领域，尤其涉及一种共箱式气体绝缘输电线路。

背景技术

气体绝缘输电线路为管道封闭结构，安装方式较为灵活，可分为：直埋敷设、户外架设和隧道安装。早期应用气体绝缘输电线路的目的是实现与架空输电线路输电容量相当的地下输电线路以适应各种恶劣的自然环境。

目前ABB、西门子、美国和日本生产的252～550kV气体绝缘输电线路全是三相分箱式，即三相高压母线分别安装在三个金属外壳内。每个金属外壳与其内的高压母线(内导体)共轴，此内导体由盆式绝缘子固定，下方由若干支撑绝缘子支撑，位于内导体和外壳之间的空间用绝缘气体填充。其中绝缘气体是SF6气体绝缘，或是SF6+N2混合气体绝缘。工程安装占地(空间)面积大，所用的材料费用高。所需技术难度低。尤其地下隧道安装时，需三根铝合金管并行，占用空间大，地下隧道工程投资大。比如西门子公司生产的550kV、SF6+N2混合气体绝缘GIL在隧道中的安装形式为二回路分箱式，即A、B、C三相分别在三个金属管道(外壳)中，占用空间大。又如，美国AZZ公司生产的550kV气体绝缘GIL，在隧道和地沟安装，为三相分箱式，占地空间较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种共箱式气体绝缘输电线路，以解决传统分箱式气体绝缘输电线路中所存在的占地空间大的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下方案：

一种共箱式气体绝缘输电线路，其包括外壳和设置于外壳内的内导体，所述外壳与内导体之间的空间充有绝缘气体，所述内导体为固设于所述外壳内的三相导体。

所述三相导体通过若干支撑绝缘子按等边三角形均布于所述外壳内。

所述每个支撑绝缘子上设有三个供三相导体穿越的通孔，且所述每个支撑绝缘子外周缘上设有若干用于连接所述外壳内壁的绝缘支撑脚。

所述绝缘支撑脚与所述外壳内壁通过压缩弹簧连接。

所述共箱式气体绝缘输电线路分成若干充气单元，每个充气单元由若干制造单元连接组成，相邻充气单元之间通过圆板形气隔绝缘子隔开。

所述制造单元是直线段单元或弯角单元，每个制造单元内设有若干用于支撑三相导体的支撑绝缘子。

所述相邻制造单元间的三相导体分别通过梅花触头插接连接。

所述相邻充气单元之间设有伸缩单元。

所述伸缩单元由波纹管和可拆卸节连接组成。

所述共箱式气体绝缘输电线路两端装有用于连接架空线的进出线高压套管。

所述绝缘气体为干燥净化压缩空气。

所述干燥净化压缩空气的压力为1.5MPa～2.5Mpa。

所述干燥净化压缩空气的尘埃粒度小于或等于0.1μm，油含量小于或等于0.01mg/m3，水分含量小于或等于-70摄氏度的凝露点。

所述绝缘气体为SF6气体绝缘，或SF6+N2混合气体。

所述内导体为三相铝导电管母线。

所述共箱式气体绝缘输电线路的输电电压是252-550KV。

本发明的有益效果：

本发明三相共箱式气体绝缘输电线路GIL，三相母线导体安装在一个公共的金属管道中，大大地缩小了体积，减小工程安装占用空间，不论是地面安装、地下隧道或者地下沆道，可以有效减小工程投资。对于大城市，由于其地皮昂贵，采用三相共箱式GIL，可以减小占用空间，进而可以节约大量投资，经济效益更加显著。

虽然，三相共箱式GIL比分箱式GIL技术难度大，三相共箱式只需一个外壳(铝管)，但设备总造价反而较低。同时，现发明设计的三相共箱式GIL是以干燥净化压缩空气为主绝缘的新产品，代替分箱式以SF6气体为主绝缘的产品，是属于第三代具有安全环保性的产品，尤其在大城市使用，具有广阔的市场前景。综上所述，本发明三相共箱式GIL具有显著的经济效益和社会效益。同时，也是国家电网重大装备改造项目之一。

实际工程中可按工程需要，由各个标准单元(如制造单元、伸缩单元等)进行组合，模块化生产，标准化、系统化程度高，生产周期短，可大大降低成本，方便维护和检修。

附图说明

以下结合附图和具体实施例对本发明的共箱式气体绝缘输电线路作进一步详细具体的说明。

图1是共箱式气体绝缘输电线路的结构示意图。

图2是图1的俯视图。

图3是图1的A-A剖视图。

图4是压缩空气击穿强度随压力变化的测试曲线图。

图中：1、2-直线段单元，3-伸缩单元，4-弯角单元，5-进出线高压套管，6-圆盘形气隔绝缘子，7-梅花触头，8-三相导体，9-支撑绝缘子，10-外壳。

具体实施方式

请参阅图1所示，这种共箱式气体绝缘输电线路，其包括外壳和设置于外壳内的内导体，所述外壳与内导体之间的空间充有绝缘气体。所述内导体为固设于所述外壳内的三相导体8，该三相导体包括三根单相导体，用于传输交流电。请参阅图3，所述三相导体8通过若干支撑绝缘子9按等边三角形均布于所述外壳内。所述每个支撑绝缘子9呈等边三角形框架，其上设有三个供这三相导体8中的单相导体穿越的通孔，且每个所述支撑绝缘子9外周缘上设有若干用于连接所述外壳10内壁的绝缘支撑脚。本实施例中，每个支撑绝缘子9外周缘上均布三个绝缘支撑脚。并且，所述绝缘支撑脚与所述外壳10内壁通过压缩弹簧连接。通过采用压缩弹簧可以调节外壳10内径的制造误差，以保证支撑绝缘子9与外壳10内壁的可靠接触。本实施例中，所述支撑绝缘子9和圆盘形气隔绝缘子6均采用环氧树脂浇注而成。

所述共箱式气体绝缘输电线路分成若干充气单元。相邻充气单元之间通过圆盘形气隔绝缘子6隔开。相邻充气单元之间设有伸缩单元3。所述伸缩单元3由波纹管(伸缩节)和可拆卸节连接组成。本实施例中每100米充气单元之间装有由不锈钢制造的波纹管(伸缩节)和可拆卸节组成的伸缩单元3，以便热胀冷缩和检修时拆卸。

每个充气单元由若干制造单元连接组成。所述制造单元主要是直线段单元1、2。本实施例中，每个直线段单元1、2为10米，工程现场将10个直线段单元焊接为一体，成为一个充气单元(100米)。每个直线段单元1、2内沿纵向设有五个用于支撑三相导体8的支撑绝缘子9。所述支撑绝缘子9将所述三相导体8均布于所述外壳10内腔体中。所述制造单元还包括弯角单元4，角度可以从90°～179°，用于工程转角处。本实施例中，所述三相导体8为三相铝导电管母线，即采用铝合金管，可通过电流4000A以上，其由环氧树脂支撑绝缘子9支撑。另外，每个制造单元两端均采用梅花触头7插接连线，以方便工程安装对接。

所述共箱式气体绝缘输电线路GIL两端装有进出线高压套管5，以便与架空线连接。所述共箱式气体绝缘输电线路GIL两端也可与气体绝缘金属封闭开关设备GIS、变压器等直接连接。

所述绝缘气体可以为SF6气体绝缘，或SF6+N2混合气体。本实施例中，所述绝缘气体采用高环保的干燥净化压缩空气。所述干燥净化压缩空气的压力为1.5MPa～2.5Mpa。所述干燥净化压缩空气的尘埃粒度小于或等于0.1μm，油含量小于或等于0.01mg/m3，水分含量小于或等于-70摄氏度的凝露点。干燥净化压缩空气的绝缘特性可以参见2008年12月03日公布的文献号为CN101315817的中国发明专利“气体绝缘输电线”。

所述共箱式气体绝缘输电线路的输电电压可以是252-550KV。

目前，气体绝缘输电线预实现输送的四种高压电的参数请参阅表1。四种高压电的额定电压请参阅表1中第一栏。要求气体绝缘输电线中绝缘气体的绝缘对地水平请参阅第8栏。局部放电要求请参阅第9栏。输送的电压越高，要求干燥净化压缩空气的绝缘水平越高。气体绝缘输电线中干燥净化压缩空气的绝缘水平大小取决于两个因素：1、气体绝缘输电线内导体与外壳之间的间距；2、干燥净化压缩空气的击穿强度。使用两种不同压力的干燥净化压缩空气的气体绝缘输电线为达到相同的内导体与外壳之间绝缘水平，使用压力小的干燥净化压缩空气的气体绝缘输电线需通过增大内导体与外壳之间的间距(增大气体绝缘输电线横截直径)来达到使用压力大的干燥净化压缩空气的气体绝缘输电线的绝缘水平。然而，当使用压力大的干燥净化压缩空气，气体绝缘输电线的外壳需制作的较厚。

以共箱式气体绝缘输电线传送额定电压为252kV的高压电为例，绝缘气体采用2.2Mpa的干燥净化压缩空气。参考图4的曲线1，2.2Mpa的1级标准干燥净化压缩空气的击穿强度约为44kV/mm。若要求气体绝缘输电线需达到额定雷电冲击耐受电压1050kV标准，则气体绝缘输电线的单相导体和其他导体以及外壳之间的距离为1050/44，约为23.86mm。本实施例中，所述外壳采用外径为716mm，内径为680mm，壁厚为18mm的铝管。其设计压力为2.6Mpa，工作压力为2.2Mpa。其尺寸可以放大。其壁厚是按设计压力和内径及材质许应应力计算出来的。其材料为防锈铝板5083。252kV共箱式气体绝缘输电线内部的三相导体为三根铝导电管，材质为6063合金铝管，规格为φ120mm×15mm，即外径为120mm、壁厚为15mm、内径为90mm。综合考虑，电场设计的均匀性，单相导体和其他导体以及外壳内壁之间的距离最小约为120mm，大于23.86mm。该尺寸的气体绝缘输电线的尺寸在预期输送额定电压252kV的气体绝缘输电线的标准制作范围内。因此采用2.2Mpa的干燥净化压缩空气作为绝缘气体的共箱式气体绝缘输电线输送额定电压相对较高的高压电时是可行的。可用φ140mm×20mm，以通过更大电流。本实施例相当于三相分箱式220kV GIL的所输送的电量，其包括三根直径约为400mm的外壳。三个直径为400mm的外壳排列在一起所占用的空间比直径为720mm的外壳大多了。相对于分箱式GIL的体积，本发明所占安装空间缩小到分箱式GIL的30-50％。这对于地皮昂贵的大城市或地下隧道安装来说，将大大减少工程施工费用，具有显著经济效益和社会效益，有广阔的市场前景。

以共箱式气体绝缘输电线传送额定电压为550kV的高压电为例，绝缘气体采用2.5Mpa的干燥净化压缩空气。参考图4的曲线1，2.5Mpa的1级标准干燥净化压缩空气的击穿强度约为48kV/mm。若要求气体绝缘输电线需达到额定雷电冲击耐受电压1550kV标准，则气体绝缘输电线的外壳与内导体之间的距离为1550/48，约为32.3毫米。综合考虑，电场设计的均匀性，550kV三相导体与外壳之间的距离以及三相导体的三根单相导体之间的最小距离约为150-160mm，大于32.3毫米，可满足绝缘要求。该尺寸的气体绝缘输电线的尺寸在预期输送额定电压550kV的气体绝缘输电线的标准制作范围内。因此采用2.5Mpa的干燥净化压缩空气作为绝缘气体的气体绝缘输电线输送额定电压相对较高的高压电时是可行的。

虽然，三相共箱式GIL比分箱式GIL技术难度大，但设备总造价较低，因此，本发明三相共箱式GIL具有显著的经济效益和社会效益。

本发明的应用广泛，如以下几个方面：

一、目前我国在山东、浙江、广东等地投资修建多个核电站，多采用GIL向外输电。由于目前国内很少厂家制造GIL，多采用ABB(美国AZZ)、西门子和法国的三相分箱式的产品，不但价格昂贵，而且工程投资量大。本发明三相共箱式空气绝缘GIL可用于核电站远距离输电。

二、该产品可用于大城市的电网改造，尤其北京、上海、广州等地。目前上海有一条252kV双回路架空线路，长1.5公里，在城市繁华区、大楼中间穿过，每年短路事故率很高，严重影响安全供电，上海电力公司计划采用GIL代替架空线路进行改造。我院开发设计的252kV共箱式GIL为空气绝缘的全环保型产品，并在上海华东电力集团公司金山基地生产，可列入首选产品。

三、我国西南水利资源丰富，阶梯电站很多，但高山峻岭向外输电极为困难，需要开掘山洞、隧道输电。所以采用GIL输电应是首选方案，尤其共箱式GIL，体积小，一条山洞隧道就可架设多条回路，且能大容量、远距离、安全可靠送电，将会大大节约工程施工费用，具有广阔的市场前景。

四、湖南、贵州、广西、是我国冰灾严重地区，每年冬季，冰灾事故频繁，严重影响安全供电。2008年初的严重冰灾造成数百个高压铁塔倒塌，该地区126kV，252kV，550kV电网几乎全部解裂，造成大面积长时间停电，给交通运输、人民生活、工农业生产造成极大危害，直接经济损失达上千亿元，该地区将来若用GIL构建一个252、550kV的骨架电网，将会保证冬季安全供电，将给国民经济带来极大的经济效益。同时，还具有战略意义。

表1

Claims

1.一种共箱式气体绝缘输电线路，其包括外壳和设置于外壳内的内导体，所述外壳与内导体之间的空间充有绝缘气体，其特征在于，所述内导体为固设于所述外壳内的三相导体。

2.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述三相导体通过若干支撑绝缘子按等边三角形均布于所述外壳内。

3.如权利要求2所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述每个支撑绝缘子上设有三个供三相导体穿越的通孔，且所述每个支撑绝缘子外周缘上设有若干用于连接所述外壳内壁的绝缘支撑脚。

4.如权利要求3所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述绝缘支撑脚与所述外壳内壁通过压缩弹簧连接。

5.如权利要求2所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述共箱式气体绝缘输电线路分成若干充气单元，每个充气单元由若干制造单元连接组成，相邻充气单元之间通过圆板形气隔绝缘子隔开。

6.如权利要求5所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述制造单元是直线段单元或弯角单元，每个制造单元内设有若干用于支撑三相导体的支撑绝缘子。

7.如权利要求5所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述相邻制造单元间的三相导体分别通过梅花触头插接连接。

8.如权利要求5所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述相邻充气单元之间设有伸缩单元。

9.如权利要求8所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述伸缩单元由波纹管和可拆卸节连接组成。

10.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述共箱式气体绝缘输电线路两端装有用于连接架空线的进出线高压套管。

11.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述绝缘气体为干燥净化压缩空气。

12.如权利要求11所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述干燥净化压缩空气的压力为1.5MPa～2.5Mpa。

13.如权利要求12所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述干燥净化压缩空气的尘埃粒度小于或等于0.1μm，油含量小于或等于0.01mg/m³，水分含量小于或等于-70摄氏度的凝露点。

14.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述绝缘气体为SF6气体绝缘或SF6+N2混合气体。

15.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述内导体为三相铝导电管母线。

16.如权利要求1所述的共箱式气体绝缘输电线路，其特征在于，所述共箱式气体绝缘输电线路的输电电压是252-550KV。