干燥壓縮空氣絕緣環(huán)保型GIL的可行性探討

摘要：本文首先通過(guò)分析SF6氣體絕緣和SF6 /N2混合氣體GIL的產(chǎn)品特點(diǎn)和不足，闡述了干燥空氣絕緣GIL的必要性，緊接著重論述了干燥壓縮空氣絕緣GIL的絕緣可靠性、成本經(jīng)濟(jì)性、工程可操作性在三方面的情況，最終得出了干燥壓縮空氣作為其絕緣介質(zhì)是完全可行的。

關(guān)鍵詞：干燥壓縮空氣；絕緣介質(zhì)；輸電線(xiàn)路；可行性

前言：

氣體絕緣金屬封閉輸電線(xiàn)路（gas-insulated metal-enclosed transmission line，縮寫(xiě)是GIL）具有傳輸容量大、損耗小、電容小、占地少、可靠性高、適用于惡劣環(huán)境的特點(diǎn)。GIL在全世界范圍內(nèi)具有多年的使用經(jīng)驗(yàn)，而且國(guó)內(nèi)也有大量工程案例。由于GIL常用于長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路，在工程中SF6氣體用氣量較大，隨著世界環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，尋求SF6氣體的替代氣體已經(jīng)是迫在眉睫。

1、干燥空氣絕緣GIL應(yīng)用的必要性

從1972年由美國(guó)AZZ的CGIT公司生產(chǎn)的第一代SF6氣體絕緣GIL投運(yùn)以來(lái)，至今已有四十余年的使用經(jīng)驗(yàn)，工程運(yùn)用公里數(shù)也已有數(shù)百公里之多，而且運(yùn)行質(zhì)量可靠。然而由于GIL常用于長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路，在工程中SF6氣體用氣量較大，隨著世界環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，尋求SF6氣體的替代氣體已經(jīng)是迫在眉睫。為了解決環(huán)保問(wèn)題，德國(guó)的西門(mén)子公司率先采用SF6-N2混合氣體作為絕緣介質(zhì)研發(fā)出屬于第二代GIL產(chǎn)品，并于2001年2月在瑞士日內(nèi)瓦機(jī)場(chǎng)線(xiàn)路改造工程中得以運(yùn)用。對(duì)于GIL這樣用氣量比較大的設(shè)備，SF6-N2混合氣體絕緣介質(zhì)的使用在很大程度上減少了SF6的用氣量，并減少了可能給環(huán)境帶來(lái)的環(huán)保壓力。

雖然，SF6 /N2混合氣體已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段，但從目前的地球環(huán)境角度來(lái)看，它并不是理想的替代氣體，尋求更加環(huán)保的、天然的替代氣體將是各國(guó)電力行業(yè)研究機(jī)構(gòu)的下一個(gè)追求目標(biāo)。而我們維龍集團(tuán)旗下的維龍（鎮(zhèn)江）電工研究院和維龍（永安）電氣有限公司以俄羅斯全俄列寧電工研究院為技術(shù)依托研發(fā)了采用干燥壓縮空氣作為絕緣介質(zhì)的第三代環(huán)保型GIL，并取得了很大的進(jìn)展。第三代產(chǎn)品對(duì)于絕緣介質(zhì)用氣量較大的GIL產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，是市場(chǎng)需求的產(chǎn)物，是技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物。壓縮空氣絕緣的GIL則是完全環(huán)保的，可以大大減少產(chǎn)品可能給環(huán)境帶來(lái)的壓力。

2、干燥空氣絕緣GIL應(yīng)用的可行性

首先，關(guān)于干燥空氣絕緣GIL的絕緣可靠性：對(duì)于僅需要利用SF6氣體的絕緣性能的產(chǎn)品，在利用壓縮空氣作為絕緣介質(zhì)的技術(shù)上取得了很大的進(jìn)步，也引起了國(guó)家相關(guān)部門(mén)以及科研單位的重視。在中壓領(lǐng)域沈陽(yáng)華利電器集團(tuán)是利用干壓空氣/氮?dú)庾鳛榻^緣介質(zhì)最成功的單位之一，他們成功開(kāi)發(fā)了12kV、24kV、40.5kV干壓空氣/氮?dú)饨^緣的系列C-GIS；而2001年日本的AE帕瓦株式會(huì)社成功開(kāi)發(fā)完成了采用干燥空氣絕緣、真空開(kāi)斷，完全沒(méi)有使用SF6氣體的145kV/40kA單斷口瓷柱式真空斷路器。該公司還成功開(kāi)發(fā)采用干燥空氣絕緣作為絕緣介質(zhì)的72.5kV等電壓等級(jí)罐式VCB和GIS。因此，只要選擇適當(dāng)?shù)膲毫徒^緣距離，電場(chǎng)設(shè)計(jì)的合理，高品質(zhì)壓縮空氣完全可以滿(mǎn)足相應(yīng)電壓等級(jí)下GIL所需要的絕緣水平。

其次，關(guān)于干燥空氣絕緣GIL的成本經(jīng)濟(jì)性：該類(lèi)GIL的絕緣介質(zhì)是干燥的壓縮空氣，而壓縮空氣的氣源是普通空氣，是無(wú)成本的，是取之不盡用之不竭的，而且可以直接排放到大氣中，不需要回收處理。為了減少壓縮空氣的含水量，我們可以通過(guò)一套干燥凈化設(shè)備將壓縮空氣處理到水分含量接近于純氮的水分含量，因此，干燥后的壓縮空氣的絕緣性能將變得更優(yōu)，投入也僅需要一次性投入。然而SF6氣體則是商業(yè)化經(jīng)營(yíng)的氣體，價(jià)格較高，而且在產(chǎn)品檢修時(shí)不允許排放到大氣中，對(duì)于含SF6氣體的產(chǎn)品在處理內(nèi)部氣體時(shí)需要將內(nèi)部SF6氣體通過(guò)專(zhuān)用回收設(shè)備或N2 /SF6混合氣體分離設(shè)備進(jìn)行回收處理，額外地增加了回收、處理和儲(chǔ)存成本。同時(shí)，對(duì)于提煉SF6分壓力比較低的混合氣體中的SF6氣體難度將非線(xiàn)性增加，分離回收的經(jīng)濟(jì)性將不是很理想，因此還期待更好的解決方案。因此對(duì)于GIL的絕緣氣體使用量非常之大，采用干燥壓縮空氣后的用氣成本將明顯降低，不僅具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)性，而且也將具有可觀的社會(huì)效益。

再次，關(guān)于干燥空氣絕緣GIL的工程可操作性：在新產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，有些技術(shù)人員也對(duì)干燥壓縮空氣絕緣GIL工程的可操作性提出了一些疑問(wèn)，如有些人認(rèn)為壓縮空氣絕緣的GIL充氣壓力較現(xiàn)有的以SF6氣體或N2 /SF6混合氣體作為絕緣介質(zhì)的GIL充氣壓力偏高，要超過(guò)10個(gè)大氣壓，用戶(hù)心理上有點(diǎn)難以接受。其實(shí)根據(jù)我們現(xiàn)階段對(duì)干燥的壓縮空氣GIL研究性試驗(yàn)證明，壓力僅為十幾個(gè)大氣壓，該壓力相對(duì)于燃?xì)廨斔凸艿缐毫Φ秃芏?，而且殼體強(qiáng)度都是通過(guò)嚴(yán)格計(jì)算和試驗(yàn)證明了的，是絕對(duì)安全的不用擔(dān)心。還有些人認(rèn)為壓縮空氣在高壓力下微水量難于控制需要經(jīng)常排凝露水，主要是因?yàn)樗麄兊南敕ㄟ€局限于普通壓縮空氣作為絕緣介質(zhì)。而干燥壓縮空氣是普通空氣經(jīng)過(guò)干燥凈化處理后產(chǎn)生的，其水分質(zhì)量要求幾乎接近于高純氮的水分含量水平，現(xiàn)在研制的凈化裝置干燥壓縮空氣的大氣露點(diǎn)可以做到低于-70?C；還有些人認(rèn)為為了維持GIL內(nèi)部氣體的壓力穩(wěn)定需要沿著輸電線(xiàn)路全線(xiàn)設(shè)置壓氣站，但是他卻忽略了GIL完全可以根據(jù)工程需要?jiǎng)澐诌m當(dāng)?shù)臍怏w隔室來(lái)解決長(zhǎng)距離的氣壓穩(wěn)定問(wèn)題，這樣隔室之間、隔室對(duì)外界之間都保證密封，既可以便于GIL工程的施工維護(hù)，滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)施工的可操作性，也可以防止產(chǎn)品某段出現(xiàn)故障時(shí)禍及其它完好氣隔單元。

通過(guò)以上三點(diǎn)分析，我們認(rèn)為，研發(fā)干燥壓縮空氣絕緣的環(huán)保型GIL是有必要的，而且也是可行的，是符合世界環(huán)保意識(shí)總體要求的。

結(jié)束語(yǔ)：

干燥壓縮空氣與SF6氣體雖然在滅弧能力上存在很大的差別，在絕緣性上也有一定的差距，但是氣體絕緣金屬封閉輸電線(xiàn)路（GIL）關(guān)注的僅僅是氣體的絕緣性能，因此只要電場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、充氣壓力選擇適當(dāng)，干燥壓縮空氣作為GIL的絕緣介質(zhì)是完全可行的。該類(lèi)環(huán)保型干燥壓縮空氣絕緣的GIL環(huán)保性?xún)?yōu)良，具有良好的社會(huì)效益，亦將會(huì)是今后發(fā)展的新方向。當(dāng)然干燥壓縮空氣絕緣介質(zhì)的采用，還需要很多試驗(yàn)以及工程實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證，通過(guò)工程的檢驗(yàn)可能還會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，但是通過(guò)對(duì)干燥壓縮空氣研究的不斷深入，經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，問(wèn)題肯定會(huì)不斷的得到解決。當(dāng)然任何新技術(shù)、新產(chǎn)品的推廣都需要一定的時(shí)間，人們對(duì)高品質(zhì)壓縮空氣絕緣GIL接受也需要一個(gè)過(guò)程。因此它也需要引起我們國(guó)家及政府的高度重視，在資金和政策上給予支持和幫助。

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作者簡(jiǎn)介：許宏頌（1968.04）男，民族：漢，籍貫：福建，職務(wù)：董事長(zhǎng)，職稱(chēng)：高級(jí)工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：動(dòng)力與電氣工程，單位：維龍（永安）電氣有限公司。endprint