Введение в GIL
Системы GIL основаны на успешной технологии трубчатого проводника SF6, которая существует уже несколько десятилетий. GIL состоит из центрального алюминиевого проводника с типичным электрическим поперечным сечением до 5300 мм 2.
Проектирование системы газопровода (GIL) (на фото Tunnel-Laid GIL by SIEMENS)
Проводник опирается на изоляторы из литой смолы, которые центрируют его во внешнем корпусе.
Этот корпус выполнен прочной алюминиевой трубкой, которая обеспечивает надежную механическую и электротехническую защиту для системы. Для удовлетворения актуальных экологических и технических аспектов, GIL заполнены изоляционной газовой смесью в основном азота и меньшим процентом газа SF 6.
GIL был разработан для удовлетворения самых разнообразных требований к установке и эксплуатации. Решающим фактором в удовлетворении этого спроса был процесс установки, который позволяет собирать сборные модули на месте установки, что позволяет оптимально принять выбранную маршрутизацию.
Эта концепция также имеет логистические преимущества. Все элементы, такие как трубки, углы и специальные модули, легки и достаточно малы, чтобы транспортироваться сравнительно легкими стандартными грузовиками.
Газоизолированная линия электропередачи (GIL)
Технические данные
Основные технические данные GIL для сетей передачи 420 кВ и 550 кВ показаны в таблице ниже.
Для применений в 550 кВ можно увеличить содержание SF6 или диаметр трубы корпуса. Номинальные значения, приведенные в таблице ниже, выбираются так, чтобы они соответствовали требованиям высоковольтной передающей сети воздушных линий.
Таблица - Технические данные для сетей передачи GIL 420 кВ и 550 кВ
| Тип | Стоимость |
| Номинальное напряжение (кВ) | 420/550 |
| Номинальный ток (A) | 3150/4000 |
| Импульсное напряжение молнии (кВ) | 1425/1600 |
| Импульсное напряжение переключения (кВ) | 1050/1200 |
| Напряжение силовой частоты (кВ) | 630/750 |
| Номинальный кратковременный ток (кА = 3 с) | 63 |
| Номинальное давление газа (бар) | 7 |
| Изоляционная газовая смесь | 80% N 2, 20% SF 6 |
Мощность передачи энергии GIL составляет 2000 МВА, независимо от того, был ли проложен тоннель или он был непосредственно захоронен. Это позволяет GIL продолжать с максимальной мощностью 2000 МВА воздушной линии и подводить ее под землю без какого-либо снижения передачи энергии.
Значения соответствуют соответствующему стандарту IEC для GIL, IEC 61640.
Стандартные единицы
На рисунке 1 показан прямой блок в сочетании с угловым блоком.
Прямой блок состоит из однофазного корпуса из алюминиевого сплава. В шкафу (1) внутренний проводник (2) фиксируется коническим изолятором (4) и лежит на опорных изоляторах (5).
Рисунок 1 - Прямой строительный блок с угловым элементом
Тепловое расширение проводника к корпусу регулируется системой скользящего контакта (3а, 3b). Один прямой блок имеет длину до 120 м, выполненную однотрубными секциями, сваренными вместе с помощью станков с орбитальной сваркой.
Если изменение направления превышает то, что позволяет эластичный изгиб, то угловой элемент (показанный на рисунке 1) добавляется с помощью орбитальной сварки с прямым блоком. Угловой элемент охватывает углы от 4 ° до 90 °. В нормальных условиях ландшафта не требуются угловые единицы, потому что эластичный изгиб с радиусом изгиба 400 м достаточен для наблюдения за контуром.
На расстоянии 1200-1500 м отключающие устройства помещаются в подземные шахты. Отключающие устройства используются для отделения газовых отсеков и подключения высоковольтного испытательного оборудования для ввода в эксплуатацию GIL.
Блок компенсатора используется для размещения теплового расширения шкафа на участках, которые не зарыты в землю. Компенсатор представляет собой металлический корпус, механический мягкий разрез, который обеспечивает движение, связанное с тепловым расширением корпуса. Он компенсирует длину теплового расширения секции корпуса.
Таким образом, компенсаторы используются в туннельных GIL, а также в валах непосредственно захороненных GIL.
Корпус непосредственно заглубленного GIL покрыт на заводе многослойной полимерной оболочкой в качестве пассивной защиты от коррозии. После завершения орбитального сварного шва на месте стыка наносят окончательное покрытие для защиты от коррозии. Поскольку GIL является электрически замкнутой системой, ни одно из импульсных напряжений молнии не может непосредственно воздействовать на GIL.
Таким образом, можно уменьшить уровень напряжения импульсного молнии, используя ограничители перенапряжений в конце GIL. Интегрированная концепция перенапряжения позволяет уменьшить высокочастотные перенапряжения, подключив ограничители перенапряжений к GIL в газовом отсеке.
Для контроля и управления GIL устанавливается вторичное оборудование для измерения давления и температуры газа. Это те же элементы, которые используются в распределительных устройствах с газовой изоляцией (ГИС).
Для ввода в эксплуатацию измерения частичного разряда получены с использованием метода измерения чувствительной очень высокой частоты (УКВ).
Рисунок 2 - Непосредственно скрытые компоненты системы GIL
Электрическая измерительная система для обнаружения местоположения дуги реализуется на концах GIL. Измеряются электрические сигналы и, в случае маловероятного случая внутренней неисправности, положение может быть рассчитано системой координат дуги (ALS) с точностью до 25 м.
Третий компонент - компенсатор, установленный на корпусе. В туннельном исполнении или в подземном валу корпус GIL не закреплен, поэтому он будет расширяться в ответ на термическое нагревание во время работы. Тепловое расширение корпуса компенсируется блоком компенсации.
Если GIL непосредственно захоронен в почве, компенсационный блок не нужен из-за взвешивания грунта и трения поверхности корпуса GIL.
Четвертым и последним базовым модулем является отсоединяющий блок, который используется каждые 1, 2-1, 5 км для отделения GIL в газовых отсеках. Отключающий блок также используется для ввода в эксплуатацию высоковольтного высоковольтного ввода в эксплуатацию.
Сборка всех этих элементов как типичная установка показана на рис. 2, который иллюстрирует участок ГИЛ между двумя валами (1). В подземных валах размещены разъединительные и компенсаторные блоки (2). Расстояние между валами составляет от 1200 до 1500 м и представляет собой один газовый отсек. В качестве примера в середине рисунка показан прямоугольник с непосредственным скрытым углом (3).
Каждый угловой блок также имеет фиксированную точку, где проводник прикреплен к корпусу.
Методы укладки
GIL можно прокладывать над землей на конструкциях, в туннеле или непосредственно погружать в почву, как нефтепровод или газопровод. Общая стоимость непосредственно скрытой версии GIL в большинстве случаев является наименее дорогостоящей версией GIL. Для этого метода укладки требуется достаточное пространство для обеспечения доступности для работы на месте.
Следовательно, прямое захоронение кладки обычно будет использоваться в открытом ландшафте, пересекающем сельскую местность, подобно воздушным линиям, но невидимым.
Надземная установка
Надземный GIL
Установка GIL над землей - это безаварийный вариант, даже для экстремальных условий окружающей среды. GIL не подвержены воздействию высоких температур окружающей среды, интенсивного солнечного излучения или сильного загрязнения атмосферы (например, пыли, песка или влаги). Защита от коррозии не всегда необходима.
Особенно высокая мощность передачи может быть достигнута при надземной установке.
Туннельная установка
Системы GIL, установленные в туннеле
Туннели, состоящие из сборных элементов конструкции, являются еще одним быстрым и простым способом установки GIL. Туннельные элементы собираются в траншею, которая затем заполняется, чтобы предотвратить любое долгосрочное обезображивание местного ландшафта.
GIL устанавливается после завершения туннеля. При таком способе установки земля над туннелем может быть полностью восстановлена для использования в сельском хозяйстве. Только незначительное количество тепла рассеивается в почве от GIL. Система остается доступной для легкой проверки, и обеспечивается высокая пропускная способность.
Вертикальная установка
Вертикальный GIL
Трубчатые проводники с газовой изоляцией могут быть установлены без проблем при любом градиенте даже вертикально. Это делает их лучшим решением, особенно для пещерных гидроэлектростанций, где от подземного машинного трансформатора необходимо передать большое количество энергии на распределительное устройство и воздушную линию на поверхности.
Поскольку системы GIL не представляют опасности для пожара, их можно установить в туннель или вал, которые доступны, а также могут быть использованы для вентиляции одновременно.
Прямое захоронение
Прямое захоронение GIL
Siemens также предлагает решения GIL, предназначенные для прямого захоронения. Эти системы покрыты сплошным полиэтиленовым слоем для защиты коррозионностойкого алюминиевого сплава шкафа, обеспечивающего защиту погребенной системы более 40 лет.
Поскольку магнитные поля являются маргинальными вблизи всех приложений Siemens GIL, земля может быть возвращена в сельскохозяйственное использование с очень незначительными ограничениями после завершения системы.
Высокая совместимость с EM
Магнитные поля в microtesla (мкТ) для GIL, воздушной линии электропередачи и кабеля (XLPE, скрещивание) для двойной системы 400 кВ при нагрузке 2 x 1000 МВА, GIL и кабеле, уложенном на глубину 1 м.
Сравнение магнитных полей для различных высоковольтных систем передачи
Ресурсы: Линия электропередачи Siemens Gas-Isolated - GIL; Инженерное проектирование подстанций