全球治理:如何在复杂的国际关系中找到解决方案

  电力输送的传统方式是采用架空线,但是在一些环境有限制的场合就需要采用地下输电线的解决方案。现今已经有一些地下输电线的方式,其中最普遍的就是电缆,然而气体绝缘输电线路(GIL)也是一种经常用到的解决方案。

  本文将对架空线、电缆和GIL从技术、现场、软特性和经济性作出比较,不为比较孰优孰劣,只是想通过比较来强调GIL,突出GIL的特点,让大家更了解GIL!

  本文内容来自《气体绝缘输电线路》。此书对GIL技术、经济和环境影响以及电力系统应用方面的分析,对该技术的物理设计、特性以及优点提供了完整的认识,对GIL如何在规划阶段成为最佳解决方案,以及如何应用在电力系统中作了阐述。

  

点击图片即可查看该书内容简介及目录

  除GIL外,目前的主要输电方式是架空线和固体绝缘电缆。如果只考虑经济方面的因素,架空线方式的成本最低。但在一些情况下,由于公众的反对或没有空间,架空线方案就不可行。这种情况经常发生在大都市、城市中心、机场或生态保护区。

  当需要更高的电力输送能力时,GIL就有优势了,一条GIL线路可以替代2条电缆线路。

  关于架空线和电缆的相关知识,小编也给大家找到了参考书籍!

  

点击图片即可查看内容简介及目录

  

点击图片即可查看内容简介及目录

  GIL的特点

  GIL可以在地下传输架空线的全部负荷(如2000MVA)而不需要安装并排的其他设备和强迫风冷装置。GIL可以直接地埋安装,隧道安装或者安装在地面上。GIL不需要安装电抗器作为补偿,即使用于60~80km的输电线路。GIL是一个安全的输电系统。所有材料都是不燃的,并且绝缘气体也是无毒的。GIL技术在高压输电领域已有40年的安全可靠的运行经验。

表1 GIL的特点

  技术比较

  每种技术(架空线、电缆系统和GIL)都有各自的特点。在对比中,由于功能的相互依赖,很难有一个简单的答案说哪种方案是最佳的。在此只说明原则上的对比,对影响大或小可以给出定量的分析。每个工程项目都有其自身的特点,技术方面的影响是各自不同的。这就是为什么需要对每个工程项目做各自的分析。

  1.损耗

  输电系统的损耗可分为与负荷有关的损耗、介电损耗及与运行设备有关的损耗(如电抗器或电容器组的补偿损耗)等。以下是和输电系统有关的各类损耗的实例。

  GIL/电缆损耗和输电系统的阻抗有着直接的关系。通常对于大容量的输电系统,架空线和GIL都采用铝导体,而电缆采用铜导体。导体截面的大小和材料性能是损耗的基础,见表2。

表2 1100MVA输电损耗例子

  与负载有关的损耗应用到一个输送容量为1100MVA的输电系统。电缆屏蔽的损耗已经通过采用交叉接地进行了优化,见表2。

  介电损耗、与负载有关的损耗完全取决于所使用的绝缘介质。但它们在GIL系统中,几乎可以忽略不计,因为GIL采用了气体绝缘技术,而且内部所使用的绝缘件的数量也非常少。与负荷相关的损耗与负荷电流的平方成正比,并取决于导体的截面积和直径。由于采用了大截面的导体,GIL呈现比充油电缆或XLPE(交联聚乙烯)电缆更低的导体的损耗。图1是各类损耗与电网传输容量的关系。使用交叉接地的好处是减少了电缆外壳的电流,其外部的电磁场与外部完全接地的系统相比要高。

图1 各类400kV输电系统和充油电缆损耗的比较

  表3给出了每公里电感和电容的数值。可以看出负载的容量,和每单位长度的电容成正比,GIL要远小于两种电缆。这就是说,按照输电系统的设计,当使用GIL时,其所需要的电抗器补偿的费用要少很多。

表3 充油电缆、XLPE电缆和GIL的主要物理参数

  通常线路的传输容量和波阻抗有关。对此,可以看出GIL的波阻抗和电缆几乎相同,也就是说,GIL可以拥有和通常线路一样的传输容量。

  若仅考虑输电系统的设备投资(要少于运营费用),可以看出,对于输送容量小的系统,采用自然冷却方式的电缆系统的造价要比输送容量相当的GIL低。对大容量的输电系统,电缆方式则需要采用强迫风冷、水冷或平行多拼结构的电缆。这就大大增加了输电系统的造价。图2给出了造价和输送容量的关系。可以看出,采用自然冷却的GIL输电系统,和同等的电缆系统相比,有着更高的传输功率和较低的造价。该对比是基于在一般地貌的隧道安装或直接地埋的GIL。

图2 图表:电缆和GIL系统的成本对比

  如果是需要大传输容量的地下输电系统来取代架空线的工程,GIL(优势是运行的可靠性和投资成本)是替代电缆的方案。

  2.磁场

  对于建在永久居住地或办公区域的输电线系统,磁场是一个评估依据。磁场直接来自于导体中流经的电流,对于完全接地的GIL和交叉接地的电缆,外壳和屏蔽层的电流也会产生磁场。

  以下研究的架空线架设在“多瑙河塔形”的铁塔上,有两回400kV系统。每侧的三相架空线为三角形的悬挂布置。GIL和电缆都是单相平行安装在地下,至少有1m深的土壤所覆盖。下图显示了输电系统周围的磁场分布。可以看出,对于GIL,其磁场强度只有其他设备的1/10~1/20。

架空线、电缆和GIL的磁通量密度的对比

  磁场高的区域在架空线的三相导线形成的三角形区域内,见图3。磁场在架空线外侧隧道逐渐降低,到40m的范围会减少到5μT以下。

图3 输电系统周围磁场分布

  磁场最高的区域位于交叉接地的电缆,见图3。该值随着离开电缆迅速减小,在20m处已接近于零。电磁场的峰值是30μT位于电缆正上方。

  架空线附近的电磁场较为小,为24μT,但由于架空线铁塔的建筑物的高度的影响,电磁场传播到边缘,在距离40m的地方已经到了5μT。电磁场最小的是GIL,在GIL的顶部仅为2μT。

  每个项目的电磁场都需进行计算,这些值和电流的大小、设备的布置有关。此处仅进行了原理性的介绍。

  3.电压额定值

  目前电网运行的最高电压等级见表4。

表4 交流输电系统的最高运行电压等级

  1100kV或者1200kV架空线的塔高为80~120m。从550kV架空线的铁塔高度到1100kV架空线的铁塔高度,增加了一倍,从40m增加到80m。而相应的GIL的外径从500mm增大到650mm,不到20%。也就是说,电压等级越高,GIL的绝对造价和架空线相比越接近。550KV的XLPE(交联聚乙烯)电缆是如今使用的最贵的电缆。至今还在420kV电压等级的范围中广泛应用。

  最新的800kVGIL是位于中国的水电站,从2008年已投运至今。世界范围内的标准电压是550kV和420kV。

  GIL用N2和SF6气体作为绝缘气体,运行在6bar压力下,和用空气作为绝缘的架空线相似。所以,GIL的电气特性和架空线基本一致。

  4.电流额定值

  用四分裂导线的典型架空线的额定电流是3000A。典型1600mm?2;截面积的铜芯电缆的额定电流时2000A,2500mm?2;的电流是2500A。这些典型额定值还和设备的布置方式有关,例如隧道或直埋式布置。

  420kV和550kV的GIL在隧道和直埋式布置方式下的额定电流是3000~4000A。但当用于地面上布置时,电流可到8000A。额定电流是每个GIL项目的设计和技术要求的部分内容。

  电压越高,GIL的外壳和导体就越大。800kV GIL的外壳直径为630mm,额定电流可到5000A。1200kV GIL的外壳直径可到800mm,其电流可到6000A。

  5.短路电流额定值

  额定短路电流是一个较为复杂的设计准则,这个数值直接影响到导体和接地系统。该设计需要考虑导体间电磁场的作用力以及GIL导体和外壳、电缆屏蔽层和架空线接地线的热效应。63kA的短路电流时标准值。有些项目中为80kA,甚至一些项目达到100kA。GIL的完整接地和外壳的交叉互联接地可满足这些高的额定值。

  输电系统的架空线用自己的接地线来保证安全接地系统连接到后面的变电站,可以使用保护系统来跳开这条线路。短路电流的极限是由导体的极限耐受能力,以及接地线的横截面的大小和导线的过热能力来决定。增大短路电流额定值需要加大架空线的投资。由于额定短路电流的限制,电缆需要有电缆故障保护来保护电缆在短路电流下不会损坏。若额定短路电流太高,电缆屏蔽层的截面太小会造成过热。

  6.过电压

  过电压来自于电网上的开合操作或架空线遭受的雷击。过电压可以传导到与之相连的架空线、GIL或者电缆上。架空线采用铁塔上的绝缘子作为过电压放电装置。GIL和电缆可以通过提高绝缘水平来耐受过电压。通常,连接在架空线上的GIL和电缆可以采用装在连接处的避雷器来保护。现在,GIL和电缆的过电压保护避雷器已经非常有效了,可以保护它们不受高频的暂态过电压的危害。

  7.温度限制

  取决于材料的性能,架空线的温度限制是由绝缘子决定的,为100~120℃。增加架空线的长度并限定架空线的垂度来保证到地面的安全距离,可以提高温度范围。

  电缆的温度极限由绝缘材料的性能和土壤或者隧道的最高温度来决定。温度极限由电缆的长度或者电缆接头来确定。对于直埋式电缆,最高温度是40~50℃,当安装在隧道时为60~70℃。

  GIL的运行的最高温度由绝缘材料来决定,其温度在105~120℃。按照相关标准规定的可触摸温度,对于直埋式GIL,土壤温度的范围是40~50℃,当安装在隧道时为60~70℃。

  现场的比较

  现场运输线路对GIL的技术可行性和经济性有着重要的影响。线路规划是一个复杂的调研过程,有着大量的相关工作。下面对一些参数进行了解释。

  软特性

  经济性

  输电系统比较是一个复杂的课题,每个项目从技术和经济方面的差别都非常大。多重因素影响了输电系统的技术结构和投资。纯粹的技术参数在输电线路上主要是电压、电流、短路电流、过电压、温升极限及电磁场的极限。另外,现场的条件也是要考虑的,如最大运输重量和尺寸、土壤的特性、运输道路和工作场地也对可行性研究和投资有重大影响。在运行阶段,一些“软指标”,如外观的美化、隐藏、噪声等对项目的运行,或许会成为最困难的问题。有些因素,如风景区的保护、自然保护区、对动植物的影响等,都需要在电网建设阶段进行考虑,这些因素或许可以让一个输电项目下马。

  推荐阅读:《气体绝缘输电线路》

  对参与地上、隧道或直埋大容量输电系统的规划、设计和建设的工程师来说,本书是基本的参考资料。本书提供了这一领域所有内容的总结。点击购买

  推荐阅读:《架空输电线路电气设计》

  全面覆盖了有效设计架空输电线路要求熟知的所有相关知识。点击购买

  推荐阅读:《电力电缆工程(原书第3版)》

  一本完整阐述电力电缆相关技术的专著。涵盖了中压和低压电力电缆的设计、安装、运行和维护内容。点击购买

  更多相关书籍请点击文章底部“阅读原文”字样!

  1月精彩文章回顾:

  书单|如何成为一名优秀电工、电气工程师?实践篇!

  电工接线标准,一篇就够了!

  想学好PLC就要学会它!IEC61131标准中最常用的PLC图形化编程语言!

  电容器是隔直流的,为什么电池(直流)可以为电容器充电?

  电工会装配电箱才算入门?WORD哥,先告诉我配电箱和配电柜有啥区别?

  如何学习PLC?看老帕是怎么说的!都是干货,无尿点,保证一口气读完!

  绝对值得收藏!单相异步电动机常见故障诊断与处理技巧!

  跟老帕聊聊!作为一名电气工程师,最大的成就感来自哪里?

  看看中日两国电工在室内布线时有何不同?

  PLC基本指令四个经典应用实例

  关于0欧姆电阻的作用,我认为最到位的解释!

  电工电路基础课:△-Y变换和Y-△变换,很难吗?

  国外穿线神器,电工们的福音!有它就方便多了!

  自制家用发电机,不需要燃料,电力足够全家使用!是骗人的?还是高手在民间?

  PLC应用程序设计“一点”都不能少?

  奇文!轻松教你玩转硬件电路设计!

  三相电是如何产生的?两分钟就明白了!

  新年第一篇,不看就亏大了,PLC最全编程算法!

  您可以通过点击公众号下方菜单”微信目录“→”文章合辑“查看2016年和2015年全部技术文章,也可以通过”微信目录“→”号内搜“根据关键词定向搜索技术文章。

机械工业出版社E视界微信群现已建立

请点击公众号下方菜单“更多互动”-“微信群”加入!

本文来自作者[yuange]投稿,不代表桂圆分享立场,如若转载,请注明出处:https://kbmoijy.com/wiki/202411-655.html

(235)

文章推荐

  • 1917年一月谁担任北京大学的校长 北京大学的第一位校长

    1917年一月谁担任北京大学的校长蔡元培受孙中山先生的委托,慨然领命。1917年1月4日,蔡元培就任北京大学校长,着手改革北京大学。1917年1月9日,北京大学开学,蔡元培在开学典礼发表演说,对学生提出“抱定宗旨”、“砥砺德行”、“敬爱师友”三点要求。他主张“大学者,研究高深学问者也”,“循思想自由

    2024年10月22日
    254
  • 奶茶配火锅的顺口溜 火锅配冰奶茶碱中毒

    奶茶配火锅的顺口溜火锅滚滚热气腾,奶茶冰凉解辣情。一口火锅辣翻天,一口奶茶凉透心。麻辣鲜香口中留,奶茶冰爽入喉喉。火锅与奶茶同相聚,共度美好时光里。辣与冰,火与冰,舌尖上,味蕾欢。火锅奶茶双剑合,人生美味不可缺。为什么叫奶茶火锅之所以叫奶茶火锅,很大的原因程度在于使用奶来作为锅底,然后加入红茶,香

    2024年10月24日
    231
  • 王楚钦和孙颖莎认识多久了 孙颖莎王楚钦在社交平台发声

    王楚钦和孙颖莎认识多久了应该问是搭档多久。4年。孙颖莎和王楚钦是在2018年开始搭档的。王楚钦,2000年5月11日出生于吉林省吉林市,中国男子乒乓球运动员,效力于中国男子乒乓球队。孙颖莎,2000年11月4日出生于河北石家庄,中国女子乒乓球队运动员,效力于中国女子乒乓球一队。孙颖莎王楚钦新年

    2024年10月26日
    252
  • 红警尤里复仇技巧 红色警戒尤里的复仇

    红警尤里复仇技巧技巧就是先防御,后进攻,两个特殊的兵配合使用,用空中强攻可以不受心灵控制塔影响加强版就不要想了那个强到变态,猛兽人一击就能炸掉六个电厂用牛车强攻吧!红色警戒怎么一键修复红色警戒尤里的复仇的尤里国怎样玩看你是采取什么策略,尤里设置的属于防守强攻击弱,盖特礼炮和尤里作为防守来说很强,进攻

    2024年10月27日
    257
  • 高校录取最低分与最高分能差多少 高校录取分数线查询

    高校录取最低分与最高分能差多少最高最低分相差很多,有的可能有近百分。越差的学校分差越大。最低分就是录取分数线了。平均分就是所有被录取的同学的平均分。一般情况下参考的是最低分,也就是分数线,当然要参考3年的全部录取线。然后还要根据试卷的难易程度来推算。最好和老师商量一下,他们一般会研究的比较多。铁

    2024年10月28日
    263
  • 山西省高考填报志愿时间顺序 阳光高考志愿填报网站

    山西省高考填报志愿时间顺序考生填报志愿工作分为五个阶段,每阶段的时间安排如下:第一段:6月26日8:00-6月27日18:00。填报提前艺术、体育本科,提前本科一批,提前本科二批,面向脱贫地区招生“专项计划”第一批本科,面向脱贫地区招生“专项计划”第二批本科,免费医学定向、公费农科生等批次院校志愿。

    2024年11月05日
    251
  • 人权问题:如何在全球范围内推进人权保障的简单介绍

      关注↑福建事业单位考试↑获取最新公职资讯  ☆回复“姓名+电话+事业单位”了解课程及优惠详情  ☆回复415获取宁德事业单位笔试真题  ☆欢迎加入事业单位备考Q群:137136775  公共基础知识  1.市场经济是()。(多选题)  A.高度发达的商品经济B.信用经济  C.是计划经济的

    2024年11月24日
    233
  • 人类如何战胜传染病:医学的进步

      中国医学家屠呦呦与其团队因发明有效对抗疟疾的青蒿素被授予诺贝尔医学奖,这已经成为最近的一条重大新闻!  其实人类对于疟疾类传染病的防治从很早之前就开始了,我们今天所要介绍的这位伟大的医生,就是因一本《病理学研究》著称于世的,而这部作品的诞生不仅标志着对抗流行病运动在19世纪取得了空前胜利,也意味

    2024年11月25日
    300
  • 神秘的深海:海洋未解之谜

    1、海洋未解之谜是一部揭示深海奥秘的著作,它带领我们探索一系列令人惊叹的自然现象和未知领域首先,文章探讨了海洋的起源,揭示了这个广阔无垠的水体是如何塑造和演变的它深入浅出地解答了海水中的盐分来源,让人们理解海洋是如何维持其独特的化学平衡的接着,这部作品提出了一个引人思考的问题。2、深海十大未解之谜

    2024年11月25日
    256
  • 美模范狱警爱上连环杀人犯为男友精心策划越狱行动

      四川新闻网眉山6月29日讯(蒋郑茜)为隆重庆祝中国共产党建党九十五周年,进一步激励和动员全镇各级党组织和广大党员干部,向先进学习,向模范靠拢,6月29日,东坡区永寿镇党委精心策划,开展了庆祝建党九十五周年暨“七·一”表彰活动,全镇各村(社)干部、企事业支部书记、预备党员及优秀党员代表近200人参

    2024年12月12日
    208

发表回复

本站作者后才能评论

评论列表(4条)

  • yuange
    yuange 2024年11月23日

    我是桂圆分享的签约作者“yuange”!

  • yuange
    yuange 2024年11月23日

    希望本篇文章《全球治理:如何在复杂的国际关系中找到解决方案》能对你有所帮助!

  • yuange
    yuange 2024年11月23日

    本站[桂圆分享]内容主要涵盖:生活百科,小常识,生活小窍门,知识分享

  • yuange
    yuange 2024年11月23日

    本文概览:  电力输送的传统方式是采用架空线,但是在一些环境有限制的场合就需要采用地下输电线的解决方案。现今已经有一些地下输电线的方式,其中最普遍的就是电缆,然而气体绝缘输电线路(GIL...

    联系我们

    邮件:桂圆分享@sina.com

    工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

    关注我们