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上海交通大学 肖登明 等:气体绝缘输电线路(GIL)的应用及发展

高电压技术2020-02-13 16:31:19

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来源 |《高电压技术》2017年第03期

标题 | 气体绝缘输电线路(GIL)的应用及发展

作者 | 肖登明,阎究敦


气体绝缘输电线路(GIL)是一种采用气体绝缘,外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备。其相对于传统的架空线或输电电缆,具有不受恶劣气候和特殊地形等环境因素影响、有效利用空间资源、减少电磁影响、增大载流量以及故障率低、维护方便等优点,是当前输电系统的发展趋势。而常用绝缘气体SF6由于具有极高的温室效应,逐步被限制使用,因此对于环保型绝缘气体的研究开发将成为GIL发展及应用的关键点之一。


主要创新点


文章对GIL的发展应用过程进行了梳理,通过调研不同发展阶段、不同类型GIL在全球各地的设计基础和应用现状,总结了GIL的应用特点、优势,以及其在当前条件下的应用必要性,同时提出了GIL在研发中的关键点。文章还对GIL中所用不同绝缘气体,包括SF6及其混合气体以及新型环保型绝缘气体CF3I及其混合气体进行了对比分析,提出了环保型GIL的发展方向。


解决的问题和意义


文章分析了全球范围内不同类型的GIL的设计基础及应用现状,认为针对目前国内输电走廊紧缺,对输电系统安全、稳定、可靠运行的需求增大,GIL将成为未来国内的主流输电方式,因此其相关研究亟待开展。而绝缘气体的选择作为GIL的核心技术,对GIL的应用可行性起到决定性因素。第一代、第二代GIL所用的SF6及其混合气体绝缘介质受温室效应影响无法适应未来发展要求。本文提出利用新型环保型绝缘气体CF3I及其混合气体作为新一代GIL的气体绝缘介质,并通过对不同混合比例的CF3I混合气体的液化温度、绝缘强度等数据的分析和对比,提出其在GIL中的应用可行性,为后续其在GIL中的实际应用提供了基础数据,并对后续气体组分的优化、GIL内部绝缘结构的设计改进提供了方向。


意义:综述了现有GIL在全球的应用现状,提出了设备应用的关键点,并对GIL中使用的环保型替代气体的绝缘性能进行了对比分析,提出了具有潜在应用可行性的解决方案,并提出了后续的研究方法及研究内容。


后续研究


该课题组目前已经开展了对于环保型绝缘气体在GIL中的模拟充填试验以及应用性研究,并通过对于气体绝缘特性、热效应特性等相关参数的测试及研究,调整混合气体组分及配比,实现环保型绝缘气体及GIL实际应用特性的优化。



引文信息:

DOI: 10.13336/j.1003-6520.hve.20170303002

肖登明, 阎究敦,气体绝缘输电线路(GIL)的应用及发展[J]. 高电压技术,2017,43(3):699-707.


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 作者及团队介绍


肖登明,上海交通大学电子信息与电气工程学院教授,博士生导师。1982年毕业于西安交通大学高电压技术专业。肖登明教授近20年来一直从事气体放电和气体绝缘的研究工作,具有丰富的工作积累,在气体放电和气体绝缘领域处于国内领先水平,与国际在该领域的研究水平同步。肖登明教授相继完成了4项国家自然科学基金面上项目,同时承担一项国家自然科学基金重点项目及多项国家电网公司科技项目。其发表在 J. Phys. D: Appl. Phys. 等国际刊物与此相关的论文100多篇。


肖登明教授所领导的上海交通大学电气工程系气体放电与气体绝缘课题组,具有丰富的气体放电与气体绝缘研究基础,具备独立的课题组实验室及良好的实验条件和试验设备。该团队从2006年起对SF6替代气体进行研究,研究对象覆盖多种绝缘气体及其混合气体。2009年起开始对CF3I与CO2、N2混合气体绝缘特性进行持续深入的研究,并且通过实验以及仿真等技术手段,在CF3I及其混合气体的绝缘特性研究方面取得了较大的进展,并已逐步开展其在GIL设备中的应用研究,在气体性能及混合组分研究方面处于国内领先。


YAN Jiudun于1998年获得利物浦大学博士学位,是开关电弧领域专家。在攻读博士期间建立了全球第一个对高压断路器的全微分数学及计算机仿真模型,此后在开关电弧领域进行了大量基础及应用研究,成果推广到多家国际电器生产厂家。YAN Jiudun是国际零点俱乐部的成员,曾任西安交大访问教授、大连理工大学海天学者、韩国国家机械电力研究所特邀顾问。他是10种国际SCI杂志的常用审稿人。


肖登明课题组与YAN Jiudun课题组曾多次交流互访, 并建立了成熟的沟通机制。双方在2014-2017年间多次就环保型气体绝缘及灭弧研究展开深入探讨,后续将对环保型绝缘气体的灭弧能力开展合作研究。



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