ЛЭП с газовой изоляцией (GIL)

Технология передачи электроэнергии высокой мощности

GIL - передача электроэнергии высокой мощности

GIL: оптимальная прокладка над или под землей

Газоизолированные линии второго поколения для передачи электроэнергии высокой мощности являются наилучшим решением там, где природные или инфраструктурные условия не позволяют прокладывать воздушные линии электропередачи. Основными достоинствами систем GIL являются их высокая пропускная способность, очень низкие по сравнению с другими системами электропередач электромагнитные поля, низкий уровень потерь, высокая степень безопасности (отсутствие опасности возгорания) и высокая адаптивность к окружающим условиям при прокладке. Система GIL может проходить по поверхности грунта, через туннели, либо лежать в толще земли, в зависимости от индивидуальных требований заказчика.

Превосходство технологии и ноу-хау - гарантия качества и надежности

В основе систем GIL компании «Сименс» лежит технология газоизолированных трубопроводов, применяющаяся уже на протяжении нескольких десятилетий. GIL состоит из центрального алюминиевого проводника с поперечным сечением до 5300 мм2. Проводник размещается на изоляторах из литьевой смолы в центре внешней оболочки из прочной алюминиевой трубы, являющейся надежным корпусом системы, как с механической, так и с электротехнической точки зрения. С целью соответствия современным экологическим и техническим требованиям, GIL заполняется изолирующей газовой смесью, состоящей по большей части из азота с небольшой долей элегаза.

Для увеличения срока эксплуатации GIL имеет продольную ловушку для частиц, установленную вдоль всего горизонтального отсека линии. Автоматизированный процесс кольцевой сварки в сочетании с ультразвуковым контролем обеспечивает полную газонепроницаемость алюминиевых труб.

Герметичное исполнение обеспечивает отличную защиту GIL от негативного воздействия окружающей среды в процессе эксплуатации. Обладая структурной простотой в совокупности с высококачественными материалами, системы GIL не нуждаются в техническом обслуживании и требуют лишь поверхностного осмотра. Решена и проблема утилизации: трубопроводная система GIL со всеми компонентами и изолирующей газовой смесью на 100 % подлежит вторичной переработке. Все эти факторы способствуют снижению затрат на полный срок службы.

Многолетний опыт - GIL на гидроаккумулирующей электростанции Вер в Германии

GIL производства «Сименс» была проложена в туннеле гидроаккумулирующей электростанции в регионе Шварцвальд уже в 1975 году. При однофазной длине GIL почти 4 км этот проект - по сей день одна из важнейших референций в мире. Проверка после 30-и лет эксплуатации показала, что все компоненты по-прежнему в отличном состоянии, и система будет надежно работать еще многие годы.

Оптимальная интеграция GIL в электрическую сеть

Системы GIL состоят всего из нескольких основных модульных элементов, сочетаемых по определенным технологическим правилам. Длина прокладки GIL не ограничена. Они также подходят для маршрута любой конфигурации, например, для прокладки по застроенным территориям, в местах пересечения дорог, в болотистой местности и т.д. Для реализации данных требований, прокладка GIL осуществляется с помощью проверенных технологий, позаимствованных из отраслей, связанных с прокладкой трубопроводов, и усовершенствованных с учетом специфических требований. Это позволяет свести сроки прокладки до минимума.

Из-за своих конструктивных особенностей, системы GIL производства «Сименс» пригодны для различных применений. Высокая пропускная способность и низкий уровень потерь дают возможность осуществлять прямое подключение GIL к воздушным линиям электропередачи (ЛЭП), продолжая линию под землей. Из-за низкой электрической емкости GIL, обычно нет необходимости в компенсационных реакторах даже на особо длинных отрезках GIL (до 70 км). Технические особенности GIL компании

Сравнение магнитных полей различных систем высоковольтной передачи электроэнергии.

Высокий уровень электромагнитной совместимости

Магнитные поля в микротеслах (мкТл) для GIL, воздушной линии электропередач и кабеля (с изоляцией из сшитого полиэтилена, коаксиального)для двухцепной линии 400 кВ нагрузкой 2 х 1000 МВА; GIL и кабель проложены на глубине 1 м.

Гидроаккумулирующая электростанция Вер (Германия)

Трансформатор 600 МВА ОПН с герметичным капсюлированием Передаточные блоки Подключение GIL Открытый ОПН Воздушная ЛЭП

«Сименс» позволяют реализовать АПВ (автоматическое повторное включение) воздушных ЛЭП, так что нет нужды в изменении концепции защиты. По тем же причинам возможно и прямое подключение GIL к подстанциям или трансформаторам.

Беспримерная эксплуатационная надежность

Репутация систем GIL компании «Сименс» заслужена как их техническими параметрами, так и высокой эксплуатационной надежностью. GIL надежно защищены от многих негативных воздействий, которым подвержены другие системы передачи электроэнергии. Прикосновение к частям работающей системы абсолютно безопасно, ее корпус надежно заземлен. Системы GIL являются пожаро- и взрывобезопасными, а их электрическая изоляция не подвержена старению, что снижает риск отказов практически до нуля. GIL производства «Сименс» состоят из отдельных герметичных газонепроницаемых отсеков варьируемой длины, что защищает их от внешних воздействий. Системы GIL абсолютно герметичны и сохраняют эту способность, равно как и отличные эксплуатационные качества, на протяжении всего своего долгого жизненного цикла.

Отличная электромагнитная совместимость обеспечивает гибкость маршрута прокладки

Благодаря своей конструкции GIL создают значительно (а именно в 15-20 раз) меньшие электромагнитные поля, чем традиционные системы электропередачи. Это открывает новые возможности для их прокладки в населенных пунктах (около больниц, жилых территорий, зон аэронавигационного контроля и пр.). Возможна прокладка и в комбинированных инфраструктурных туннелях вместе с другим оборудованием (например, вблизи телекоммуникационного оборудования). Так GIL обеспечивает максимальную гибкость при планировании внешней топологии электросетей в зонах повышенной электромагнитной чувствительности, например на территориях, где не допускается воздействие электромагнитных полей. Системы GIL отвечают самым строгим требованиям по плотности магнитного потока, например швейцарскому ограничению в 1мкТл.

Разнообразие применения и методов прокладки

Универсальность применения - гарантия Вашего успеха

Благодаря их уникальным характеристикам, системы GIL хорошо зарекомендовали себя во всём мире для решения сложных задач передачи электроэнергии по непростым маршрутам. Установки GIL были реализованы во всех мыслимых вариантах исполнения: с вертикальным исполнением длиной 200 м, преодолевающими крутые откосы, проложенными в обход зданий как над, так и под землей, а также плавно следующими извилистым маршрутам без установки угловых элементов.

Надземная прокладка

Надземная прокладка GIL - беспроблемный способ эксплуатации даже в экстремальных природных и климатических условиях. GIL не подвержена влиянию высокой температуры воздуха, активному воздействию солнечных лучей или атмосферному загрязнению (такому как пыль, песок или высокая влажность). Использование антикоррозионной защиты не всегда является необходимостью. При помощи данного способа прокладки достигается наиболее высокая пропускная способность при передаче электроэнергии.

Туннельная прокладка

Туннели, состоящие из предварительно изготовленных элементов - ещё один простой и быстрый метод прокладки системы GIL. Элементы туннеля собираются в траншее, для засыпки используется ранее выкопанный грунт, что предотвращает долгосрочное нарушение внешнего вида ландшафта. Сразу по завершении туннельных работ, производится прокладка системы GIL. При таком методе установки почва на поверхности, под которой проложена система, может быть полностью возвращена под нужды землепользования. Воздействие GIL на этот участок ограничивается выделением небольшого количества тепла, поступающего в почву. Обеспечивается легкость доступа к установке для осуществления осмотра, а также высокая пропускная способность.

Вертикальная прокладка

Газоизолированные трубопроводы могут без труда быть установлены под любым углом, и даже в вертикальном положении. Это делает их идеальным решением в особенности для гидроэлектростанций, где большие объемы электроэнергии необходимо передать от подземного трансформатора к распределительному устройству и воздушной ЛЭП на поверхности. Так как системы GIL не подвержены риску возгорания, они могут быть установлены в легко доступном туннеле или шахте, которые одновременно могут быть использованы для вентиляции.

Подземная прокладка

У компании «Сименс» также имеются решения для непосредственной прокладки GIL в грунте. Подобные системы покрыты сплошным слоем полиэтилена с целью обеспечения сохранности антикоррозионного алюминиевого сплава корпуса, что позволяет надежно защитить проложенную в грунте систему на протяжении более 40-ка лет.

Надземная прокладка > 62 км Туннельная прокладка > 23 км Подземная прокладка > 5 км

Благодаря тому, что магнитные поля вокруг установок GIL производства «Сименс» являются незначительными, по завершении работ земля может быть далее использована для нужд сельского хозяйства при минимальных ограничениях.

Типичные проекты

Для гидроаккумулирующей электростанции Лимберг II в г. Капруне (Австрия), построенной в 2010 г., GIL была проложена в шахте под углом 42 °. Она соединяет подземную электростанцию с воздушной ЛЭП напряжением 380 кВ, находящейся на высоте более 1600 метров. Так как системы GIL не подвержены риску возгорания, туннели GIL не только легко доступны, но и могут быть использованы в целях вентиляции. Это позволило значительно сэкономить расходы за счёт отсутствия необходимости второй шахты.

Типичным примером низкого уровня электромагнитных полей является проект PALEXPO в г. Женеве (Швейцария). Система GIL, расположенная в туннеле, заменила 500 метров двойной воздушной линии 300 кВ, которую пришлось перенести ради возводимого здания выставочного центра. Энергокомпания обосновала свое решение в пользу использования GIL вместо кабеля значительно лучшими показателями в части электромагнитной совместимости. Теперь в новом помещении выставки может выставляться и эксплуатироваться исключительно чувствительное электронное оборудование без риска возникновения помех со стороны линии электропередачи 300 кВ, расположенной под ним.

Слаженная концепция от разработки до эксплуатации

Технические данные GIL
Номинальное напряжение	245-550 кВ
Типичный номинальный ток (более высокие значения по требованию)	до 4500 А
Номинальный ток КЗ	63 кА/3 с
Изолирующий газ	смесь N2 и SF6
Типичная длина системы	от 100 м до 100 км
Выдерживаемое напряжение импульса	1050-1675 кВ
Емкость	55 нФ/км
Перегрузочная способность	до 100 % в зависимости от конструкции и требований
Внешний диаметр	~ 375-512 мм
Вес одной фазы	50 кг/м

Минимум усилий - максимум эффекта

Система GIL разработана в соответствии с широким диапазоном требований установки и эксплуатации. Решающим фактором здесь является сборка предварительно изготовленных модулей на месте с целью оптимальной адаптации к условиям маршрута прокладки, что имеет большие преимущества в части логистики. Все компоненты системы, такие как трубы, угловые элементы и специальные модули имеют малый вес и размер, а значит, пригодны для перевозки сравнительно легким стандартным грузовым транспортом.

При монтаже в первую очередь необходимо обеспечить герметичность соединения компонентов. Для этого компания «Сименс» применяет процесс автоматической сварки с компьютерным управлением. Сварочный робот обеспечивает наивысший уровень точности сварочных швов. Каждый шов подвергается 100-процентной ультразвуковой проверке, что гарантирует идеальную газоплотность и механическую прочность, а значит, нет необходимости в дополнении изолирующего газа на протяжении всего более чем 50-летнего срока эксплуатации.

Задачи сегодня и завтра

Основатель компании Сименс - Вернер фон Сименс - страстно увлекался разработкой передовых технологий на благо человечества. Система GIL компании «Сименс» отлично согласуется с данной философией, ведь ее новаторская технология в корне меняет представление о передаче электроэнергии сверхвысокой мощности.

Постоянный рост населения земного шара и тенденция к урбанизации ведут к резкому повышению спроса на передачу больших мощностей на высоком напряжении в центры мегаполисов. Пространства для установки систем передачи электроэнергии становится все меньше, а экологическим требованиям, таким как электромагнитная совместимость и пожаробезопасность, придается все большее значение. GIL - идеальное решение данных проблем.

Помимо данных запросов в сфере передачи электроэнергии, процесс выработки электроэнергии подвергается значительным изменениям. Из-за ограниченности природных ресурсов, выработка электроэнергии из возобновляемых источников энергии приобретает все большее значение. Создание ветряных парков и электростанций на солнечной энергии требует передачи огромных объемов электроэнергии к удаленным регионам, что требует организации систем электропередачи большой пропускной способности исключительно надежно и с минимальными потерями.

Решение этих задач - GIL.

Там, где невозможна установка воздушных ЛЭП, газоизолированные линии компании «Сименс» имеют множество преимуществ:

Высокий уровень передающей мощности (пропускная способность до 3700 MBA на одну цепь)

Высокая перегрузочная способность

Способность к АПВ

Пригодность к передаче на большие расстояния (70 км и более без компенсации реактивной мощности)

Хорошая способность выдерживать токи короткого замыкания (КЗ)

Возможность прямого подключения к комплектным распределительным устройствам с элегазовой изоляцией и элегазовым ограничителям перенапряжений (ОПН) без применения кабеля

Невозгораемость; отсутствие риска возгорания в случае отказа

Особо низкий уровень электромагнитного поля

Практически отсутствие старения

Основатель компании Вернер фон Сименс (1887 г.)

Без сомнения, система GIL станет основой сложных проектов передачи электроэнергии в будущем: будь то передача электроэнергии в гигаваттном диапазоне от гигантских морских ветропарков по подводным туннелям, как планируется в Северном море у берегов Европы; или же особо надежное подключение электростанций к отходящим линиям, как в проекте Desert-Tec; или передача электроэнергии большой пропускной способности под землей в центры мегаполисов будущего - и все это для повышения качества жизни людей.

Источник: www.siemens.com/energy/hv-gil