خط انتقال عایق گازی (GIL)
خط انتقال با عایق گازی و محفظه فلزی (Gas Insulated Transmission Line – GIL) یکی از پیشرفتهترین فناوریهای انتقال توان در سطوح ولتاژ بالا است که بهعنوان جایگزینی مطمئن برای خطوط هوایی و کابلهای فشارقوی بهکار میرود. این فناوری توسط شرکت Pinggao توسعه یافته و محصولات آن در ایران از طریق شرکت پتروفولاد بهمن عرضه میشوند.
GIL بهویژه در پروژههای دارای محدودیت مسیر انتقال، مانند مناطق شهری، فرودگاهها، نیروگاهها، تونلهای زیرزمینی و مسیرهای ویژه، راهکاری مهندسی و کارآمد محسوب میشود. این فناوری با بهرهگیری از گاز عایق (SF₆ یا ترکیبات مشابه) و محفظه فلزی بسته، امکان انتقال توان بسیار بالا را با حداقل تلفات فراهم میکند.
ویژگیهای کلیدی خط انتقال GIL
- ظرفیت انتقال بسیار بالا در ولتاژهای فشارقوی
- تلفات الکتریکی بسیار پایین در مقایسه با کابلهای قدرت
- عدم وجود میدان الکترومغناطیسی قابل توجه در محیط
- سازگار با محیط زیست و مناسب برای مناطق حساس شهری
- طول عمر بالا و هزینه پایین در چرخه عمر (Life Cycle Cost)
- مقاومت در برابر آلودگی محیطی، رطوبت و ارتفاع
- عدم وابستگی به شرایط نصب (ارتفاع، مسیر، زاویه و شعاع خم)
- قابلیت اطمینان بالا و نرخ خرابی بسیار پایین
مزایای کاربرد
مقایسه ویژگیهای خط انتقال GIL با کابل
| Reason analysis | GIL equipment VS cable | |
|---|---|---|
| GIL equipment conductor and shell has large cross section, with low resistive loss | Compared with cable, GIL equipment reduces by 30% to 50% | GIL equipment conductor and shell has large cross section, with low resistive loss |
| GIL equipment conductor has big cross section | Maximal rated current of GIL equipment can reach 8000A, and maximal transmission power exceeds 10GW | GIL equipment conductor has big cross section |
| GIL equipment is metal enclosed steel structure, with insulation gas filled inside | GIL equipment has strong seismic capability, without the hidden danger of aging and fire | GIL equipment is metal enclosed steel structure, with insulation gas filled inside |
| Product structure is different | GIL equipment can have state testing (such as gas density, fault current, partial discharging, shell temperature, etc.), while cable can't | Product structure is different |
| Circulating current generated by electromagnetic induction of three-phase shell return circuit of GIL equipment is about the current of the bus, and their directions are opposite, which makes the electromagnetic field of the shell nearly disappears | Peripheral external space electromagnetic field of GIL equipment is nearly 0 | Environmental friendly |
| GIL equipment is free from maintenance within 30 years, with 50 years operation service life, while cable just has 25 years operation service life | Low operation maintenance cost | Operation maintenance |
| GIL solves the problems of cable, such as weak circulation ability, high loss, high heating, high overhaul cost, etc. and realizes fire prevention, fast fault positioning and recovery, full life cycle and large capacity transmission | ||
کاربردهای GIL در پروژههای انتقال برق
خطوط انتقال با عایق گازی GIL در پروژههای زیر کاربرد گسترده دارند:
نیروگاههای برقآبی، تلمبهذخیرهای، حرارتی و هستهای
خطوط ورودی و خروجی پستهای انتقال و ترانسفورماتورها
جایگزینی خطوط هوایی در مناطق شهری و صنعتی
تونلهای تأسیسات شهری (Utility Corridor)
پروژههای عبور از رودخانهها، کوهستانها و مناطق محدود
روشهای نصب خط انتقال GIL
نصب در کانال (In-duct Laying Method)
مناسب برای پروژههای زمینی یا زیرساختی که دارای کانالهای از پیش طراحیشده هستند. این روش نیازمند سیستم زهکشی و حفاظت سازهای مناسب میباشد.
نصب در تونل (Tunnel Laying Method)
مناسب برای مناطق شهری، جزایر، کوهستانها و مسیرهای دارای محدودیت سطحی. این روش امکان کاهش طول مسیر و بهینهسازی هزینه پروژه را فراهم میکند.
نصب زمینی و هوایی (Ground & Overhead Method)
یکی از رایجترین روشها در نیروگاهها، پستها و کریدورهای انتقال برق. این روش مطابق استانداردهای ایمنی و الزامات فنی اجرا میشود.
نصب در شفت (Shaft Laying Method)
مناسب برای نیروگاههای برقآبی و شبکههای زیرزمینی عمیق شهری با دسترسی عمودی محدود.
نصب شیبدار (Slope Laying Method)
کاربرد ویژه در نیروگاههای کوهستانی برقآبی با زاویه نصب بین ۵ تا ۳۵ درجه.
معرفی خط انتقال محصور فلزی با عایق گازی (GIL)
Main Technical Parameters
| Parameter value | Unit | Project name | SN | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 40.5 | 126 | 252 | 363 | 420 | 550 | 1100 | kV | Rated voltage | 1 |
| 3150 | 2500 | 3150 | 4000 | 4000 | 5000 | 6300 | A | Rated current | 2 |
| 95 | 230 | 460 | 510 | 650 | 740 | 1150 | kV | Rated power frequency withstand voltage (1 min relative effective value) | 3 |
| 185 | 550 | 1050 | 1175 | 1425 | 1675 | 2640 | kV | Peak value of withstand voltage of rated lightning impulse (1.2/50μs) (relative peak value) | 4 |
| 40 | 40 | 50 | 63 | 63 | 63 | 63 | kA | Rated short term withstand current | 5 |
| 100 | 100 | 125 | 160 | 160 | 160 | 170 | kA | Rate peak withstand current | 6 |
| 0.1 | 0.4 | 0.4 | 0.4 | 0.45 | 0.45 | 0.45 | MPa | SF6 gas pressure | 7 |
| 250 | 452 | 332 | 448 | 448 | 1522 | 900 | mm | Shell diameter | 8 |
| Sub-phase | Shared enclosure of three phase | Sub-phase | Sub-phase | Sub-phase | Sub-phase | Sub-phase | Deployment form | 9 | |
Using Environment
| Parameter value | Unit | Name | SN | |
|---|---|---|---|---|
| +40 | °C | Highest temperature | Peripheral air temperature | 1 |
| -40 | Lowest temperature | |||
| 25 | K | Maximal daily temperature difference | ||
| 1000 | W/m² | Sunlight radiation intensity | 2 | |
| 34 | m/s | Wind speed | 3 | |
| ≤95 | % | Average value of relative daily humidity | Humidity | 4 |
| ≤90 | Average value of relative monthly humidity | |||
| 900 | --- | Earthquake intensity (Horizontal accelerated velocity) | 5 | |
| The installation place should be free from frequent severe vibration and influence of combustible, inflammable, and chemical erosion | 6 | |||
آزمونها و کنترل کیفیت (QC)
برای تضمین کیفیت و قابلیت اطمینان، مجموعهای از تستهای پیشرفته در تمامی مراحل تولید انجام میشود. این فرآیندها تضمینکننده عملکرد پایدار GIL در شرایط عملیاتی طولانیمدت هستند.
ساختار و تجهیزات اصلی GIL
پوسته فلزی و هادی داخلی
پوسته از آلومینیوم مقاوم با طولهای تولیدی تا ۱۸ متر ساخته میشود که باعث کاهش نقاط اتصال، کاهش نشتی گاز و افزایش قابلیت اطمینان سیستم میشود. هادی داخلی از آلیاژهای آلومینیوم با سطح مقطع بالا طراحی شده و قابلیت انتقال جریانهای بسیار زیاد را فراهم میکند.
اتصال الکتریکی
ساختار سوکتی با قابلیت جبران انبساط و انقباض حرارتی، همراه با طراحی شیلد برای یکنواختسازی میدان الکتریکی. این سیستم قابلیت جبران زاویه تا ±۲.۵ درجه و جابجایی محوری تا ±۴۰ میلیمتر را دارد.
مقرهها (Insulators)
استفاده از مقرههای چندپایه و نوع Bowl Insulator برای افزایش استحکام عایقی و پایداری عملکرد در شرایط عملیاتی.
فیلتر ذرات معلق
فیلتر استوانهای شبکهای برای جذب ذرات باردار و کاهش تخلیه سطحی، که موجب افزایش پایداری عایقی سیستم میشود.
قطعات جبرانی (Expansion Joints)
طراحی شده برای جذب خطاهای نصب، انبساط حرارتی، نشست نامتقارن زمین و افزایش انعطافپذیری کل سیستم انتقال.
با توجه به تنوع تونلها، سطوح ولتاژی و شرایط اجرایی پروژههای GIL، محل نصب قلابهای حمل را میتوان از پیش در سقف تونل پیشبینی کرد تا ورود و جابهجایی تجهیزات توسط جرثقیل زنجیری دستی و تنظیم دقیق موقعیت نصب امکانپذیر شود.
همچنین سامانههای حمل ریلی و بدون ریل با ظرفیتهای مختلف برای جابهجایی ایمن تجهیزات GIL در داخل تونل توسعه یافتهاند. شرکت Pinggao با بهرهگیری از توان تحقیق و توسعه (R&D)، راهکارهای تخصصی حمل و نصب GIL را متناسب با شرایط پروژه ارائه میکند.
سیستم GIL قابلیت پایش آنلاین پارامترهای کلیدی را دارد، از جمله:
- چگالی گاز SF₆
- جریان خطا
- تخلیه جزئی (Partial Discharge)
- دمای پوسته
این قابلیت امکان پیشبینی خرابی، کاهش ریسک عملیاتی و برنامهریزی نگهداری پیشگیرانه را فراهم میکند.
