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氟碳氣體絕緣管道電纜

中科成果創投平臺2019-12-16 09:38:04

項目編號:2018-S7-JNHB-14

項目簡介:

氣體絕緣管道電纜(又稱氣體絕緣輸電管道,gas insulated line,GlL),是代替高壓輸電線(架空線和桿塔)進行中短距離電力傳輸的一項實用技術。其導線置于一個充有氣體且保持一定壓力的金屬管道中。按線心數可分為三心和單心電纜,單心電纜又分剛性和可繞型。導電線心通常是鋁管或銅管,由固體絕緣墊片每隔一定距離支撐在管內。外管道為電纜護套兼作氣體介質壓力容器。單心電纜通常用鋁管或不銹鋼管作護套,三心電纜的護套也可用鋼管。圖1是建設中的SF6地下管道電纜的照片。

由于SF6氣體的全球溫暖化潛能值是二氧化碳的23900倍,因此在《京都議定書》中被列為受限制使用的六種氣體之一。并且采用SF6氣體的輸變電設備成本高、價格貴SF6的放電生成物含有劇毒,影響人身健康。因此,發達國家的研究人員正試圖尋找能夠代替SF6。用于輸變電設備的新介質,以減少或杜絕SF6的使用。目前使用SFN2混合氣體代替SF6是這類研究的一個方向,也是新一代氣體絕緣管道電纜的主要技術革新點,但該方案未能杜絕SF的使用。

我所通過實驗發現了幾種氟碳類混合氣體能代替SF6氣體。這些氟碳類混合氣體無毒、臭氧層破壞潛能值為零,溫室效應潛能值低,工頻擊穿強度和局部放電起始電壓高,價格便宜,具備了替代SF6氣體的技術可行性和經濟合理性。使用氟碳混合氣體代替SF6氣體用于氣體絕緣輸電管道既保持了氣體絕緣輸電管道的各種優點,又杜絕了SF6的使用。


應用范圍:

氣體絕緣管道電纜最初是為避免電纜通道內電纜的火災損害電纜系統和通道而研制的。由于采用了氣體介質(大多為SF6氣體),電容小,介質損耗低,導熱性好,傳輸容量大,可達50000MVA,而且導線封閉在管道中,不受外界雨雪冰凍等災害影響,特別適用于大容量、短距離、安全要求高的場合。比如:

(1)要求高可靠性的核心、關鍵部位的供電和備用電線路,避免災害性事件影響;

(2)容量特大而空間有限的場所

(3)要求無油、不易引起火災危險的場所,如大城市集中負荷處所、大型工礦變電站

(4)發電機組與變電所間的聯接

(5)核電站等的高壓引出線,水電站等落差比較大的場合;

(6)不同等級電壓間線路交叉的變電所

(7)跨越高速公路的架空線、河流、鐵道等的大容量短距離的高壓線

(8)苛刻、嚴酷環境條件的過境線路(高海拔、重污穢、沙塵區)。


項目所處階段:

該項目目前已完成氟碳氣體的絕緣、散熱等性能的實驗研究,正尋找合作廠家下一步的中試示范。


市場前景:

市場預測

資料顯示近年來僅110kV高壓輸電電纜的年需求量就接近10000km/年,年產值約數百億元。隨著我國大型水電工程建設的全面鋪開及部分大中城市的地價飛漲,很多城市電網改造中實施了架空線入地工程,對于氣體絕緣管道輸電電纜的需求將進一步增大。如果在將來的市場成熟期,氟碳氣體管道電纜能占到110kV電壓等級輸電電纜的10%左右,該技術產品中的年產值就高達幾十億元。而特高壓及以上電壓等級的交聯聚乙烯纜,由于國產化能力低,價格很高,使用氣體絕緣管道電纜可以很好的替代外國產品。

經濟效益

隨著GL技術的進步,其技術經濟指標也日益上升,特別是高電壓等級的線路,初次投資已低于XLPE(交聯聚乙烯電纜)。而由于氣體不存在絕緣老化的可能,只要不發生泄露,其運行壽命可達到50年。運行過程中可實現低維護或免維護,大大降低了運行成本。且所用氣體不可燃,無燃燒、爆炸危險;發生故障時,危險被限制在管道內部避免危險擴大化。表1以溪洛渡水電站為例比較了交聯聚乙烯電纜和SF6氣體絕緣管道電纜的一次投資。

社會效益

采用氟碳氣體的絕緣管道充氣電纜等輸變電設備將可完全代替SF6氣體的輸變電設備,減少溫室氣體排放,降低設備投資,還可以代替普通的充油電器設備,提高防火安全水平。

氟碳氣體絕緣管道充氣電纜是具有我國自主知識產權的創新技術,技術特點新穎優越,科技含量高,節能減排效果顯著,可以替代進口,符合國家產業政策和行業發展規劃。預計充氣電纜實現國產化后,因其優越的性能指標和相對便宜的成本,在高壓大容量輸電領域有相當大的市場需求。


合作方式:

合作研發。

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