GIL综合管廊工程全过程风险管控技术研究_尹鹏.pdf

68http:/电 力 勘 测 设 计第4期DOI：10.13500/j.dlkcsj.issn1671-9913.2023.04.013GIL 综合管廊工程全过程风险管控技术研究尹 鹏，周 晋，李喜来(电力规划设计总院，北京 100120)摘要：GIL 技术是输电技术发展的重要方向。GIL 在传输能力、设备可靠性、运行安全性等诸多性能方面优于架空输电线路和电力电缆，其独特优势不仅为输电线路大跨度过江问题提供了一种全新的解决方案，在破解特殊地理环境、中心城市地下电网输电难题方面也同样具有广阔的应用前景。作为一种新型技术，工程前期的风险评估和把控，对建设方后期项目实施具有重要影响。借鉴风险管理的相关理论和风险评估技术，从产品本体、工程设计、施工安装、生产运维四个方面全过程分析 GIL 综合管廊工程可能存在的风险因素，进行技术评估和量化评价。并针对量化结果提出相应的预防控制措施，以降低未来工程风险的可能性及影响。关键词：GIL 综合管廊；风险识别；风险预防控制措施中图分类号：TM726 文献标志码：A 文章编号：1671-9913(2023)04-68-09Research on Whole Process Risk Control of GIL Comprehensive Tunnel ProjectYIN Peng,ZHOU Jin,LI Xilai(Electric Power Planning&Engineering Institute,Beijing 100120,China)Abstract:GIL is an important direction of transmission technology.GIL is superior to overhead transmission lines and power cables in transmission capacity,equipment reliability,operation safety and many other performances.Its unique advantages not only provide a new solution for the long-span transmission lines to cross river,but also have broad application prospects in solving the transmission problems of special geographical environment and underground power grid in Central cities.As a new technology,the risk assessment and control in the early stage of the project have an important impact on the project implementation of constructors.Based on the relevant theories of risk management and risk assessment technology,this paper analyzed the risk factors of Gil comprehensive pipe gallery project from the product production,engineering design,construction and installation,operation and maintenance.To reduce the possibility and impact of future engineering risks,technical evaluation and quantitative evaluation were carried out,corresponding prevention and control measures according to the quantitative results were implemented.Keywords:GIL comprehensive tunnel;risk identification;risk prevention and control measures*收稿日期：2022-04-06 第一作者简介：尹鹏(1982)，男，博士，正高级工程师，从事输电线路研究工作以及电网工程咨询和评审工作。0引言气体绝缘金属封闭输电线路(gas-insulated metal-enclosed transmission line，GIL)技术是输电技术发展的重要方向。GIL 在传输能力、设备可靠性、运行安全性等诸多性能方面优于架空输电线路和电力电缆，其独特优势不仅为输69GIL 综合管廊工程全过程风险管控技术研究http:/ 电网设计第4期 电线路大跨度过江问题提供了一种全新的解决方案，在破解特殊地理环境、中心城市地下电网输电难题方面也同样具有广阔的应用前景。自 1971 年第一条 345 kV GIL 建成以来，GIL 在全世界获得了广泛应用，目前世界范围内 GIL 累计敷设长度超过 500 km。近年来，GIL 技术在我国也获得了一定程度的应用，黄河拉西瓦水电站、溪洛渡水电站、糯扎渡水电站、白鹤滩水电站、苏通 GIL 综合管廊工程等均采用了 GIL(1 000 kV、800 kV、550 kV)技术。当前，我国 GIL 技术进入了快速发展阶段。随着我国经济快速发展，发达地区往往走廊紧张，拆迁范围广，拆迁工程量大，政策处理难度大，市政廊道管网内容复杂繁多，在杭州、佛山、武汉、大连这些经济发达地区，500 kV的 GIL 项目正在积极推进。作为一种新型技术，工程前期的风险评估和把控，对建设方后期项目实施具有重要影响。风险管理贯穿在整个项目生命周期中，从工程意义上讲，风险管理可以理解为：提供了冗余连接或承载元件，一旦结构中的某个元件失去作用，冗余连接或承载元件将发挥次级路径的作用。提供冗余只是付出了相对较小的成本，但避免了大的风险。1 GIL技术发展概况1.1 GIL技术概述GIL 通 常 也 被 称 为 气 体 绝 缘 电 缆(gas-insulated cable，GIC)、压缩气体绝缘输电线路(compressed gas insulated transmission line，CGIT)或管道输电线。GIL 是一种采用压缩绝缘气体、外壳与导体同轴布置的高电压、大电流电力传输设备，其导体采用铝合金管材、外壳采用铝合金卷板封闭1。与GIS母线结构类似，GIL 的典型结构如图 1 所示。?图1 GIL 的结构示意图GIL 采用压缩气体作为绝缘介质，设备尺寸和布置间距大大缩小，能够在最大程度上减少输电走廊，是一种重要的高电压、大容量输电方式。与架空线或电力电缆相比，GIL 具有如下特点：1)输送容量大，传输能力强根据目前技术测算，GIL 的单回传输容量可达 4 GVA，应用区间通常在 2 4 GVA 范围。输送容量大，有助于简化系统的接线，减少输电回路数和电气设备用量，提高整个系统的供电可靠性。2)电能损耗小由于 GIL 导体和外壳的截面大、电阻小，约为架空线的 1/5，电缆的 1/4。相比架空线路和电缆，GIL 的电能损耗最低，选择不同的壁厚和直径，可满足不同的技术和经济指标的 要求。3)可靠性高，使用寿命长GIL 是一种金属封闭的刚性结构，其内部气体绝缘特性好，无老化问题，外壳采用封闭管道，受大气和环境影响很小，气象因素和环境腐蚀带来的威胁不大，整体可靠性高。因此，GIL 的使用寿命可达 50 a，与电缆(使用寿命约30 a)相比有大幅提升。4)占地少、节省空间根据测算，用二回 500 kV 架空线路传输2.5 GVA 时，所需的线路走廊宽度约为 36 m。若用500 kV的GIL，则单芯式GIL占地宽3.2 m，远远小于架空线路的走廊宽度。5)运行维护简便GIL 采用标准化生产、标准件运输、模块化组装。年漏气率低至0.01左右，基本免维护。6)安全环保，不影响江河航道功能GIL 外部的电磁场几乎可以忽略不计，周围的磁通密度远低于同电压等级的架空线路和电力电缆。在跨江应用时，选择江底隧道敷设或者随桥梁架设的方式，不会对堤防安全、河势稳定、行洪畅通产生明显危害，航运功能基本不受影响。7)设备投资较大与架空输电线路相比，GIL 整体造价高，约为 5 7 倍，但在大容量高电压输送中，其单位投资明显低于电缆线路。70http:/电 力 勘 测 设 计第4期1.2 GIL技术应用现状随着 GIL 技术的发展，已经越来越多地用于各种大容量输电的场合：1)GIS 变电站的线路连接：包括架空线与变压器之间的连接、GIS 变电站扩建中的线路连接。如穿越已有的空气绝缘母线或架空线。2)电厂布置优化：如多台变压器的出线共用一回 GIL，以缩小电站规模，减少开关设备数量；地下空间有限情况下，采用地面布线，拓展通道。3)水电站布置优化：如 GIL 沿竖井敷设，将地下电站生产电能送上地面；多台变压器共用一回 GIL 出线，减少出线数目以及出线洞孔直径，降低建设投资。4)输电线路：如经济发达地区，可利用GIL 从地下走线，减少占地。总体上，GIL 多应用于地下管道、沟槽、斜井及高落差输电等环境条件，如图 2 所示，给出了 GIL 的三种安装方式，即直埋式敷设、架空敷设和隧道敷设。(a)直埋式安装(b)架空安装(c)隧道安装图2 GIL的不同安装方式2 GIL风险识别在 GIL 综合管廊工程建设和运维过程中，都不同程度地存在各种风险，主要包括产品本体、工程设计、施工安装、生产运维等方面的风险。2.1 产品本体风险1)绝缘子工艺近年来，国内 GIL 设备故障时有发生，2014 年某工程换流站 GIL 发生因三支柱绝缘子产品质量问题造成的故障跳闸2，某工程交流站 GIL 交接耐压时出现三支柱绝缘子炸裂事故。究其原因，主要是受限于三支柱绝缘子环氧绝缘件制造工艺，三支柱绝缘子质量不稳定。而绝缘子的安装或组装精度不够，如绝缘子低电位金属嵌件与环氧树脂交界面存在小间隙，电荷会在交界面上不断聚集，导致局部电场畸变，甚至导致绝缘子炸裂事故3。同时，产品对长期运行工况因素考虑不足，在长期振动、温度交替影响下，绝缘性能和机械性能下降，容易发生放电故障；在绝缘件、嵌件、气体三种介质交界部位的结构设计处理不当，容易存在薄弱环节，影响长期运行的可靠性。2)金属颗粒污染设备由于在生产、运输、组装、运行等阶段内部滑动部件之间不可避免的摩擦碰撞、设备振动以及热伸缩摩擦等不可控制因素的存在，会产生金属颗粒污染问题。这些金属微粒会在电场作用下产生运动，导致电场发生畸变，大大降低了设备的绝缘性能，极易造成设备击穿。71GIL 综合管廊工程全过程风险管控技术研究http:/ 电网设计第4期 若金属微粒运动到绝缘子附近或附着于其表面，则绝缘子表面局部场强增大，容易沿金属微粒表面形成爬电通道，进而造成沿面闪络现象，严重降低绝缘子的闪络电压4。3)SF6气体泄漏GIL 管廊初期多应用于水电站、核电站等远离城镇的区域，若 SF6气体少量泄漏可直接由通风系统排放至大气中。如今随着城市建设发展，大规模架空输电线路在市区中基本不允许建设，而在负荷中心，电缆无法满足输送需求，GIL 将发挥更大的作用。若 SF6气体在市中心发生泄漏，会对附近环境及人民群众健康造成损失。同时，SF6为温室效应气体，温室效应是 CO2的 22 000倍，是人类目前已知温室效应最强的气体。从响应国家“双碳”要求，以及长久的环保和安全考虑，不允许 SF6气体直接排放至空气中。2.2 工程设计风险1)共享走廊因素 在城市中心可用于 GIL 线路敷设的土地资源日益减少，安装 GIL 输电线路时需要考