11月25日凌晨，南京市棲霞區(qū)燕子磯新城地下綜合管廊內(nèi)，歷時4年研究和建設的南京曉鐵220千伏混合氣體三相共箱GIL線路正式投運。這是全國首條GIL與電纜直連線路，也是全國首條混合氣體三相共箱GIL線路。

這條線路的建設中，國網(wǎng)南京供電公司用情用智，巧妙解答了城市高質(zhì)量發(fā)展對電網(wǎng)建設提出的三道命題。

發(fā)展空間題

依江而建的南京燕子磯新城向綠轉(zhuǎn)身，從重工業(yè)片區(qū)開發(fā)建設為綠色宜居、四通八達的城北新主城，也帶動了區(qū)域用電需求快速增長。預計至2030年，燕子磯新城用電負荷在當前基礎上還將增長近1.5倍。

而燕子磯新城原有輸電線路的輸電能力為63萬千伏安，難以滿足未來十年發(fā)展需要。同時，隨著城市建設對地面上空間的需求，架空線路的入地改造勢在必行。

然而在燕子磯新城，南京供電公司面臨的問題卻不止這些。早在2021年的項目可研階段就發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域地鐵等公共設施建設加快，城市的地下空間并不富余，這條地下輸電線路必須放置在燕子磯綜合管廊內(nèi)。但燕子磯綜合管廊整體寬度只有不到3米，按標準規(guī)劃電纜項目計，建設后的電纜最大輸電能力只能達到70萬千伏安，仍不能滿足用電增長需求。

為了最大化利用現(xiàn)有空間，南京供電公司創(chuàng)新采用了三相共箱的GIL線路建設方案。

GIL線路是將常見的架空輸電線路壓縮到金屬管道中，管內(nèi)通入絕緣氣體，以實現(xiàn)線路高度緊湊化、小型化設計，從而大幅壓縮輸電線路的空間尺寸，其輸送能力可達同電壓等級電纜的1.5倍以上。南京供電公司電纜檢修班班長呂立翔打了個比方，“如果把電纜理解為4G輸電道路，GIL線路技術就相當于帶著輸電領域進入了5G時代?！?/p>

南京供電公司的另一個妙招是采用三相共箱技術為線路“瘦身”。一般來說，會將GIL線路的A、B、C三相分別放在各自的密閉管道里，固定于上中下三個支架。三相共箱則是創(chuàng)造性地將三相放在同一個密閉管道內(nèi)。這可不是簡單的捆綁，三相導體布置于一個密閉管道內(nèi)，電場分布更為復雜，且相間存在較大的電動力。

該公司配套研發(fā)出了三相三支柱絕緣子，以確保輸電線路可靠性。三相三支柱絕緣子采用絕緣材料環(huán)氧樹脂真空澆注而成，可有效支撐三相導體，并滿足相間及相對的絕緣要求。通過壓接工藝將三相導體與支柱絕緣子牢固連接處理，使整個設備具有良好的機械強度，不易出現(xiàn)松動、變形或損壞等情況。

據(jù)估算，建成后的220千伏曉鐵GIL線路輸電能力達120萬千伏安，遠超新城十年內(nèi)用電負荷需要，占用地下管廊空間也較常規(guī)方案節(jié)省了50%以上。

綠色轉(zhuǎn)型題

三相共箱的建設方案增加了導體對導體、導體對箱壁放電的可能性，這對提高其內(nèi)部絕緣性能也提出了新要求。

一般來說，為了在密閉管道里實現(xiàn)線路的良好絕緣，GIL線路的金屬殼體內(nèi)需注入絕緣性能遠優(yōu)于空氣的六氟化硫氣體。但六氟化硫氣體屬于典型的溫室氣體，可能引發(fā)的溫室效應相當于二氧化碳的近2.5萬倍。2022年起，國家電網(wǎng)積極推動電網(wǎng)綠色低碳發(fā)展，開展六氟化硫與氮氣混合氣體的推廣應用。這被稱作一道綠色轉(zhuǎn)型題。

為了答好這一題，南京供電公司在一年半時間內(nèi)，做了2000余次實驗，才確定了曉鐵GIL輸電線路所用的混合氣體最優(yōu)配比為70%氮氣與30%六氟化硫。其間，項目組對選定方案進行了充分的測試驗證，確保在線路需要補氣或檢修的氣體壓力最低工況下，仍有15%的絕緣裕度。

考慮到曉鐵GIL線路在燕子磯新城綜合管廊內(nèi)存在豎井敷設的情況，項目組還開展了垂直高度對混合氣體的分層作用影響研究。理論計算和試驗研究均表明，雖然六氟化硫和氮氣氣體分子相對密度隨高度變化有一定差異，但兩者的混合比隨高度的變化很微小，不影響線路安全運行。

城市安全宜居題

地下線路建設完畢后，兩段均需與變電站相連。城市地下線路接入變電站一般采用電纜，即新建一基GIL輸電塔，由該塔將密閉的GIL線路引出再與變電站電纜相連。

但因城市發(fā)展需要，220千伏曉鐵GIL靠近燕子磯體育公園一端，從城市宜居及美觀角度考慮，不宜建設GIL輸電塔，因此，曉鐵GIL線路只能與電纜直接連接，這在國內(nèi)未有先例。

如果把GIL看成家中墻內(nèi)的電線，電纜就相當于一根充電線，要想實現(xiàn)二者直連，其實只需一個安全靠譜的“插頭”。在“插頭”研制過程中，項目組分析發(fā)現(xiàn)，受電動力影響，電纜線路在電流通過時會發(fā)生蠕動，而GIL設備和“插頭”是固定的，直接插在一起時間久了，會像充電線末端一樣磨損破皮。一旦直連接口處破皮，氣體泄露等問題極易造成環(huán)境污染和安全事故。

這是一道城市安全宜居題。為了解好這道題，南京供電公司開發(fā)了一種能夠柔性受力的新型抗震支架，就像套在充電線尾段的“硅膠保護套”，一方面能更好地保證GIL設備與原有電纜系統(tǒng)在水平狀態(tài)下精準對接，另一方面可將管道水平和縱向位移控制在2毫米內(nèi)，保障線路安全穩(wěn)定運行。

日前，經(jīng)中國科學院院士陳維江擔任主任的鑒定委員會鑒定，220千伏曉鐵GIL技術綜合性能達國際領先水平。