《氣體絕緣輸電綫路》的作者、德國的赫曼?科赫(Hermann Koch)博士是國際知名專傢,譯者瀋威博士也是多年從事本領域的國內知名專傢,GIL的推廣影用對我國智能電網建設具有重要參考意義!
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氣體絕緣輸電綫路(GIL)通常用於如水電站和核電站以及其他場所的大容量輸電。《氣體絕緣輸電綫路》通過對GIL技術、經濟和環境影響以及電力係統應用的分析,提供瞭該技術在設計、特性及優點方麵完全的闡述。《氣體絕緣輸電綫路》對輸電係統的規劃、設計和執行的工程師來說是基本的參考資料,對全球範圍的用戶工程師、谘詢工程師以及製造商都提供瞭完美的幫助。
德國的赫曼·科赫(Hermann Koch)博士在西門子能源管理集團輸電解決方案部門負責技術與創新工作,在國際電工委員會(IEC)第17C分技術委員會擔任秘書。2004年中國電力企業聯閤會成立瞭電力行業標準“氣體絕緣金屬封閉輸電綫路技術條件”工作組,科赫博士參加瞭這個工作組並陪同工作組成員參觀瞭在瑞士日內瓦機場展覽中心的氣體絕緣輸電綫路(GIL)運行現場。在他的積極參與下,中國的GIL標準——DL/T 978—2005《氣體絕緣金屬封閉輸電綫路技術條件》於2005年正式發布。
譯者序
原書序
第1章前言1
1.1電力供應的發展1
1.2GIL的優點3
第2章曆史5
2.1電網的發展5
2.1.1總論5
2.1.2輸電級彆6
2.1.3長距離輸電7
2.1.4輸電網的額定電流11
2.1.5輸電網發展的結論11
2.2GIL的發展史12
2.2.1第一代GIL12
2.2.2第二代GIL16
2.2.3全球範圍的經驗23
第3章技術25
3.1氣體絕緣26
3.1.1自由氣體空間27
3.1.2絕緣件28
3.1.3氣密外殼28
3.1.4絕緣氣體29
3.2基本設計43
3.2.1概論43
3.2.2由絕緣確定的尺寸46
3.2.3由發熱確定的尺寸46
3.2.4絕緣配閤46
3.2.5電氣優化46
3.2.6輸電網的研究47
3.2.7由氣體壓力確定的尺寸47
3.2.8高壓設計試驗48
3.2.9額定電流設計49
3.2.10額定短路電流設計49
3.2.11內部電弧設計50
3.2.12電動力設計51
3.2.13機械設計52
3.2.14一體化的過電壓保護52
3.2.15顆粒53
3.2.16發熱設計53
3.2.17抗震設計58
3.3産品設計62
3.3.1技術參數62
3.3.2導體管64
3.3.3外殼管64
3.3.4氣室的大小65
3.3.5絕緣件65
3.3.6滑動觸頭66
3.3.7模塊設計66
3.3.8與架空綫的連接68
3.3.9彎麯半徑69
3.3.10導體和外殼的連接技術69
3.3.11防腐蝕74
3.3.12現場裝配工作76
3.3.13監測76
3.4質量控製和診斷工具79
3.4.1零件的質量80
3.4.2過程的質量80
3.4.3局部放電檢查81
3.4.4現場高壓試驗82
3.4.5質量控製結論84
3.5規劃問題84
3.5.1電網的影響84
3.5.2可靠性92
3.5.3接地93
3.5.4安全94
3.5.5環境限製94
3.5.6相角補償96
3.5.7載荷能力和過載能力96
3.6規範檢查錶99
3.7敷設方式102
3.7.1概述102
3.7.2地上敷設103
3.7.3溝渠敷設106
3.7.4隧道敷設107
3.7.5直埋敷設110
3.7.6定嚮鑽孔120
3.8長期試驗121
3.8.1概述121
3.8.2隧道敷設122
3.8.3直埋敷設130
3.8.4長期試驗結果145
3.9氣體處理146
3.9.1概述146
3.9.2混閤氣體處理146
3.9.3結論147
3.10調試和現場試驗148
第4章係統和網絡151
4.1概述151
4.2GIL的綫路參數151
4.2.1理論基礎151
4.2.2電阻151
4.2.3電容152
4.2.4電感152
4.2.5阻抗153
4.2.6波阻抗153
4.2.7自然功率153
4.3綫路損耗154
4.3.1概述154
4.3.2GIL的損耗154
4.3.3與其他輸電係統的比較155
4.3.4冷卻和通風156
4.4運行方麵156
4.4.1概述156
4.4.2可用性157
4.5老化159
4.6內部電弧故障159
4.6.1概述159
4.6.2被動保護160
4.6.3電弧定位160
4.7維護160
4.8維修161
4.9人員安全161
4.10絕緣配閤161
4.10.1概述161
4.10.2典型GIL應用的過電壓162
4.10.3GIL的絕緣配閤166
4.10.4規定的試驗電壓167
4.10.5計算數據的校驗169
4.11係統控製170
4.11.1引言170
4.11.2氣體密度監測170
4.11.3局部放電監測170
4.11.4溫度測量171
4.11.5GIL監測總結171
第5章環境的影響173
5.1概述173
5.2視覺衝擊173
5.3電磁場173
5.3.1概述173
5.3.2基本理論174
5.3.3最大場強176
5.3.4計算177
5.3.5外殼感應反嚮電流178
5.3.6GIL的EMF測量179
5.3.7直埋式GIL184
5.4氣體處理184
5.5熱影響185
5.6迴收185
5.7全壽命周期評價186
5.8碳足跡186
第6章經濟方麵190
6.1概述190
6.2材料成本190
6.3裝配成本192
6.4綫路損耗193
6.5影響成本的因素193
第7章GIL的應用196
7.1概述196
7.2應用實例197
7.2.1施盧赫湖,德國,1975197
7.2.2溫得和剋,納米比亞,1977198
7.2.3約書亞瀑布,美國,1978199
7.2.4鮑曼維爾,加拿大,1985-7200
7.2.5Shin-Meika東海綫,日本201
7.2.6PALEXPO,日內瓦,瑞士,2001204
7.2.7百特威爾遜電廠,美國,2001205
7.2.8柿蓮,泰國,2002206
7.2.9PP9,沙特阿拉伯,2004207
7.2.10開羅北,埃及,2005208
7.2.11海姆霍,米德蘭,英國,2005208
7.2.12黃河拉西瓦,中國,2009209
7.2.13剋爾斯特爾巴赫,德國,2010210
7.2.14溪洛渡,中國,2011211
7.2.15錦屏Ⅰ,中國,2011212
7.3未來的應用213
7.3.1概述213
7.3.2交通隧道213
7.3.3道路及高速公路215
7.3.4地上安裝及野外安裝215
7.4案例分析215
7.4.1大都市區域215
7.4.2倫敦216
7.4.3柏林對角綫217
7.4.4山區218
7.4.5海洋218
7.4.6GIL/架空綫混閤應用219
第8章輸電係統的比較220
8.1概述220
8.2GIL的特點220
8.3技術比較221
8.3.1概述221
8.3.2損耗221
8.3.3磁場223
8.3.4電壓額定值224
8.3.5電流額定值225
8.3.6短路電流額定值225
8.3.7過電壓225
8.3.8溫度限製226
8.4現場的比較226
8.4.1可接近性226
8.4.2最大重量226
8.4.3最大體積227
8.4.4土壤的類型227
8.4.5運輸道路227
8.4.6現場車間的尺寸227
8.5軟特性228
8.5.1概述228
8.5.2美學228
8.5.3隱形228
8.5.4噪聲229
8.6經濟性229
第9章輸電管道230
9.1可行性研究231
9.2歐洲海上風電232
9.3海底隧道係統232
9.4海上和岸上PTPTM構造235
9.5下一代技術236
9.6海上環境237
第10章結論238
參考文獻240
原書序
氣體絕緣輸電綫路原書序原書序電力輸送的傳統方式是采用架空綫,但是在一些環境有限製的場閤就需要采用地下輸電綫的解決方案。現今已經有一些地下輸電綫的方式,其中最普遍的就是電纜,然而氣體絕緣輸電綫路(Gas-Insulated Transmission Lines,GIL)也是一種經常用到的解決方案。GIL可以直接埋入地下,也可以敷設在隧道中或戶外構架上。由於直埋式GIL可以和景觀很好相處,因此可以得到數韆米甚至數十韆米的連續敷設應用。GIL有很多優點,包括載流能力強、損耗低、電容量低等。
雖然GIL技術主要來自於氣體絕緣開關設備的經驗,但還是有很多諸如設計、安裝和維護方麵的特性和規範需要考慮。赫曼·科赫從事這個專業達20年之久,他寫的這本書給這個技術作瞭非常全麵的論述,該技術自20世紀70年代開始代替電纜並得到越來越廣的應用。第一代GIL技術使用純SF6氣體和法蘭連接技術,第二代GIL技術使用SF6和N2的混閤氣體以及導體和外殼的焊接連接技術。本書介紹瞭GIL的絕緣特性和設計特點,也介紹瞭現場裝配和敷設方式以及質量保證和試驗手段,包括診斷工具。對不同敷設方式的特彆要求也提齣考慮。對係統、網絡、環境及經濟性也都提齣瞭考慮。本書最後對世界各地的GIL應用作瞭圖解說明並對GIL與其他輸電係統作瞭技術、經濟、現場以及美學、隱形和噪聲等軟特性作瞭比較。
本書對當前從事係統布置的工程技術人員很有益處,對電力係統專業的學生也有幫助,對希望瞭解地下輸電技術的讀者也提供瞭豐富的信息。
剋勞斯·諾伊曼教授於德國埃森
譯者序
科赫博士在西門子能源管理集團輸電解決方案部門負責技術與創新工作,在國際電工委員會(IEC)第17C分技術委員會擔任秘書。2004年中國電力企業聯閤會成立瞭電力行業標準“氣體絕緣金屬封閉輸電綫路技術條件”工作組,科赫博士參加瞭這個工作組並陪同工作組成員參觀瞭在瑞士日內瓦機場展覽中心的氣體絕緣輸電綫路(GIL)運行現場。在他的積極參與下,中國第一個GIL標準——DL/T 978—2005《氣體絕緣金屬封閉輸電綫路技術條件》於2005年正式發布。
科赫博士還擔任國際大電網會議(CIGRE)“GIL在長距離大容量結構的應用”工作組B3/B1��09的召集人,同時他也在美國電氣電子工程師學會(IEEE)電力和能源學會(PES)電站委員會主持氣體絕緣變電站的培訓工作,迄今他已在美國、加拿大、南美及印度等20多個國傢開展瞭培訓。
GIL技術具有輸送容量大、可靠性高、電容量小、損耗低、過載能力強、免維護、無老化現象、環境友好等優點,由於這些優點,自該技術問世以來已經有300多公裏的GIL在世界各地投入運行。GIL技術的發展也促進瞭國際標準、國傢標準和行業標準的製定。IEC第17C分技術委員會在1998年齣版瞭技術報告:IEC 61640《額定電壓72��5kV及以上剛性高壓氣體絕緣輸電綫路》;我國國傢發展和改革委員會於2005年發布瞭中國電力行業標準:DL/T 978—2005《氣體絕緣金屬封閉輸電綫路技術條件》;國傢質量監督檢驗檢疫總局和國傢標準化管理委員會於2008年發布瞭國傢標準:GB/T 22383—2008《額定電壓72��5kV及以上剛性氣體絕緣輸電綫路》;IEC第17C分技術委員會在2011年齣版瞭國際標準:IEC 62271-204《額定電壓52kV及以上剛性氣體絕緣輸電綫路》。
近些年來中國電力工業的發展也給GIL技術的應用提供瞭很多機會,大亞灣、嶺澳核電站,拉西瓦、錦屏、溪洛渡水電站等電站的送齣工程相繼使用瞭GIL技術。隨著社會各界對可靠性以及環境的要求越來越高,會有更多的工程需要使用GIL技術,因此我們決定把這本書翻譯成中文,以便於國內設計、製造以及運行部門的工程技術人員以及大專院校的學生參考。
譯者
初讀此書,我最為震撼的是其對“局部放電”的細緻描繪。作者不僅僅停留在概念層麵,而是深入到放電産生的物理機製,從微觀的電子雪崩到宏觀的放電痕跡,都進行瞭詳盡的闡述。書中通過大量的模擬仿真結果圖和實物照片,直觀地展示瞭不同類型局部放電(例如電暈放電、閃絡)的形態特徵,以及它們對絕緣材料的損傷過程。這部分內容對我而言,簡直是一次“解剖學”的實踐,讓我看到瞭那些我們平時看不見的“隱形殺手”是如何一步步侵蝕絕緣係統的。更重要的是,作者詳細分析瞭導緻局部放電的各種因素,包括絕緣缺陷、錶麵粗糙度、電極形狀以及環境濕度等,並且提供瞭多種有效的抑製和檢測方法。書中介紹的“交聯聚乙烯(XLPE)絕緣材料”在氣體絕緣輸電綫路中的應用,也讓我印象深刻。作者不僅僅介紹瞭XLPE的物理化學性質,還重點分析瞭其在高溫、高電場等極端工況下的長期可靠性,以及如何通過改性來提高其耐老化性能。我還瞭解到,在某些特定應用場景下,可能還需要考慮使用其他新型絕緣材料,並且書中對這些材料的潛在優勢和技術挑戰也進行瞭初步的探討,這展現瞭作者的前瞻性視野。
評分坦白說,我一開始對“氣體絕緣輸電綫路”這個主題並沒有太大的興趣,總覺得離我的生活比較遙遠。但當我讀到書中關於“環境友好性”的章節時,我的看法徹底改變瞭。作者深入分析瞭SF6氣體在大氣中的溫室效應,以及相關的環境法規和替代氣體的研究進展。這讓我意識到,即使是看似“綠色”的電力傳輸技術,也並非沒有環境影響,並且行業一直在努力尋求更可持續的解決方案。書中對“真空絕緣”技術的討論,更是讓我眼前一亮。作者詳細闡述瞭真空作為一種理想絕緣介質的優勢,以及其在某些特定場景下的應用前景,例如在變電站內的設備連接。盡管真空技術目前可能還存在一些技術瓶頸和成本問題,但書中對未來發展的展望,足以激發讀者對新技術的無限遐想。此外,我還瞭解到,在氣體絕緣輸電綫路的運行過程中,還需要定期對絕緣氣體進行“淨化和再生”,以去除其中的水分、氧氣和分解産物,這讓我感受到瞭維護和保養技術的重要性。
評分讓我印象深刻的是,這本書並沒有迴避技術發展中的挑戰和局限。作者在討論“SF6氣體迴收和處理”時,坦誠地分析瞭當前技術存在的難點,例如迴收效率不高、處理成本較高以及二次汙染物産生等問題,並對未來技術的研發方嚮進行瞭展望。這讓我看到瞭科學研究的“實事求是”精神。書中對“電纜的絕緣材料老化機理”的深入分析,也讓我認識到瞭材料科學在電力工程中的重要性。作者詳細闡述瞭熱老化、電老化、化學老化等多種老化機製,以及它們對絕緣性能的影響,並提齣瞭延緩老化的措施,例如優化材料配方、改進生産工藝等。我特彆對書中關於“絕緣材料的可靠性測試方法”的介紹,給我留下瞭深刻的印象,例如加速老化試驗、長期可靠性試驗等,這讓我看到瞭如何通過科學的測試來評估材料的性能。
評分這本書的語言風格非常專業,但作者卻巧妙地穿插瞭一些生動形象的比喻,使得復雜的概念更容易被理解。例如,在解釋“電纜的容性電流”時,作者將其類比為在管道中流動的水,當管道越長,需要的水量就越多,從而引齣瞭電纜長度對容性電流的影響。這種“化繁為簡”的講解方式,對於我這樣一個非專業讀者來說,簡直是福音。書中對“電纜的故障診斷和定位”的詳細介紹,也讓我學到瞭很多實用的知識。作者分析瞭各種故障模式,例如短路、接地、斷綫等,並提齣瞭相應的診斷和定位方法,例如測量絕緣電阻、電容、電感,以及利用故障錄波器等。這讓我看到瞭,在發生故障時,工程師們是如何像偵探一樣,一步步找到問題的根源。此外,作者還對“電纜的長期監測和壽命評估”進行瞭深入的探討,從數據收集、模型建立到壽命預測,都給齣瞭詳實的指導,這讓我看到瞭現代工程技術中,如何將統計學和概率論應用到實際的設備設計和維護中。
評分對於我這個非專業讀者而言,這本書最吸引人的地方在於它能夠將如此復雜的技術概念,轉化為易於理解的語言和生動的案例。作者在講解“電纜的過電壓防護”時,並沒有直接給齣冗長的公式,而是先從日常生活中常見的雷擊和操作過電壓現象入手,然後逐步引導讀者理解這些過電壓是如何對輸電綫路造成威脅的,最後纔引齣氣體絕緣輸電綫路在設計中需要考慮的過電壓防護措施,例如配置避雷器和氧化鋅壓敏電阻。書中還非常詳細地介紹瞭“電纜附件”的設計和選型,包括終端頭、中間接頭等關鍵部件,以及它們在保證絕緣性能、機械強度和密封性方麵的重要作用。我瞭解到,即使是看起來不起眼的連接部件,也需要經過嚴謹的設計和嚴格的測試,纔能確保整個輸電綫路的安全可靠運行。此外,作者還對“電纜的可靠性評估”這一重要課題進行瞭深入的探討,從數據收集、模型建立到壽命預測,都給齣瞭詳實的指導,這讓我看到瞭現代工程技術中,如何將統計學和概率論應用到實際的設備設計和維護中。
評分當我讀到書中關於“電纜的絕緣恢復能力”的章節時,我被深深吸引瞭。作者詳細分析瞭在某些短暫的過電壓擾動後,絕緣介質如何能夠自我修復,從而恢復其絕緣性能。這讓我看到瞭自然界和材料本身的奇妙之處。書中對“氣體絕緣輸電綫路在不同氣候條件下的運行性能”的分析,也讓我對這項技術有瞭更全麵的認識。作者探討瞭在高溫、低溫、高濕度、高海拔等不同氣候條件下,電纜的絕緣性能、散熱性能以及機械強度可能受到的影響,並提齣瞭相應的應對措施,例如優化電纜結構、改進絕緣材料、加強維護保養等。我瞭解到,一項看似簡單的輸電綫路,其實需要考慮如此多的環境因素。此外,作者還對“電纜的動態載流量計算”進行瞭深入的探討,這讓我明白,電纜的載流量並不是一個固定不變的數值,而是會隨著環境溫度、風速等因素而變化,並且需要進行實時監測和調整,以確保安全可靠的運行。
評分讀完這本書,我對“穩定可靠”這幾個字有瞭全新的理解。作者在講解“電纜的接地係統”時,詳細分析瞭不同類型的接地方式(例如單點接地、多點接地)的優缺點,以及如何根據實際地形和土壤電阻率來設計最優的接地係統,以確保在發生故障時,能夠及時將故障電流導入大地,保護設備和人員安全。書中對“電纜的絕緣監測係統”的介紹,也讓我驚嘆於現代技術在保障連續供電方麵的努力。作者詳細闡述瞭各種在綫監測技術,例如局部放電監測、絕緣電阻監測、溫度監測等,以及如何利用這些監測數據來預測設備故障,提前進行維護,從而最大程度地減少停電時間。我瞭解到,這種“預防性維護”的理念,是保障關鍵基礎設施穩定運行的核心。此外,作者還對“氣體絕緣輸電綫路的運行和維護規程”進行瞭深入的探討,從日常巡檢到定期檢修,都給齣瞭詳細的指導,這讓我看到瞭工程實踐的細緻和嚴謹。
評分這本書的深度和廣度都超齣瞭我的預期。我原本以為它會是比較枯燥的技術手冊,但事實上,作者將工程實踐的經驗和前沿的理論研究巧妙地結閤在一起。例如,在談到“電纜的阻抗匹配”時,作者不僅講解瞭電磁波在傳輸綫中的傳播原理,還結閤實際工程案例,分析瞭阻抗不匹配可能導緻的信號反射和能量損耗,以及如何通過調整電纜結構和附件設計來優化阻抗特性。這讓我對“匹配”這一概念有瞭更深刻的理解,不僅僅是電氣上的,更是工程上的。書中對“電纜的電磁兼容性(EMC)”的探討,也讓我受益匪淺。作者分析瞭電纜在運行過程中可能産生的電磁輻射和對周圍設備的乾擾,並提齣瞭有效的屏蔽和接地措施。這對於理解現代電磁環境下的設備設計至關重要。我特彆注意到,作者在討論“電纜的防火和防爆設計”時,引用瞭一些國際標準和規範,這讓我看到瞭技術規範在保障安全運行中的關鍵作用。
評分這本書的價值絕不僅僅在於技術層麵的羅列,更在於其背後所蘊含的嚴謹的科學精神和工程智慧。作者在論述過程中,經常會穿插一些曆史上關於高壓絕緣技術發展的重要裏程碑事件,例如早期氣體放電理論的建立,以及第一次大規模氣體絕緣輸電綫路投入運行的案例分析。這讓我得以從曆史的維度去理解這項技術是如何一步步發展成熟的,也體會到瞭科學傢和工程師們為瞭解決難題所付齣的不懈努力。書中對“熱擊穿”現象的分析,尤其讓我感到驚嘆。作者不僅僅講解瞭熱擊穿的原理,還詳細分析瞭電纜的載流量計算,以及如何通過優化散熱設計來有效控製電纜溫度,避免過熱損壞。我特彆對書中關於“熱敏電阻”和“溫度傳感器”在監測電纜溫度方麵的應用進行瞭深入的介紹,這讓我明白,看似簡單的電力傳輸背後,隱藏著如此精密的監測和控製係統。書中還探討瞭氣體絕緣輸電綫路在極端環境下的運行錶現,例如在低溫、高溫、高濕以及強腐蝕性氣體環境下的可靠性問題,並且提齣瞭相應的應對策略,這對於我這樣一個對工程實際應用感興趣的讀者來說,非常有啓發性。
評分這本書的封麵設計著實吸引瞭我,那種深邃的藍色調,配閤著銀白色的人物剪影,讓人立刻聯想到電力輸送中那種無形卻又強大的力量。當我翻開第一頁,就被作者嚴謹的文風和清晰的邏輯所摺服。雖然我對“氣體絕緣輸電綫路”這個專業名詞算不上非常熟悉,但書中從基礎原理講起,循序漸進,將復雜的概念拆解得十分透徹。例如,在介紹絕緣介質的選擇時,作者詳細對比瞭SF6氣體、真空以及其他幾種潛在的絕緣材料在擊穿電壓、熱穩定性、環保性等方麵的優劣,甚至還引用瞭大量的實驗數據和理論模型作為支撐,這讓我深刻理解瞭為什麼SF6氣體會在當前的應用中占據主導地位,但同時也暗示瞭未來可能的發展方嚮。書中對不同類型氣體絕緣輸電綫路的結構設計也進行瞭深入的探討,包括單相、三相的布置方式,電纜的絕緣層厚度計算,以及如何有效控製電場分布,避免局部放電的産生。我尤其對其中關於“膨脹式”和“非膨脹式”兩種絕緣結構進行瞭詳細的論述,這讓我對高壓電力的傳輸有瞭更直觀的認識。整本書的排版也很舒適,圖錶清晰,公式推導步驟完整,這對於我這樣一個非專業讀者來說,無疑大大降低瞭閱讀門檻。我本來隻是抱著瞭解一些新技術的想法,沒想到這本書的內容如此豐富,讓我對電力傳輸領域有瞭全新的認識。
評分書投遞的非常快,涉及深度淺
評分好書,感謝瀋總為讀者做瞭一件大大好事。
評分不錯,送貨快,圖書包裝好
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