原文发表在《高压电器》2025年第1期。
https://www.chndoi.org/Resolution/Handler?doi=10.13296/j.1001-1609.hva.2025.01.011
不均匀沉降对气体绝缘封闭线路的影响研究
杨帅1，杨毅1，罗向源1，梁健明1，高传薪1，王邸博2
(1. 广东电网有限责任公司佛山供电局，广东 佛山 528000；2. 南方电网科学研究院有限责任公司，广州 510663)
一 内容简介
气体绝缘封闭输电线路（GIL）是近年来兴起的高效且安全的输电技术，但安装在地下的GIL线路易受到不均匀沉降影响。文中针对不均匀沉降对地下管廊及GIL线路的影响展开研究，通过现场测试，测量了300 d内终端站浅沟处的竖向沉降。以此为输入，建立管廊—GIL管道有限元模型，计算不均匀沉降、整体沉降对GIL管道的影响，并提出降低管道与支架间竖向刚度的方式减小GIL管道沉降应力。结果显示，在监测周期内浅沟沉降达到32 mm，变形缝处是沉降差最大位置。支架间距较小的位置更易受到不均匀沉降影响，浅沟的不均匀沉降影响较大，且降低竖向刚度是减小不均匀沉降对GIL管道影响的关键因素。文中的成果可为GIL管道监测及不均匀沉降防治提供参考和依据。
二 主要内容
气体绝缘封闭输电线路(gas-insulated transmission line，GIL)作为架空输电线路的替代方案，具有容量大、损耗低和节省占地面积等优点，适用于城市、环境恶劣和用地受限等情况，是当前输电系统发展的新趋势。近年来，中国兴建了多条GIL输电线路，如苏通综合管廊等。
站外GIL线路通常采用地下敷设方式，安装在地下管廊中。管廊的结构形式与地铁及公路隧道较为相似，在施工及长期运行期间均可能出现不均匀沉降问题，尤其是在软土地区，隧道沉降可达上百mm。此外，施工期间下部土体流失和穿越软硬地层是引起管廊不均匀沉降的重要因素，不均匀沉降对于跨度较大的廊道有较大影响，可能导致的隧道接头处开裂渗水和隧道内部裂缝，甚至引发周围桩基变形和土体的塌陷。GIL线路部分位于接近地表的浅沟内，不均匀沉降同样会影响地表结构的应力分布，引起结构的开裂。为此，可以设置沉降观测系统，监测长期运行期间电力设施的沉降量。此外，由于现场监测成本较高，可采用数值模拟或修正理论计算公式的方式预测管廊沉降。在获得足够数据后，还可采用深度学习预测管廊沉降。
地下GIL管道采用为长距离连续结构，对沉降较为敏感，其典型故障模式包括管母异响、绝缘子炸裂等，在外部变形情况下，如地震作用时，其绝缘子应力及接头变形易超过允许值。而目前对于GIL线路的监测主要集中在温度及气体泄漏上，在沉降对GIL管线的影响上还缺乏研究。
为此，文中以某500 kV GIL输电线路为原型建立有限元模型，结合实测沉降数据，研究不均匀沉降情况下GIL管道的变形量及对管道的影响，为GIL管道设计提供参考。
1 廊道—GIL管道计算模型
1.1 项目概述
1.2 廊道—GIL线路有限元模型
2 廊道及浅沟不均匀沉降对GIL管道的影响
2.1 浅沟沉降量现场监测
2.2 浅沟处不均匀变形对GIL管道的影响
2.3 廊道处不均匀变形对GIL管道的影响
2.4 支架刚度对沉降应力的影响
三 结论
GIL管道安装在地下管廊中，容易受到不均匀沉降的影响，引起变形过大或应力超限等问题。为此，文中通过现场实测测量了GIL浅沟的实际沉降量，通过有限元软件计算不均匀沉降对GIL管道的影响，得出以下结论：
1)根据现场实测，在300 d的监测周期内，浅沟的最大沉降量达到32 mm，变形缝处的相对沉降差最大，达到10 mm。
2)GIL管道支架间距较小处更易受到不均匀沉降的影响，廊道支架间距约为11 m，浅沟由于造型复杂且带有较多转角，支架最小间距仅约2 m，需要重点关注浅沟的沉降量。
3)距离沉降位置0.5、1.8、3.6 m处的支架应力分别为42.8、65.0、81.7 MPa，GIL管道支架距离伸缩缝越近时，沉降造成的附加应力越大。因此支架应布置在远离伸缩缝处。
4)降低GIL管道及支架间的竖向连接刚度是降低不均匀沉降对GIL管道影响的关键。
作者简介
杨帅(1992—)，男，硕士研究生，工程师，研究方向为电力电缆运维(E-mail：185805420@qq.com)。
杨毅(1981—)，男，高级工程师，研究方向为电力电缆运维。
罗向源(1978—)，男，高级工程师，研究方向为电力电缆运维。
梁健明(1986—)，男，高级工程师，研究方向为电力电缆运维。
高传薪(1994—)，男，工程师，研究方向为电力电缆运维。
王邸博(1988—)，男，高级工程师，研究方向为电力设备安全运行。
本文索引
杨帅，杨毅，罗向源，等. 不均匀沉降对气体绝缘封闭线路的影响研究[J]. 高压电器，2025, 61(1)：96-103.
YANG Shuai，YANG Yi，LUO Xiangyuan，et al. Study on influence of nonuniform settlement on gas insulated transmission line[J]. High Voltage Apparatus，2025, 61(1)：96-103.
《高压电器》，CN 61-1127/TM，ISSN 1001-1609，邮发代号：52-36，1958年创刊，月刊，国内外公开发行，刊名由当时的人大常委会副委员长、中国科学院院长郭沫若同志亲笔题写。陕西省科技期刊精品期刊。
《高压电器》入选的数据库有：中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国科学引文数据库（CSCD）核心刊、RCCSE中国核心学术期刊、世界期刊影响力指数（WJCI）报告。另外，《高压电器》还被国际著名的Scopus数据库收录，同时被俄罗斯的《文摘杂志》（AJ，VINITI）、英国的《科学文摘》（SA）及日本科学技术振兴机构数据库（JST）等著名期刊检索机构列为来源期刊。
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