內蒙古地區變電站AIS、HGIS與GIS應用綜合比選

內蒙古地區變電站AIS、HGIS與GIS應用綜合比選

發表時間：2017-08-01T11:03:48.240Z 來源：《電力設備》2017年第9期 作者： 張光明

[導讀] 摘要：本文介紹了變電站中常用的AIS、HGIS和GIS三種配電裝置型式，并從占地面積、建設維護、環境適應性、綜合投資等方面

進行了技術經濟比較。

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摘要：本文介紹了變電站中常用的AIS、HGIS和GIS三種配電裝置型式，并從占地面積、建設維護、環境適應性、綜合投資等方面進

行了技術經濟比較。結合國家電網公司通用設計中的配電裝置比選原則及內蒙古的地區特點，得出了比選結論建議。還對GIS設備的應用發

展前景進行了展望，建議擴大GIS的使用范圍，進一步打造現代化、數字化、智能化的電網。

關鍵詞:變電站；AIS；HGIS；GIS；比選

1 引言

配電裝置設計是變電站設計的核心內容，必須認真貫徹國家的技術經濟政策，遵循有關規程、規范及技術規定，結合各地區、各工程

特點，選擇最可靠、經濟、合理的電氣設備。

目前，開關設備主要有：常規敞開式開關設備（簡稱AIS）、復合氣體絕緣開關設備（簡稱HGIS）以及氣體絕緣金屬封閉式開關設備

（簡稱GIS）等三大類[1]。其中，AIS配電裝置在北方多將瓷柱式斷路器與電流互感器替換為整體封裝的罐式斷路器，以提升設備抗寒能

力。

2 設備簡介

AIS配電裝置是將斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器等電氣一次設備分別獨立安裝，通過硬、軟母線實現設備間連接及電氣

一次接線。其中罐式斷路器是采用SF6氣體作為絕緣介質，將斷路器和電流互感器進行組合，隔離開關、接地開關、電壓互感器等采用外

置瓷柱式設備。罐式斷路器對設備的組合程度介于HGIS與AIS之間。

HGIS是將斷路器、進出線隔離開關、電流（壓）互感器等按間隔進行集成封裝，僅將母線采用敞開式布置的方式。

GIS采用SF6氣體作為絕緣介質，將斷路器、進出線隔離開關、電流（壓）互感器、主母線等若干的設備全部集成封裝。

3 技術經濟比較

AIS、HGIS和GIS因各有優缺點，三者技術經濟比較分析見表1。

GIS的設備購置費略高，但隨著近年來GIS設備在電力工程中通過大規模招標采購應用，GIS設備價格已普遍下降，同時安裝人工成本

近年來逐年升高。因此經過測算（以限額為依據），同等規模同等電壓等級（以500kV站為例）的綜合投資已相差無幾。

AIS、HGIS和GIS在占地面積、建設維護、環境適應性、綜合投資等方面各有千秋，GIS作為電力設備的發展方向，在多數技術條件比

較中優勢明顯。

4 設備適用范圍分析

三種電氣設備的各自技術特點，決定了其適用范圍。GIS占地面積小、易與建筑相結合；AIS擴建方便、小規模初始投資低；HGIS則

是介于AIS與GIS之間的選擇。

在《國家電網公司輸變電工程通用設計 110（66）~500kV變電站分冊》中，三種電氣設備都有對應的通用設計方案以及明確的選擇指

導意見。對于220kV及以上變電站，AIS方案多用于地震烈度不高、土地相對便宜的地區；罐式斷路器則可用于高地震烈度、高寒地區；

HGIS方案適用于人口密度高、土地較昂貴、站址選擇較困難及高地震烈度、高海拔和嚴重污染的特殊環境條件地區；GIS方案與HGIS方案

適用范圍相似，多用于土地昂貴地區。對于110kV變電站，無HGIS方案，對于人口密度低、土地征地費用較低、站址選擇容易、中地震烈

度和中度大氣污染地區可選擇AIS方案，其余情況均可選用GIS方案。

5 內蒙古地區針對性分析

內蒙古地區幅員遼闊，土地資源較豐富，大部分地區的經濟發展一般，高寒、風沙大是內蒙古大部分地區的環境特點。因此，內蒙古

大部分地區220kV及以上電壓等級的變電站宜選用罐式斷路器和HGIS的方案。

需注意的是，內蒙古地區還有以下幾個特點：呼和浩特、包頭、鄂爾多斯等局部地區經濟比較發達；烏海和包頭的工業污染較嚴重；

全區露天煤礦、金屬礦等礦區較多，周圍空氣中存在較多導電顆粒；內蒙古自治區旅游資源豐富，旅游項目遍地開花，局部地區旅游規劃

對周邊環境協調性要求較高。上述地區，可以根據特點，選擇GIS方案。特別是110kV變電站，大多地處城市周邊、工廠及采礦區負荷中

心、旅游區附近，對變電站的建筑風格和設備運行條件要求苛刻，應該多選用全戶內和半戶內GIS方案。

6 GIS變電站發展前景

隨著經濟持續快速的發展，對電力的需求也越來越大，使不停電成為相關供電公司發展的首要目標，而GIS 技術的創新為電力發展提

供了幫助，GIS 面向小型智能化、特高壓大容量化發展的特點，使設備維護更加的方便的同時對土地占用的面積也相對較小，節省了一定

的資金投入，并且有利于實現高電壓等級的電壓輸送[2]。

在東部沿海等經濟發達地區已全面普及GIS的應用和設計，中西部地區GIS變電站的占比也在穩步增加。隨著眾多城市負荷中心AIS老

變電站的設備壽命到期，每年還有大量的變電站由AIS改造為GIS。

GIS設備價格在持續下降，后期維護費用低,全壽命周期成本優勢明顯。在近年一些用戶工程，特別是110kV變電站中，GIS方案出現明

顯增長。

GIS設備由于設備工廠預制，各部件一致性控制優良，具備免維護基礎，其系統結構的特殊性，間隔之間，部件之間關聯性弱，使其

具備了免維護的使用條件[3]。

7 結論

AIS、HGIS和GIS各有優缺點，GIS在多數技術條件比較中優勢明顯。根據工程所在地經濟狀況、站址土地資源情況、運行環境條件綜

合比較，結合內蒙古的特點，變電站電氣設備選擇推薦意見如下：

（1）大部分地區220kV及以上電壓等級的變電站推薦采用HGIS方案和罐式斷路器方案。

（2）經濟發達地區、環境條件較差及站址選擇有困難的地區宜采用GIS方案。

（3）城市周邊、工礦企業負荷中心、旅游區附近等110kV變電站宜選用全戶內和半戶內GIS變電站的方案。

另外，建議推廣GIS的使用范圍，為進一步打造現代化、數字化、智能化的電網打下堅實基礎。

參考文獻：

[1] 黃錦銘.500 kV開關設備選型研究[J].電網與清潔能源,2015,31（6）,83-87；

[2]李強. AIS設備和GIS設備的比較分析展望[J].低碳世界,2015,11,42-43；

[3]江彥,包紅旗.GIS與HGIS在智能變電站中的應用[J].中國高新技術企業,2014,311(32),49-50；