摘要：本文介绍了变电站中常用的AIS、HGIS和GIS三种配电装置型式，并从占地面积、建设维护、环境适应性、综合投资等方面进行了技术经济比较。结合国家电网公司通用设计中的配电装置比选原则及内蒙古的地区特点，得出了比选结论建议。还对GIS设备的应用发展前景进行了展望，建议扩大GIS的使用范围，进一步打造现代化、数字化、智能化的电网。
关键词:变电站；AIS；HGIS；GIS；比选
1 引言
配电装置设计是变电站设计的核心内容，必须认真贯彻国家的技术经济政策，遵循有关规程、规范及技术规定，结合各地区、各工程特点，选择最可靠、经济、合理的电气设备。
目前，开关设备主要有：常规敞开式开关设备（简称AIS）、复合气体绝缘开关设备（简称HGIS）以及气体绝缘金属封闭式开关设备（简称GIS）等三大类[1]。其中，AIS配电装置在北方多将瓷柱式断路器与电流互感器替换为整体封装的罐式断路器，以提升设备抗寒能力。
2 设备简介
AIS配电装置是将断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器等电气一次设备分别独立安装，通过硬、软母线实现设备间连接及电气一次接线。其中罐式断路器是采用SF6气体作为绝缘介质，将断路器和电流互感器进行组合，隔离开关、接地开关、电压互感器等采用外置瓷柱式设备。罐式断路器对设备的组合程度介于HGIS与AIS之间。
HGIS是将断路器、进出线隔离开关、电流（压）互感器等按间隔进行集成封装，仅将母线采用敞开式布置的方式。
GIS采用SF6气体作为绝缘介质，将断路器、进出线隔离开关、电流（压）互感器、主母线等若干的设备全部集成封装。
3 技术经济比较
AIS、HGIS和GIS因各有优缺点，三者技术经济比较分析见表1。
GIS的设备购置费略高，但随着近年来GIS设备在电力工程中通过大规模招标采购应用，GIS设备价格已普遍下降，同时安装人工成本近年来逐年升高。因此经过测算（以限额为依据），同等规模同等电压等级（以500kV站为例）的综合投资已相差无几。
AIS、HGIS和GIS在占地面积、建设维护、环境适应性、综合投资等方面各有千秋，GIS作为电力设备的发展方向，在多数技术条件比较中优势明显。
4 设备适用范围分析
三种电气设备的各自技术特点，决定了其适用范围。GIS占地面积小、易与建筑相结合；AIS扩建方便、小规模初始投资低；HGIS则是介于AIS与GIS之间的选择。
在《国家电网公司输变电工程通用设计 110（66）~500kV变电站分册》中，三种电气设备都有对应的通用设计方案以及明确的选择指导意见。对于220kV及以上变电站，AIS方案多用于地震烈度不高、土地相对便宜的地区；罐式断路器则可用于高地震烈度、高寒地区；HGIS方案适用于人口密度高、土地较昂贵、站址选择较困难及高地震烈度、高海拔和严重污染的特殊环境条件地区；GIS方案与HGIS方案适用范围相似，多用于土地昂贵地区。对于110kV变电站，无HGIS方案，对于人口密度低、土地征地费用较低、站址选择容易、中地震烈度和中度大气污染地区可选择AIS方案，其余情况均可选用GIS方案。
5 内蒙古地区针对性分析
内蒙古地区幅员辽阔，土地资源较丰富，大部分地区的经济发展一般，高寒、风沙大是内蒙古大部分地区的环境特点。因此，内蒙古大部分地区220kV及以上电压等级的变电站宜选用罐式断路器和HGIS的方案。
需注意的是，内蒙古地区还有以下几个特点：呼和浩特、包头、鄂尔多斯等局部地区经济比较发达；乌海和包头的工业污染较严重；全区露天煤矿、金属矿等矿区较多，周围空气中存在较多导电颗粒；内蒙古自治区旅游资源丰富，旅游项目遍地开花，局部地区旅游规划对周边环境协调性要求较高。上述地区，可以根据特点，选择GIS方案。特别是110kV变电站，大多地处城市周边、工厂及采矿区负荷中心、旅游区附近，对变电站的建筑风格和设备运行条件要求苛刻，应该多选用全户内和半户内GIS方案。
6 GIS变电站发展前景
随着经济持续快速的发展，对电力的需求也越来越大，使不停电成为相关供电公司发展的首要目标，而GIS 技术的创新为电力发展提供了帮助，GIS 面向小型智能化、特高压大容量化发展的特点，使设备维护更加的方便的同时对土地占用的面积也相对较小，节省了一定的资金投入，并且有利于实现高电压等级的电压输送[2]。
在东部沿海等经济发达地区已全面普及GIS的应用和设计，中西部地区GIS变电站的占比也在稳步增加。随着众多城市负荷中心AIS老变电站的设备寿命到期，每年还有大量的变电站由AIS改造为GIS。
GIS设备价格在持续下降，后期维护费用低,全寿命周期成本优势明显。在近年一些用户工程，特别是110kV变电站中，GIS方案出现明显增长。
GIS设备由于设备工厂预制，各部件一致性控制优良，具备免维护基础，其系统结构的特殊性，间隔之间，部件之间关联性弱，使其具备了免维护的使用条件[3]。
7 结论
AIS、HGIS和GIS各有优缺点，GIS在多数技术条件比较中优势明显。根据工程所在地经济状况、站址土地资源情况、运行环境条件综合比较，结合内蒙古的特点，变电站电气设备选择推荐意见如下：
（1）大部分地区220kV及以上电压等级的变电站推荐采用HGIS方案和罐式断路器方案。
（2）经济发达地区、环境条件较差及站址选择有困难的地区宜采用GIS方案。
（3）城市周边、工矿企业负荷中心、旅游区附近等110kV变电站宜选用全户内和半户内GIS变电站的方案。
另外，建议推广GIS的使用范围，为进一步打造现代化、数字化、智能化的电网打下坚实基础。
参考文献：
[1] 黄锦铭.500 kV开关设备选型研究[J].电网与清洁能源,2015,31（6）,83-87；
[2]李强. AIS设备和GIS设备的比较分析展望[J].低碳世界,2015,11,42-43；
[3]江彦,包红旗.GIS与HGIS在智能变电站中的应用[J].中国高新技术企业,2014,311(32),49-50；
论文作者:张光明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/1
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