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摘要：本文根据系统规划和电厂厂址区自然条件等因素，对新建2×350MW发电机组的220kV配电装置的选择进行技术经济比较，重点论述了选用屋内GIS设备及A排外布置在本工程应用的优点。
关键词：GIS；AIS；配电装置；断路器
1 主接线简介
华电南雄新建2×350MW超临界机组，以220kV电压等级接入系统，架空出线3回。本期机组发电机与主变压器采用单元连接接入厂内220kV配电装置，不设发电机出口断路器。220kV配电装置采用双母线接线，本期建设主变进线间隔2个，出线间隔3个，起动/备用电源间隔1个，母联间隔1个，母线设备间隔2个，共9个间隔。
2 220kV配电装置的型式
220kV配电装置主要有以下几种型式：220kV常规敞开瓷柱式电气设备（以下简称AIS）、SF6绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS，Gas Insulated Switchgear）、金属封闭组合电器（以下简称HGIS，Hybrid Gas Insulated Switchgear）的型式以及近几年推出的新型户外组合电器（如ABB的PASS型组合电器）。前两种型式的配电装置在国内得到广泛的应用。HGIS设备主要应用于500kV配电装置且为3/2接线型式，若用于220kV双母线接线，由于进出线回路较多，需要增加的套管数量巨大，并没有很好的经济性。国内大型电厂220kV配电装置（双母线接线）没有采用HGIS设备型式，因此本工程不考虑采用HGIS设备。户外组合电气（PASS型）由于设备需要进口，而且价格昂贵，国内应用很少，因此本工程也不考虑采用组合电气（PASS型）设备。因此，本文只针对常规敞开瓷柱式电气设备和SF6绝缘金属封闭开关设备这两种型式进行对比。
2.1 SF6绝缘金属封闭开关设备（GIS）
SF6气体比空气具有更优良的绝缘和灭弧性能。SF6 GIS各元件的带电部分在金属壳体内部连接起来，取消了各元件的外部绝缘。使得高压电器能够向小型化、集成化发展。GIS的特点如下：
2.1.1占地面积甚小
GIS的突出优点是小型化、封闭化和大幅度节省占地面积，与220kV普通屋外配电装置占地面积之比，约为20%（计及构架的3进3出屋内型GIS：44m×36m；计及构架的3进3出普通型屋外配电装置：134.5m×59m）。
2.1.2避免污染和高海拔影响
由于封闭电器带电部分密封在壳内，电气绝缘不受外界环境影响，故可使用在严重污秽地区或高海拔地区。
2.1.3维护工作量少，检修周期很长
GIS制造精密，SF6气体的泄漏指标一般每年不超过1%，补气周期为10年左右一次，不需要定期清扫母线绝缘子，维护工作量大为减少。由于SF6是惰性气体，在电弧高温作用下也很少分解，断路器触头在SF6气体中没有氧化问题，电弧压降特别低，电弧能量小，因而在开断过程中，触头烧损较微，可长期连续使用，检修周期很长，可达20年一次。GIS的运行维护工作主要是监视SF6气压，平时除正常倒闸操作外，几乎没有什么维护工作量，并且由于GIS是制造厂成套供应，安装方便，安装周期短。
2.1.4运行安全，可靠性高。
SF6是不燃烧气体，没有火灾危险，开断电弧时气体被电弧加热引起的压力上升缓慢，上升幅度小，因而一般没有爆炸危险，而常规电器则有发生火灾和爆炸危险。GIS由于没有暴露在大气中的外绝缘，不受气象条件如雷电、风雨、雾露、高海拔和污秽的影响，可靠性大大提高。GIS外壳屏蔽接地良好，不会发生电晕干扰和静电感应等问题，噪音低。
2.1.5 GIS的缺点
GIS优点很多，但安装检修时应注意安全。SF6气体本身虽是一种十分稳定的无毒气体，但在断路器工作过程中，SF6经电弧作用下会发生分解某些低氟化合物，这些化合物产生化学反应后，会产生多种有毒化合物。因此SF6气体内水分含量及断路器等元件在安装、检修中的水分氧气控制问题必须严格注意，在检修时要有防护措施，屋内式GIS必须有完善的通风措施，以防止吸入有毒气体。
2.2 220kV常规敞开瓷柱式电气设备（AIS）
AIS为传统的敞开式配电装置，生产成熟，在国内也有丰富的制造和运行经验。它以瓷套作为设备外壳及外绝缘，优化了投资成本，但占地面积大且因设备外露部件多，易受气候环境条件的影响，不利于系统的安全及可靠运行。AIS的特点如下：
AIS与GIS相比，优点是设备布置清晰明朗 、日常运行维护和事故检修便利、电气连接清晰，便于运行维护、敞开式设备一次性投资最低。与GIS相比其缺点是结构不紧凑，占地面积最大；对III级污秽区，盐雾和工业污染容易造成常规电气设备的外绝缘闪络，即使对于加强外绝缘的常规电气设备，由于盐和其他导电污秽的沉积，实际上也存在着绝缘闪络的危险，往往还需采用如加日丁涂料等防护措施。在此情况下，对敞开式设备进行定期维护清洗相对较多，必将大大提高运行费用。
3 技术经济比较
3.1 GIS设备和敞开式AIS设备造价比较
由于GIS设备制造材料要求严格，加工精密，SF6气体成本高，故GIS设备造价高于AIS。
3.2 设备安装费用比较
GIS设备在出厂前已调试合格并部分组装好，现场安装工作主要是进行整装和调试，与敞开式AIS相比，GIS安装简单，时间短，节省安装费用。
3.3 设备维护费用比较
GIS补气周期较长，且不需要定期清扫绝缘子，维修工作了大大减少，断路器触头在SF6气体中不存在氧化问题。平时GIS的运行维护工作主要是监视SF6气体，除正常倒闸操作外，几乎没有其他维护工作量。
4 结论
由于GIS设备可靠性高，供电运行安全可靠，运行费用低。AIS虽然价格比GIS低，但是高压配电装置在系统中的地位重要，一旦故障则经济损失很大，甚至有可能远远超过高压配电装置的设备投资。且GIS所需面积小，本工程可考虑布置在变压器上方，比AIS占地上有大大的优势。
因此根据以上技术经济比较，本工程选用GIS，并布置在变压器上方。
作者简介：
孙竞瑜（Sun Jing Yu）（1975.07-）男 高级工程师 长期从事发电厂电气专业设计研究工作
论文作者:孙竞瑜
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
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