李　強(qiáng)

（福建永福工程顧問有限公司）

AIS設(shè)備和GIS設(shè)備的比較分析展望

李強(qiáng)

（福建永福工程顧問有限公司）

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，企業(yè)的投資決策取決于工程項(xiàng)目是否具備研發(fā)價(jià)值。在現(xiàn)代國(guó)家電網(wǎng)建設(shè)中，如何發(fā)揮企業(yè)規(guī)模優(yōu)勢(shì)，提高能源的利用率，是當(dāng)前相關(guān)研究人員需要解決的課題。據(jù)相關(guān)資料顯示，我國(guó)電網(wǎng)公司早在2005年便開始組織編制關(guān)于100（60）～500kV的變電站通用設(shè)計(jì)，為實(shí)際工程中的可行性研究提供了依據(jù)。本文將通過相關(guān)案例對(duì)變電站中使用AIS設(shè)備和GIS設(shè)備進(jìn)行分析比較，為相關(guān)變電站通用設(shè)計(jì)提供參考。

變電站；AIS；GIS；對(duì)比；分析

隨著我國(guó)電網(wǎng)技術(shù)的新發(fā)展，電網(wǎng)公司已提出建設(shè)智能化電網(wǎng)的戰(zhàn)略要求，為實(shí)現(xiàn)這一目的，需要我們對(duì)當(dāng)前的技術(shù)進(jìn)行分析比較，探討智能化的發(fā)展方向。

1　電網(wǎng)設(shè)計(jì)工程簡(jiǎn)介

該工程為220kV新建變電站，目前尚處于可行性研究階段。站址位于福建省，離縣城25km，離鄉(xiāng)鎮(zhèn)2.5km。站址場(chǎng)地屬山前沖洪積地貌，北側(cè)為平整場(chǎng)地，南側(cè)為林木山坡，整個(gè)場(chǎng)地平地東西向長(zhǎng)、南北向窄。變電站除了座落在北側(cè)的平整平地上，南側(cè)還需座落在山上。該站址處于負(fù)荷的中心，屬于非農(nóng)業(yè)用地。

工程規(guī)模為：該電站遠(yuǎn)景規(guī)劃裝備3臺(tái)180MVA的調(diào)壓變壓器，其中有兩臺(tái)為220kV/110kV/10kV的三繞組有載調(diào)壓變壓器，l臺(tái)220kV/110kV雙繞組有載調(diào)壓變壓器。全站的電力等級(jí)可以按照220kV/110kV/10kV三級(jí)電壓配置；遠(yuǎn)景規(guī)劃220kV出現(xiàn)6回；110kV出現(xiàn)10回；10kV出現(xiàn)12回。其中220kV和110kV均采用雙母線接線，10kV采用單母線分段界限。變電站按最終規(guī)模進(jìn)行規(guī)劃，站區(qū)一次性征地并平整，站內(nèi)分期建設(shè)，其中配電設(shè)備和裝置型式的選擇是變電站設(shè)計(jì)的重要部分[1]。

2　工程建設(shè)方案

該電站設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合變電站的遠(yuǎn)近規(guī)模來(lái)設(shè)定電氣的主接線，并進(jìn)行整體的布置。通過對(duì)AIS設(shè)備和GIS設(shè)備中的占地面積和工程造價(jià)方面等進(jìn)行設(shè)備選擇和比較，為保證兩個(gè)方案的可行性，需要結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)兩者方案進(jìn)行分析，以保證兩者在建設(shè)規(guī)模中可以達(dá)到一致性，以消除相關(guān)差異條件，便于進(jìn)行對(duì)比。

3　AIS設(shè)備和GIS設(shè)備的比較

3.1AIS設(shè)備和GIS設(shè)備基本優(yōu)缺點(diǎn)介紹

（1）作為傳統(tǒng)的敞開式配電設(shè)備的AIS，在我國(guó)的發(fā)展已經(jīng)處于成熟期，并且具備一定的制造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。它主要以瓷套作為設(shè)備外殼，以實(shí)現(xiàn)絕緣的功效，一定程度上減少了投資的成本，其主要特點(diǎn)是：該設(shè)備布局十分清晰，利于相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行日常的維護(hù)和檢修；整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，構(gòu)架形式簡(jiǎn)易；電氣連接分明，利于操作等。但是由于其使用的占地面積比較廣且外露組件較多，容易受天氣因素的影響，進(jìn)而不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。

（2）GIS屬于可靠性能高，節(jié)約人力的開關(guān)設(shè)備，相比AIS的特點(diǎn)是占地面積較小，且全部組件均受密封，不會(huì)受到自然條件的影響，其操作也不會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成破壞，但是由于對(duì)其的進(jìn)行封閉需要耗費(fèi)大量的金屬母線，導(dǎo)致整體造價(jià)成本高[2]，另外GIS屬于全封閉的設(shè)備，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，不能通過外部直接觀察來(lái)實(shí)現(xiàn)解除故障的目的，通常情況下，需要借助相關(guān)儀器進(jìn)線處理。

3.2AIS設(shè)備和GIS設(shè)備技術(shù)條件比較

（1）AIS方案的三繞組變壓器主要以220kV的主變進(jìn)線為電纜進(jìn)行，10kV的主變進(jìn)線為母線橋進(jìn)行；在GIS方案中的220kV、110kV的主進(jìn)線均為母線橋進(jìn)線。

（2）AIS方案使用的總體征地面積為38畝，GIS方案為35畝；在該面積內(nèi)的圍墻占用面積AIS方案為47760m2、GIS方案為40020m2，道路使用面積分別為4100m2和4520m2；總體建站總面積為25346m2和23345m2。

（3）兩方案在費(fèi)用上的區(qū)別為：建筑費(fèi)用AIS方案耗費(fèi)3320萬(wàn)元，GIS方案耗費(fèi)3200萬(wàn)元，GIS比AIS在建筑費(fèi)用中節(jié)省120萬(wàn)元；設(shè)備費(fèi)用AIS耗資10940萬(wàn)元，GIS方案耗資13350萬(wàn)元，比AIS方案多消耗2410萬(wàn)元；安裝費(fèi)用AIS方案比GIS方案多消耗230萬(wàn)元；其他費(fèi)用AIS方案比GIS方案多消耗760萬(wàn)元。整體靜態(tài)投資對(duì)比GIS方案比AIS方案多耗費(fèi)1300萬(wàn)元。

3.3AIS設(shè)備和GIS設(shè)備經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)分析

通過對(duì)上文中兩種方案所消耗的資費(fèi)進(jìn)行對(duì)比分析，可以了解到：

（1）建筑費(fèi)用：AIS方案高于GIS方案的原因?yàn)椋孩僬鞯孛娣e比較大，進(jìn)而在對(duì)整體的土地改造中需要耗費(fèi)更多的人力物力和財(cái)力，進(jìn)而提高了成本造價(jià)；②為滿足AIS設(shè)備的安置與安全，需要在建筑場(chǎng)地內(nèi)增加更多的防護(hù)措施，例如避雷針?biāo)枰?dú)立建設(shè)兩座；③在220kV的范圍內(nèi)AIS設(shè)置需要比GIS的設(shè)置多使用構(gòu)支架和鋼材。而在防火墻以及道路建設(shè)中采用GIS方案的費(fèi)用比AIS方案要高出一部分。從建筑費(fèi)用上分析，GIS方案比AIS方案合理。

（2）設(shè)備費(fèi)用：因GIS設(shè)備是將多種設(shè)備集于一體的優(yōu)化設(shè)計(jì)成的組合型電器，有利于節(jié)省土地占用面積，所以它的造價(jià)本身高于AIS設(shè)備，而在實(shí)際工程案例中可以看出，由于GIS方案的所有進(jìn)線主線均采用母線橋進(jìn)線，加之本身造價(jià)的費(fèi)用，導(dǎo)致整體設(shè)備費(fèi)用高出AIS方案約2410萬(wàn)元。

（3）安裝費(fèi)用：通過對(duì)兩者設(shè)備的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比可以看出GIS設(shè)備因?qū)儆诙喾N設(shè)備為一體的組合電器，進(jìn)而整體消耗的費(fèi)用較高，但是在安裝的費(fèi)用上卻低于AIS設(shè)備，原因是GIS方案整體的布局比AIS方案布局緊湊，在對(duì)其相關(guān)線路使用量以及裝置性材料等耗費(fèi)方面低于AIS方案，進(jìn)而整體的的安裝耗費(fèi)低于AIS方案中的費(fèi)用。

（4）其他費(fèi)用：結(jié)合實(shí)際的用地情況可以看出AIS方案的征地面積大于GIS方案的征地面約2畝，根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐恋卣饔觅M(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，在對(duì)征地面積付費(fèi)方面AIS方案高于GIS方案約300萬(wàn)元，另外在建筑方面以及設(shè)備安裝方面的費(fèi)用較GIS增加，所以在實(shí)際的其他費(fèi)用消耗中AIS方案高于GIS方案。

綜合以上的對(duì)比可以了解到，在整體造價(jià)方面AIS方案比GIS方案節(jié)省約1300萬(wàn)元，但是在土地占用面積方面以及工作量方面，GIS方案比AIS方案較為占優(yōu)勢(shì)。

4　AIS設(shè)備和GIS設(shè)備的發(fā)展

GIS的發(fā)展主要在以下幾個(gè)方面：

（1）斷路器的發(fā)展：在實(shí)際的工程中使用GIS技術(shù)需要消耗大量的資金，而斷路器的發(fā)展在降低GIS經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的同時(shí)，減少了端口的數(shù)量以實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單化，提高設(shè)備的可靠性。

（2）整體結(jié)構(gòu)形式從分散式發(fā)展為復(fù)合式，使GIS設(shè)備較以前更為精小，也更節(jié)省了占地面積。

（3）將設(shè)備中的元件實(shí)現(xiàn)多元化功能，使設(shè)備的運(yùn)行得以提高。

（4）使用鋁合金鑄造加工金屬將GIS設(shè)備的絕緣效果更加完善，且整體體積實(shí)現(xiàn)了最小化。

（5）使用GIS智能監(jiān)控技術(shù)將GIS設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)的問題及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，減少維護(hù)人員的工作量。GIS設(shè)備的智能化在減少不必要的人工作業(yè)的情況下，為電網(wǎng)事業(yè)單位帶來(lái)技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的提高[3]。

（6）發(fā)展前景：隨著經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展，對(duì)電力的需求也越來(lái)越大，使不停電成為相關(guān)供電公司發(fā)展的首要目標(biāo)，而GIS技術(shù)的創(chuàng)新為電力發(fā)展提供了幫助，GIS面向小型智能化、特高壓大容量化發(fā)展的特點(diǎn)，使設(shè)備維護(hù)更加的方便的同時(shí)對(duì)土地占用的面積也相對(duì)較小，節(jié)省了一定的資金投入，并且有利益實(shí)現(xiàn)高等級(jí)的電壓輸送。

AIS的發(fā)展則延續(xù)之前的優(yōu)良發(fā)展方向，將相關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)系統(tǒng)化，以提高能源的利益效率，同時(shí)以優(yōu)化操作工序?yàn)槟繕?biāo)進(jìn)行可行性的發(fā)展研究，以減少在設(shè)備安裝中耗費(fèi)的資金。對(duì)于Ⅲ級(jí)污穢區(qū)變電所的電氣設(shè)備出現(xiàn)的絕緣閃絡(luò)危險(xiǎn)，需要設(shè)計(jì)專業(yè)的爬電比距產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)加強(qiáng)該設(shè)備的安全性能，另外對(duì)于經(jīng)常有污染物和導(dǎo)電污穢沉積的現(xiàn)象，需要進(jìn)行定期的清理，有利于提高整體設(shè)備的運(yùn)行，但是耗費(fèi)的資金也相對(duì)較多。

5　結(jié)語(yǔ)

根據(jù)文中關(guān)于兩種方案的對(duì)比可以看出在變電站設(shè)計(jì)中，AIS是以優(yōu)化投資成本作為其顯著特征，而GIS則以減小空間資源為特征。對(duì)于文章案例中的變電站的設(shè)計(jì)，結(jié)合福建地區(qū)的實(shí)際情況可以了解到該地區(qū)采取AIS設(shè)備方案比GIS設(shè)備方案更具備投資現(xiàn)實(shí)意義。為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，將AIS設(shè)備與GIS設(shè)備進(jìn)行智能化轉(zhuǎn)型，有利于實(shí)現(xiàn)資源的合理運(yùn)用。

[1]龐春，侯國(guó)柱，葛惠珠，等.HGIS在220kV變電站中的選型應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2011，29（5）：87～90.

[2]裴喜慶.探討GIS發(fā)展與前景[J].中國(guó)科技博覽，2010，26（10）：125.

[3]宋國(guó)海.GIS安裝調(diào)試技術(shù)研究[J].科技信息，2011，11（8）：12.

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2015-9-7