李 强
(福建永福工程顾问有限公司)
AIS设备和GIS设备的比较分析展望
李强
(福建永福工程顾问有限公司)
现代经济发展中,企业的投资决策取决于工程项目是否具备研发价值。在现代国家电网建设中,如何发挥企业规模优势,提高能源的利用率,是当前相关研究人员需要解决的课题。据相关资料显示,我国电网公司早在2005年便开始组织编制关于100(60)~500kV的变电站通用设计,为实际工程中的可行性研究提供了依据。本文将通过相关案例对变电站中使用AIS设备和GIS设备进行分析比较,为相关变电站通用设计提供参考。
变电站;AIS;GIS;对比;分析
随着我国电网技术的新发展,电网公司已提出建设智能化电网的战略要求,为实现这一目的,需要我们对当前的技术进行分析比较,探讨智能化的发展方向。
该工程为220kV新建变电站,目前尚处于可行性研究阶段。站址位于福建省,离县城25km,离乡镇2.5km。站址场地属山前冲洪积地貌,北侧为平整场地,南侧为林木山坡,整个场地平地东西向长、南北向窄。变电站除了座落在北侧的平整平地上,南侧还需座落在山上。该站址处于负荷的中心,属于非农业用地。
工程规模为:该电站远景规划装备3台180MVA的调压变压器,其中有两台为220kV/110kV/10kV的三绕组有载调压变压器,l台220kV/110kV双绕组有载调压变压器。全站的电力等级可以按照220kV/110kV/10kV三级电压配置;远景规划220kV出现6回;110kV出现10回;10kV出现12回。其中220kV和110kV均采用双母线接线,10kV采用单母线分段界限。变电站按最终规模进行规划,站区一次性征地并平整,站内分期建设,其中配电设备和装置型式的选择是变电站设计的重要部分[1]。
该电站设计人员需要结合变电站的远近规模来设定电气的主接线,并进行整体的布置。通过对AIS设备和GIS设备中的占地面积和工程造价方面等进行设备选择和比较,为保证两个方案的可行性,需要结合工程的实际情况,对两者方案进行分析,以保证两者在建设规模中可以达到一致性,以消除相关差异条件,便于进行对比。
3.1AIS设备和GIS设备基本优缺点介绍
(1)作为传统的敞开式配电设备的AIS,在我国的发展已经处于成熟期,并且具备一定的制造和运行经验。它主要以瓷套作为设备外壳,以实现绝缘的功效,一定程度上减少了投资的成本,其主要特点是:该设备布局十分清晰,利于相关人员对其进行日常的维护和检修;整体结构简单,构架形式简易;电气连接分明,利于操作等。但是由于其使用的占地面积比较广且外露组件较多,容易受天气因素的影响,进而不利于设备的安全运行。
(2)GIS属于可靠性能高,节约人力的开关设备,相比AIS的特点是占地面积较小,且全部组件均受密封,不会受到自然条件的影响,其操作也不会对自然环境造成破坏,但是由于对其的进行封闭需要耗费大量的金属母线,导致整体造价成本高[2],另外GIS属于全封闭的设备,当出现故障时,不能通过外部直接观察来实现解除故障的目的,通常情况下,需要借助相关仪器进线处理。
3.2AIS设备和GIS设备技术条件比较
(1)AIS方案的三绕组变压器主要以220kV的主变进线为电缆进行,10kV的主变进线为母线桥进行;在GIS方案中的220kV、110kV的主进线均为母线桥进线。
(2)AIS方案使用的总体征地面积为38亩,GIS方案为35亩;在该面积内的围墙占用面积AIS方案为47760m2、GIS方案为40020m2,道路使用面积分别为4100m2和4520m2;总体建站总面积为25346m2和23345m2。
(3)两方案在费用上的区别为:建筑费用AIS方案耗费3320万元,GIS方案耗费3200万元,GIS比AIS在建筑费用中节省120万元;设备费用AIS耗资10940万元,GIS方案耗资13350万元,比AIS方案多消耗2410万元;安装费用AIS方案比GIS方案多消耗230万元;其他费用AIS方案比GIS方案多消耗760万元。整体静态投资对比GIS方案比AIS方案多耗费1300万元。
3.3AIS设备和GIS设备经济消耗指标分析
通过对上文中两种方案所消耗的资费进行对比分析,可以了解到:
(1)建筑费用:AIS方案高于GIS方案的原因为:①征地面积比较大,进而在对整体的土地改造中需要耗费更多的人力物力和财力,进而提高了成本造价;②为满足AIS设备的安置与安全,需要在建筑场地内增加更多的防护措施,例如避雷针塔需要独立建设两座;③在220kV的范围内AIS设置需要比GIS的设置多使用构支架和钢材。而在防火墙以及道路建设中采用GIS方案的费用比AIS方案要高出一部分。从建筑费用上分析,GIS方案比AIS方案合理。
(2)设备费用:因GIS设备是将多种设备集于一体的优化设计成的组合型电器,有利于节省土地占用面积,所以它的造价本身高于AIS设备,而在实际工程案例中可以看出,由于GIS方案的所有进线主线均采用母线桥进线,加之本身造价的费用,导致整体设备费用高出AIS方案约2410万元。
(3)安装费用:通过对两者设备的费用进行对比可以看出GIS设备因属于多种设备为一体的组合电器,进而整体消耗的费用较高,但是在安装的费用上却低于AIS设备,原因是GIS方案整体的布局比AIS方案布局紧凑,在对其相关线路使用量以及装置性材料等耗费方面低于AIS方案,进而整体的的安装耗费低于AIS方案中的费用。
(4)其他费用:结合实际的用地情况可以看出AIS方案的征地面积大于GIS方案的征地面约2亩,根据当地的土地征用费标准进行计算,在对征地面积付费方面AIS方案高于GIS方案约300万元,另外在建筑方面以及设备安装方面的费用较GIS增加,所以在实际的其他费用消耗中AIS方案高于GIS方案。
综合以上的对比可以了解到,在整体造价方面AIS方案比GIS方案节省约1300万元,但是在土地占用面积方面以及工作量方面,GIS方案比AIS方案较为占优势。
GIS的发展主要在以下几个方面:
(1)断路器的发展:在实际的工程中使用GIS技术需要消耗大量的资金,而断路器的发展在降低GIS经济指标的同时,减少了端口的数量以实现整体结构的简单化,提高设备的可靠性。
(2)整体结构形式从分散式发展为复合式,使GIS设备较以前更为精小,也更节省了占地面积。
(3)将设备中的元件实现多元化功能,使设备的运行得以提高。
(4)使用铝合金铸造加工金属将GIS设备的绝缘效果更加完善,且整体体积实现了最小化。
(5)使用GIS智能监控技术将GIS设备进行在线实时监控,对于设备运行过程中可能会出现的问题及时发现并排除,减少维护人员的工作量。GIS设备的智能化在减少不必要的人工作业的情况下,为电网事业单位带来技术经济效益的提高[3]。
(6)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,并且有利益实现高等级的电压输送。
AIS的发展则延续之前的优良发展方向,将相关设备进行优系统化,以提高能源的利益效率,同时以优化操作工序为目标进行可行性的发展研究,以减少在设备安装中耗费的资金。对于Ⅲ级污秽区变电所的电气设备出现的绝缘闪络危险,需要设计专业的爬电比距产品,以实现加强该设备的安全性能,另外对于经常有污染物和导电污秽沉积的现象,需要进行定期的清理,有利于提高整体设备的运行,但是耗费的资金也相对较多。
根据文中关于两种方案的对比可以看出在变电站设计中,AIS是以优化投资成本作为其显著特征,而GIS则以减小空间资源为特征。对于文章案例中的变电站的设计,结合福建地区的实际情况可以了解到该地区采取AIS设备方案比GIS设备方案更具备投资现实意义。为促进经济发展,将AIS设备与GIS设备进行智能化转型,有利于实现资源的合理运用。
[1]庞春,侯国柱,葛惠珠,等.HGIS在220kV变电站中的选型应用[J].内蒙古电力技术,2011,29(5):87~90.
[2]裴喜庆.探讨GIS发展与前景[J].中国科技博览,2010,26(10):125.
[3]宋国海.GIS安装调试技术研究[J].科技信息,2011,11(8):12.
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2015-9-7