Различия между распределительными устройствами с воздушной изоляцией (AIS) и распределительными устройствами с газовой изоляцией (GIS)

Современные подстанции в основном используют два типа распределительных устройств: распределительные устройства с воздушной изоляцией (AIS) и распределительные устройства с газовой изоляцией (GIS). AIS использует воздух в качестве изолирующей среды, в то время как GIS использует газ SF₆ в герметичной среде. Каждый тип имеет уникальные преимущества, подходящие для различных применений. В этой статье рассматриваются основные различия между подстанциями AIS и GIS по пяти критическим аспектам.

1. Конструкция
Основное различие между AIS и GIS заключается в их конструкции и изоляционной среде.

Конструкция AIS: AIS использует воздух для изоляции, что означает, что его электрические компоненты подвергаются воздействию окружающей среды. Он состоит из автоматических выключателей, разъединителей, трансформаторов и другого оборудования, установленного на стальных или бетонных конструкциях.
Конструкция GIS: Напротив, GIS использует газ SF₆ в полностью закрытой металлической конструкции. Его компоненты, такие как шины, автоматические выключатели и разъединители, размещены в герметичных, изолированных газом отсеках, что обеспечивает отличную диэлектрическую прочность.
Поскольку GIS полностью закрыт, он обеспечивает лучшую защиту от факторов окружающей среды и электромагнитных помех. Напротив, AIS более открыт, что делает его уязвимым к внешним условиям и требует более частого обслуживания.

2. Требования к пространству и подходящие среды
Эффективность пространства
GIS значительно компактнее, чем AIS, требуя гораздо меньше места для установки. Это делает его идеальным для городских районов, подземных подстанций, промышленных объектов, туннелей и морских платформ, где пространство ограничено.
AIS требует большей площади из-за необходимости больших расстояний воздушной изоляции. Он лучше подходит для сельских и пригородных районов, где пространство не так ограничено.
Экологическая адаптивность
GIS хорошо подходит для суровых условий, таких как прибрежные районы, пустыни и районы с высокой влажностью, благодаря своей герметичной конструкции, которая предотвращает загрязнение.
AIS лучше всего работает в умеренном климате, поскольку воздушная изоляция более восприимчива к влажности, загрязнению и экстремальным температурам. В сильно загрязненной или влажной среде изоляция AIS может деградировать, что увеличивает риск искрения и требует дополнительного обслуживания.

3. Безопасность и надежность
Как AIS, так и GIS разработаны с учетом безопасности и надежности, но они различаются в том, как они управляют рисками.

Безопасность GIS: герметичная конструкция GIS значительно снижает риски вспышки дуги, обеспечивая лучшую защиту персонала и уменьшая прямое воздействие высоковольтных компонентов. Использование изоляции SF₆ повышает надежность за счет снижения риска отказов диэлектрика.
Безопасность AIS: поскольку AIS подвергается воздействию факторов окружающей среды, он более восприимчив к молнии, загрязнению и влаге, что увеличивает требования к техническому обслуживанию и эксплуатационные риски.
Хотя оба типа распределительных устройств созданы для обеспечения надежности, GIS обычно требует меньшего обслуживания и испытывает меньше неожиданных отключений из-за своей закрытой конструкции.

4. Масштабируемость и расширение

Масштабируемость является важным фактором при планировании будущих расширений или модификаций подстанций.

Масштабируемость AIS: подстанции AIS относительно легко расширять, поскольку они построены на открытом воздухе. Добавление дополнительных отсеков, трансформаторов или распределительных устройств может быть выполнено с минимальным нарушением существующих операций, что делает AIS экономически эффективным выбором для коммунальных служб, планирующих будущие расширения.
Масштабируемость GIS: расширение GIS более сложно из-за его компактной модульной конструкции. Добавление новых модулей с газовой изоляцией требует специального обращения и может быть дорогим. Однако ведущие производители, такие как CHINT, разрабатывают модульные решения GIS, которые улучшают масштабируемость за счет конструкций plug-and-play и цифрового мониторинга.

5. Воздействие на окружающую среду
Экологические соображения имеют решающее значение при проектировании современных подстанций.

Воздействие GIS и SF₆: GIS использует газ SF₆, мощный парниковый газ с высоким потенциалом глобального потепления (ПГП). Хотя GIS разработана для предотвращения утечек, выбросы все равно могут происходить из-за старения оборудования или неправильного обращения, что способствует изменению климата. В результате производители изучают альтернативы без SF₆, используя сухой воздух и другие экологически чистые газы.
AIS и экологические соображения: AIS оказывает меньшее прямое воздействие на окружающую среду, поскольку не использует газ SF₆. Однако для него требуется больше земли, что может привести к вырубке лесов или нарушению среды обитания для крупных установок.
В ответ на экологические проблемы многие энергетические компании и регулирующие органы поощряют технологии без SF₆, подталкивая производителей к разработке более экологичных решений GIS.

Заключение

 

Фактор	AIS (Air-Insulated Switchgear)	GIS (Gas-Insulated Switchgear)
Изоляционный материал	Воздух	Газ SF₆
Требования к пространству	Большой след	Компактный, экономит место
Адаптивность к окружающей среде	Лучше всего подходит для умеренного климата	Идеально подходит для суровых условий
Безопасность и надежность	Более высокая подверженность, требует большего ухода	Полностью закрытый, более низкий уровень отказов
Масштабируемость	Легче расширять	Сложный процесс расширения
Воздействие на окружающую среду	Нет SF₆, но большое использование земли	Использует SF₆, но производители разрабатывают альтернативы

Как AIS, так и GIS имеют определенные преимущества в зависимости от ограничений пространства, условий окружающей среды, требований безопасности и будущих потребностей в масштабируемости. GIS предпочтительнее для компактных, высоконадежных приложений, в то время как AIS является экономически эффективным выбором, когда пространство не является ограничением, а воздействие на окружающую среду управляемо.

Поскольку отрасль движется к устойчивым решениям, достижения в технологиях коммутационных устройств без SF₆ будут и дальше формировать будущее проектирования подстанций.