PASS與GIS、AIS的綜合比較報告26頁

1、PASS 與GIS、AIS的綜合比較報告目 錄序言-第3頁1.可靠性及壽命周期分析-第6頁2.工程技術經濟分析-第18頁3.結論-第22頁4.附件1-第 23頁5.附件2-第 24頁序 言近幾十年來，對高電壓設備的革新程度不大。一些關鍵電氣設備，如斷路器（從空氣、少油到 SF6氣體）、避雷器（從有間隙到無間隙）、電流電壓互感器等，其盡管有很大的技術改進，但在外形尺寸上無重大改觀。因此，變電站的布置也就不可能有太大變化。自從PASS裝置出現(xiàn)，改進變電站的整體布局已成為可能。二十世紀六、七十年代，GIS技術在運行條件和占地要求上有了重大進步，如今許多國家在較低的高電壓范圍內只采用GIS設備。另外很

2、多現(xiàn)有的變電站已超期服役.越來越多的用戶要么考慮逐個更換如斷路器、隔離開關等設備,要么衡量在改造中應用新技術的可能性。目前,項目的改進率相對較低，人們正尋求一種更靈活、更可靠的設備來滿足變電站發(fā)展的需要，這便促進了新的產品應運而生。 PASS裝置正是針對上述電力系統(tǒng)存在的問題而開發(fā)研制的，它在變電站控制、監(jiān)視和保護技術等諸方面都處于國際領先水平。PASS（Plug And Switch System）即插接式開關裝置，ABB公司為廣大用戶最新研制的組合電器設備，將斷路器、隔離開關及電流互感器擺放在一個密封艙內，采用SF6氣體絕緣和自能吹弧技術，以下簡稱PASS。顯著減少變電站的用地面積,可以進

3、行快速安裝,免于維護。ABB公司針對電網內不同電壓等級的要求，現(xiàn)已研制出PASS系列產品 ；M0（72.5/123/145/170kV）、M0S(220/250kV)、M1(220/300kV)、M2(330/550kV),其中PASS M0是較為成熟的產品，已銷往世界上十幾個國家和地區(qū)。在中國，我們武漢事達電氣股份有限公司已被授權為PASS M0S和PASS MO產品的銷售、技術咨詢、售后服務代理方?，F(xiàn)PASS M0產品有三種：1、基本型SIBB（含一組斷路器、一組隔離開關、一組接地開關、兩組電流互感器、六支橡膠絕緣套管）。2、標準型SAB（含一組斷路器、兩組隔離開關、兩組接地開關、兩組電流

4、互感器、六支橡膠絕緣套管）。3、雙母線型DBB（含兩組斷路器開關、三組隔離開關、一組接地開關、三組電流互感器、九支橡膠絕緣套管）。PASS與GIS的區(qū)別在于：GIS（gas insulation switch是把整個變電站的一次設備包括斷路器、避雷器及母線等集成在一個SF6氣體的密閉室中，俗稱SF6全封閉組合電器，但是它有一個缺點，由于集成度過高，一旦有一個斷路器出問題，那么整個變電站都要停電，擴大了停電范圍，損失比較大。另外，由于其將所有的電氣設備放在一個氣室中，相應的就增加了事故的隱患。如：常見的漏氣問題，由于范圍較大，很難查出故障點，增加了停電檢修的難度、延長了停電的時間。而PASS是把

5、一相斷路器加隔離開關和接地開關作為一個模塊放在SF6密封艙中，每一相有獨立的外殼，其可靠性和靈活性較高。與GIS不同，對PASS來說如果某一相有問題就更換那一相，縮小了停電范圍和檢修時間。PASS與傳統(tǒng)的AIS變電站相比還有更多的優(yōu)點，例如：a）PASS占地面積小：比AIS變電站節(jié)省60%的空間，因為AIS采用空氣絕緣，而PASS采用SF6氣體絕緣，占地面積將大大減少。b）免維護：由于PASS吸收了GIS的技術，節(jié)省了AIS需要的定期維護的工作量。c） 耗能?。豪肞ASS技術建造的變電站與傳統(tǒng)的AIS變電站相比，能量損耗極小，可忽略不計。d）安裝、更換方便：一般安裝一個間隔只需3個小時，另外

6、PASS可以拆成單個部件，84%可以回收，且PASS不含油，節(jié)能、環(huán)保。對于國家大力提倡電力系統(tǒng)無油化建設，這無疑是一種比較好的產品。 從PASS 的上述優(yōu)點來看，既吸收了GIS與AIS的成功運行經驗，又解決了GIS由于集成度過高帶來的負面影響以及AIS由于面積過大而在老站改造和新建變電站帶來的諸多問題，并且更能符合減少投資、節(jié)能降耗和環(huán)保的要求。從國際、國內的變電站發(fā)展趨勢來看，利用PASS對變電站進行改造和建設不失為一種最佳選擇。本文將對PASS與GIS,AIS進行可靠性和壽命周期分析,以及技術經濟分析,詳見下文。1.可靠性及壽命周期分析本文將分別對傳統(tǒng)AIS（空氣絕緣裝置）、傳統(tǒng)GIS（

7、氣體絕緣裝置）和PASS M0（接插式開關裝置）的可靠性進行計算。分析研究的目的是為了根據(jù)部件的可靠性評估變電站高壓開關設備的可利用性。本文只適用于具體的項目。1.1假設已考慮負載和停電；可靠性數(shù)據(jù)符合表1；采用ABB開發(fā)的SUBREL軟件完成可利用性計算；表1: 設備可靠性數(shù)據(jù)設備FR 故障率MTTR 修理的平均時間MF維護頻率MD維護時間1/y1/年h小時1/y1/年h小時斷路器0.006880.066710隔離開關0.001680.20004接地開關0.000540.00000電流互感器（CT）0.000460.00000電壓互感器（VT）0.000960.00000母線0.007780

8、.00000避雷器0.000460.00000PASS M0（單母線）0.0057540.06674GIS 間隔0.00541100.0667101.2可利用性結果要核實變電站的可靠性，我們可以按以下方法進行：每種設備都有一組特定數(shù)據(jù)，它們用來定義設備的可利用性：- 故障率 (事件/年) FR10-3/y (參見附件1)- 修理的平均時間 MTTRh (參見附件1)- 維護頻率 MF1/y(參見附件1)- 維護時間 MDh (參見附件1)每種設備的數(shù)據(jù)（表1）都來自有關的國際信息：來自CIGRE（國際大電網協(xié)會）的數(shù)據(jù)和CEA（加拿大電氣協(xié)會）已采用過的數(shù)據(jù)。在變電站可靠性的計算中，采用了AB

9、B公司開發(fā)的軟件。需要提供變電站的單線圖和關于設備的所有相關數(shù)據(jù)。有了這些輸入后，軟件可以通過最小割集標準管理這些數(shù)據(jù)，從而可以得出所有設備可利用性的輸出表（見附件2）。根據(jù)負載的總停電概率（TOF）事件/年和總停電時間(TOD)小時/年，以及傳輸路徑的中斷概率（IF）事件/年和中斷時間(ID)小時/年，給出可利用性計算結果。傳輸路徑為電能流經整個變電站的路徑，即從進線到出線。找到可利用性參數(shù)后，即可進行經濟分析。方案的比較通過技術和經濟分析，對AIS、GIS和PASS M0進行比較。1.3技術分析下面的圖顯示了計算結果，尤其是給出了負載的總停電概率（TOF）以及傳輸路徑的中斷概率（IF）。同

10、樣，在后面給出了負載的總停電時間（TOD）以及傳輸路徑的中斷時間（ID）傳輸路徑 負載圖1：AIS 變電站布置圖（使用SUBREL）: 單母線布置圖2GIS變電站布置圖（使用SUBREL）: 單母線布置圖3PASS M0變電站布置圖（使用SUBREL）: 單母線布置單母線布置傳輸路徑總停電頻率 1/年總停電時間 小時/年隨機確定合計隨機確定合計AIS1.27452.56683.84132.99529.867212.8624PASS M00.40060.40000.80062.64181.60014.2419GIS0.29520.40000.69523.24254.80028.0427負載中斷頻

11、率 1/年中斷時間 小時/年隨機確定合計隨機確定合計AIS1.39780.80002.19784.52501.20005.7250PASS M00.20760.40000.60760.60240.20000.8024GIS0.19480.40000.59482.28081.00003.2808表2： 最終的變電站可利用性結果這些結果可顯示在不同的圖中（參見下文）：圖4中斷頻率 (傳輸路徑)注：Interruption Frequency1/yr: 中斷頻率事件/年TOT:合計Maintenance:維護Stochastic: 隨機圖 5中斷時間 (傳輸路徑)Interruption Durat

12、ion hr/yr: 中斷時間小時/年TOT:合計 Maintenance:維護 Stochastic: 隨機圖6總停電頻率(負載)Total Outage Frequency 1/yr: 總停電頻率事件/年TOT:合計 Maintenance:維護 Stochastic: 隨機圖7總停電時間 (負載)Total Outage Duration hr/yr: 總停電時間小時/年TOT:合計 Maintenance:維護 Stochastic: 隨機1.4關于技術分析的說明1.4.1通常,平均修理時間指的是非計劃的情形。PASS M0的平均修理時間指的是用備件更換可拆除部件的時間。更換過程指的是

13、從到達變電站時開始到更換裝置的可拆除部件所需的四個小時的時間（ABB及其客戶有現(xiàn)場經驗）。1.4.2 PASS M0的維護頻率只與傳統(tǒng)斷路器的有關數(shù)值一樣。實際上，PASS M0的所有其他設備，例如隔離開關，都是用SF6氣體絕緣的，所以它們不需要維護。GIS的維護頻率是一個標準間隔的通用值，包括：一個斷路器、兩個隔離開關/接地開關、一套CT、一套VT和一套避雷器。1.4.3 通常,維護時間指的是計劃的情況。對于PASS M0，一臺設備的維護時間指的是更換裝置的可拆除部件（ABB及其客戶有現(xiàn)場經驗）并把變電站重新投入運行所需的四個小時的時間。1.4.4根據(jù)上述結果，我們可以得出下列結論：a)與A

14、IS相比，PASS M0和GIS間隔具有更高的可靠性，可以得到最好的可靠性值。b)尤其是在中斷頻率方面，GIS和PASS M0具有同等的可靠性；在中斷時間方面，可以看出，用PASS M0可以得到最好的結果。c)如果有必要得到負載的最大可利用性，這種類型的變電站布置最合適。實際上，在上面的圖中，由于變電站具有較高的重新配置屬性，與傳輸路徑相比，負載具有較低的不可利用性。最后，我們可以確定：如果變電站更簡單，則它的可靠性就更高。1.5經濟分析采用下列成本種類對變電站進行經濟分析：投資成本(CI)固定成本 (CF)可變成本 (CV)第一組涉及所有的最初投資：一次設備、控制及保護系統(tǒng)、設計費用、土建、

15、備件、征地、安裝、運行等。第二組包括變電站運行的固定成本，它指的是：變電站人員值班的成本、現(xiàn)場和建筑物的維護成本、設備的維護（包括備件和人工）；另外，還要考慮因設備維護而停電所發(fā)生的費用。第三組考慮到未計劃在內的事件：故障和相關停電成本（隨機停電）、設備的修理成本（備件和人工）、根據(jù)協(xié)議因變電站的輸電中斷需支付的罰款。三組成本數(shù)據(jù)代表變電站的壽命周期成本（LCC），可通過下面的公式將數(shù)值計算出來：其中，i為利率，而n為變電站的預期壽命。n = 30 年i = 8%. 1.6經濟假設土地成本265.43元/m230歐元/m2設計的人工費1769.50元/人日200歐元/人日維護的人工費884.7

16、5元/人日100歐元/人日調試的人工費1061.70元/人日120歐元/人日修理/安裝的人工費884.75元/人日100歐元/人日修理工具的費用530.85元/天60歐元/天中斷費用1.33元/kW0.15歐元/kW停電費用0.133元/kWh0.015歐元/kWh在評估中，我們假定兩種不同的情況：第一種室外變電站在這種情況下，沒有任何建筑物。第二種室內變電站在這種情況下，建筑物是必要的（估計為200歐元/m3）關于電氣設備，下表為估計成本三極隔離開關接地開關57509元6,500 歐元斷路器CB230036元26,000歐元電流互感器CT406989元4,600歐元電壓互感器VT39814元

17、4,500歐元避雷器12387元1,400歐元動力變壓器-GIS 單母線間隔1,500,000元169,539歐元PASS 單母線1,250,000元141,283歐元AIS、 GIS 和 PASSM0布置的所有共同設備，例如動力變壓器和高壓側，在技術分析中被認為是理想設備，在經濟方面被認為是免費提供的。1.7其他假設兩人組成維護小組；兩人組成修理小組；三人組成調試和測試小組；四人組成安裝小組；已考慮負載的電能中斷；采用ABB開發(fā)的EcoTech工具完成壽命周期成本計算。計算結果顯示在下列的圖表中。根據(jù)主要成本項目，對兩種方案的投資成本進行了比較。此外，對構成LCC的三個成本組（投資、固定成本

18、和可變成本）以及最終LCC值進行了比較。第一種情況室外變電站圖8投資成本結果（第一種情況）注：Land/Building cost: 土地/建筑物成本Erec./Comm.: 安裝/調試 HV components: 高壓部件圖9壽命周期成本結果（第一種情況）注：INVESTMENT COST: 投資成本 O&M COST: 運行和維護成本第二種情況室內變電站圖10投資成本結果（第二種情況）Land/Building cost: 土地/建筑物成本Erec./Comm.: 安裝/調試 HV components: 高壓部件圖 11壽命周期成本結果（第二種情況）注：INVESTMENT COST:

19、 投資成本 O&M COST: 運行和維護成本1.8經濟分析說明由于土建成本太高，AIS方案不適合于室內應用情況。- 在兩種情況下，GIS和PASSM0均有類似的運行和維護成本：這些成本與整個變電站的可靠性有關。與另外兩種方案相比，AIS方案的運行和維護成本極高。- 在第一種情況中，就LCC而言，最便宜的方案是PASSM0，最昂貴的是GIS。- 在第二種情況中，就LCC而言，最便宜的方案是PASSM0，最昂貴的是AIS。- 最后，我們可以知道：在兩種情況下，最好的方案都是PASSM0。2.工程技術經濟分析2.1.對PASS與GIS,AIS按間隔進行工程技術經濟比較,見表: 工程技術經濟比較表。

20、2.2.對PASS-M0-110kV戶外配電裝置(雙橋形主接線系統(tǒng))與GIS-110kV戶內配電裝置(雙橋形主接線系統(tǒng))進行工程造價經濟比較,見表:工程造價經濟比較表。2.3.PASS與GIS、AIS綜合技術經濟比較的結果見表：綜合技術經濟比較表。表:工 程 技 術 經 濟 比 較 表項 目GIS變電站ABB合資廠產品PASS M0變電站AIS變電站ABB合資廠產品斷路器1臺（彈簧）、1臺（彈簧）1臺（彈簧）、40萬隔離開關2組、2組2組、 5萬接地隔離開關2組、2組2組、 3萬電 流互感器6臺、6臺6臺、 24萬SF6氣體4瓶1瓶1瓶、 0.5萬鋼材 （含設備支柱等）5噸、1個桶及支架5噸、

21、 4萬其它 （匯控箱、電纜）1套1套 2萬1套 2萬開關套管一般含在開關價格內多出3支、6萬一般含在開關價格內以上整體150萬以上整體120萬以上整體78.5萬試驗費整體 2萬整體 1萬開關和CT 4萬占地面積費用0.3萬/間隔0.6萬/間隔1.萬/間隔土建基礎5萬1萬2萬安裝費調試費用8萬1萬5萬設計費用10萬0210萬設備維修費1萬/間隔(25年)0.5萬/間隔(25年)12.5萬/間隔(25年)運行及操作費同PASS250.1=2.5萬250.3=7.5萬定期清掃直接費用同PASS0.0萬/間隔(25年) 25年0.6=15萬綜合費用（含運行費） 1698萬 126.8萬 126.5萬

22、對PASS-M0-110kV戶外配電裝置(雙橋形主接線系統(tǒng))與GIS-110kV戶內配電裝置(雙橋形主接線系統(tǒng))進行工程造價比較, 其系統(tǒng)主接線如下:表:工 程 造 價 經 濟 比 較 表項目GISPASS-M0差價(萬元)設備費1120980.5139.5運雜費5649.0256.975安裝費13.5337.2336.3001土建費111.836.0993105.731場地平整2-2所區(qū)綠化0.8-0.8總計1301.3631045.66255.571用地512平方米630平方米118平方米表:綜 合 技 術 經 濟 比 較 表項 目GIS變電站PASS變電站AIS變電站占地面積最小較小最大

23、維護工作量最小較小最大土建基礎工作量最大最小較小對地質的 要求很高較小較高可靠性較高較高不高施工難度最大最小較大施工時間最長最小較長檢修難度最大最小較大投資成本最大較小最小運行成本較小較小較大3.結 論由表: 工程技術經濟比較表可知,PASSM0的綜合費用僅比AIS多支出0.3萬元人民幣/間隔,比GIS節(jié)約43萬元人民幣/間隔。由表: 工程造價經濟比較表可知, 對PASS-M0-110kV戶外配電裝置(雙橋主接線)與GIS-110kV戶內配電裝置(雙橋主接線)進行工程造價比較, 采用戶外PASSM0的工程造價費用僅比采用戶內GIS節(jié)約255.571萬元人民幣。由表: 綜合技術經濟比較表可知,P

24、ASSM0與GIS,AIS進行綜合比較,PASSM0具備下列優(yōu)點:a)占地面積,土建基礎工作量,對地質的要求均較小。b)施工時間施工難度,檢修難度,維護工作量均較小。c)投資成本,運行成本均較小, 可靠性較高。根據(jù)技術可靠性及壽命周期的分析可知: 由于土建成本太高，AIS方案不適合于室內應用情況。在兩種情況下，GIS和PASSM0均有類似的運行和維護成本：這些成本與整個變電站的可靠性有關。與另外兩種方案相比，AIS方案的運行和維護成本極高。在第一種情況中，就LCC而言，最便宜的方案是PASSM0，最昂貴的是GIS。在第二種情況中，就LCC而言，最便宜的方案是PASSM0，最昂貴的是AIS。綜上所述,我們可以得出如下結論：無論從可靠性方面,以及從技術,經濟等諸方面考慮, 采用PASS-M0插接式開關裝置進行變電站的改擴建工程和新建變電站不失為一種技術先進可靠,經濟合理的方案。附件1縮寫說 明 FR 故障率預計一年中一個部件將發(fā)生故障的次數(shù)。另一個關于故障率的常用術語是危險率。 MTTR 平均修理時間在故障發(fā)生后，修理一臺設備所需的平均時間（通常以小時計）。有時候，它指的是修理時間。 MF 維護頻率它指的是一臺設備每年需要維護的頻率。如果頻率小于1，則部件每年所需的維護次數(shù)少于1次。它有