Подстанция с воздушной или газовой изоляцией: какая из них подойдет для вашего проекта?

Выбор подходящего подстанция для проекта очень сложно. Вам нужно учесть множество разных факторов, таких как требования к пространству, погода, бюджет и время установки. Если вы строите в отдаленном регионе или даже в оживленном городе, отсутствие надлежащего планирования может повлиять на затраты, сроки проекта и надежность. В этом блоге мы сравним различия между AIS и GIS, чтобы вы могли принять правильное решение.

1) Что такое подстанция с воздушной изоляцией (ВИП)?

An Подстанция с воздушной изоляцией (AIS) — это тип электрической подстанции, все высоковольтные части которой размещены на открытом воздухе, а ее воздух действует как изолятор подстанции. Это означает, что ее окружение должно быть воздухом. Воздух — это окружающее вещество, которое служит для изоляции между проводниками и заземленными конструкциями. Этот тип подстанции используется уже несколько десятилетий и, похоже, является популярным выбором даже сегодня из-за своей экономической эффективности и простоты.

Как работает подстанция с воздушной изоляцией

AIS получает электрическую энергию высокого напряжения от источников генерации или передачи электроэнергии. Он преобразует эту энергию в более низкие уровни напряжения, подходящие для локального распределения. Оборудование монтируется на стальных или бетонных рамах на открытом воздухе. Поскольку воздух служит электрическим изолятором между компонентами, требуется большее пространство, чтобы избежать коротких замыканий между частями. Вот почему AIS часто внедряется в районах, где земля легкодоступна и не является проблемой.

Ключевые компоненты АИС

Это основные компоненты подстанции состоит из:

и) Автоматические выключатели: Они защищают систему, прерывая подачу электроэнергии в случае возникновения неисправностей или перегрузки без участия человека.

ii) Выключатели-разъединители: Они позволяют проводить техническое обслуживание, предоставляя доступ к обслуживаемым деталям без остановки всей системы. Таким образом, обеспечивая безопасность ремонта и эксплуатацию в безопасных условиях.

iii) Шины: Шинопроводы, представляющие собой большие металлические полосы, способные проводить сильные электрические токи на подстанции, соединяют входящие и исходящие линии электропередачи с другим оборудованием.

iv) Трансформаторы: Эти устройства понижают или повышают уровни напряжения в соответствии с требованиями энергосистемы. Трансформаторы служат основными компонентами в преобразовании напряжения для AIS.

в) Изоляторы: Они сделаны из фарфора или композитных материалов. Изоляторы поддерживают токоведущие проводники и отделяют их от заземленных частей, чтобы предотвратить короткие замыкания и перекрытия.

Все компоненты разнесены на большой площади на открытом воздухе. При отсутствии закрытого корпуса надежная работа и безопасность обеспечиваются за счет правильного размещения компонентов.

Типичные сценарии применения АИС

• Распределение электроэнергии в пригородных и сельских районах: Там, где земля дешевая и просторная, предпочтение отдается АИС.

• Электростанции и промышленные зоны: Промышленные предприятия и крупные электростанции используют AIS для более легкого обслуживания. Управление нагрузкой и потоками также достаточно оптимизировано.

• Стабильные установки на открытом воздухе в умеренном климате: Очищенные и умеренно загрязненные регионы не представляют проблемы для AIS. Внешние среды, подверженные погодным воздействиям, не являются проблемой для оборудования.

• Подстанции вблизи плотин и проектов возобновляемой энергии: Технология AIS используется на солнечных электростанциях и гидроэлектростанциях, поскольку она экономична и облегчает расширение.

Плюсы АИС

+ Снижение затрат на установку и эксплуатацию: Поскольку не требуется специального строительства жилья или газовых систем, подстанция с воздушной изоляцией обходится дешевле и проще в эксплуатации.

+ Более простой осмотр и обслуживание: Поскольку все оборудование легко осматривается, регулярные проверки и обнаружение неисправностей становятся быстрее и удобнее.

+ Простой дизайн и макет: Конструкция проста в понимании и использовании инженерами и работниками по техническому обслуживанию.

При надлежащем уходе подстанции с воздушной изоляцией (ВИС) могут эффективно функционировать более тридцати лет без серьезных проблем.

Минусы АИС

Однако, несмотря на все преимущества, AIS имеет и некоторые недостатки.

- Требование к большому пространству: Поскольку конструкция требует безопасного рабочего расстояния между частями, AIS требует значительной площади земли. Это делает его неподходящим для городских территорий, которые имеют пространственный приоритет.

- Воздействие погодных условий и загрязнений: Поскольку оборудование находится на открытом воздухе, оно напрямую подвергается воздействию дождя и пыли, снега и даже птиц. Любое из этого может снизить производительность или, что еще хуже, привести к сбоям.

- Меньшая прочность изоляции по сравнению с газами: По сравнению со специальными типами газа, такими как SF₆, воздух имеет более низкую изолирующую способность. Это увеличивает вероятность возникновения пробоев или электрических дуг, особенно в высоковольтных системах.

- Очистка и обслуживание выполняются вручную: Сочетание пыли, ржавчины и других факторов окружающей среды может повредить компоненты. Регулярная очистка и обслуживание являются обязательными, поскольку они помогают предотвратить неисправности или сбои в системе.

2) Что такое элегазовая подстанция (ГИС)?

A Газоизолированная подстанция (GIS) — это тип электрической подстанции, где основные компоненты заключены в металлический отсек, содержащий изолирующий газ под давлением. GIS более компактна, чем традиционные подстанции, поскольку в качестве газа подстанции она использует гексафторид серы (SF₆). Она наиболее подходит для размещения в местах с ограниченным пространством или в районах с экстремальными погодными условиями.

Как работает элегазовая подстанция

Подстанция GIS содержит высоковольтные компоненты, такие как шины и силовые трансформаторы, запечатанные в отсеки металлического корпуса, заполненные газом SF₆. Этот газ имеет высокую диэлектрическую прочность, что позволяет ему предотвращать возникновение дуги между проводниками. Закрытая конструкция защищает оборудование от дождя, пыли и других загрязняющих веществ.

Электричество поступает на подстанцию, где оно проходит через различные газоизолированные компоненты, такие как выключатели, шины и разъединители. Эти устройства управляют потоком и повышают или понижают напряжение по мере необходимости.

• Назначение газа SF₆

Гексафторид серы, или SF₆, бесцветен, не имеет запаха и не может быть подожжен. Он используется в ГИС из-за своих превосходных изоляционных свойств и способности гасить электрическую дугу.

• Преимущества SF₆:

• Выдерживать и поддерживать гораздо более высокие напряжения, при которых электричество не может выйти за пределы изоляции.

• Повышает безопасность системы за счет подавления дуг (искр) во время переключения.

• Уменьшает ограничения по пространству и позволяет размещать компоненты конфигурации ближе друг к другу.

• Недостатки SF₆:

• Действует как парниковый газ и представляет собой экологическую проблему при выбросе в атмосферу.

• Запретительные правила обращения, хранения и утилизации материалов создают вероятность случайных утечек в окружающую среду.

• Системы подстанций с газовой изоляцией (ГИС) требуют надлежащей герметизации для удержания газа в течение длительного времени.

• Несмотря на эти соображения, SF₆ по-прежнему остается лучшим выбором для многих высоковольтных систем.

Ключевые компоненты ГИС

i) Газовые выключатели: Эти устройства служат для прерывания тока во время неисправностей с помощью электрических контактов, запечатанных в контейнерах. Они могут быть заполнены элегазом SF₆ и выдерживают очень высокие напряжения без особых усилий.

ii) Шинопроводы с газовой изоляцией: Эти части облегчают электропроводность между различными устройствами, расположенными внутри подстанции. Их компактная форма позволяет увеличить поток мощности через уменьшенный пространственный объем.

iii) Герметичные силовые трансформаторы (внешние или внутренние): Трансформаторы могут быть либо снаружи GIS, либо частично покрыты. Такие трансформаторы изменяют уровни напряжения безопасно, без прямого контакта с воздухом.

iv) Блоки мониторинга и контроля газа: Они помогают контролировать соответствующее давление и качество газа. В частности, они помогают в раннем обнаружении утечек и обеспечивают безопасную работу системы.

Газоизолированные шины позволяют компактно разместить все части системы, поддерживая ее в порядке и чистоте, при этом для обеспечения защиты требуется хранить блоки в металлических корпусах, заполненных изолирующим газом.

Типичные сценарии применения ГИС

Элегазовые подстанции (ГИС) наиболее подходят для следующих регионов:

• Городские и столичные районы: ГИС — это отличный ответ на проблемы и потребности в крупных городах (метрополитенских зонах), где земли мало и она дорогая. Ее компактный дизайн позволяет вести строительство в подвалах, на крышах или на небольших участках земли.

• Прибрежные и промышленные районы с сильным ветром: GIS хорошо подходит для зон с солью, пылью или высокой влажностью. Герметичная конструкция защищает компоненты от коррозии и грязи.

• Системы для метро и крыш: ГИС может быть установлена ​​в туннелях и на станциях метро или на крышах зданий. Она гибкая и не требует больших открытых пространств.

• Аэропорты, железные дороги и центры обработки данных: Проекты по созданию уязвимой инфраструктуры доверяют ГИС из-за ее надежности, безопасности и способности работать в стесненных или закрытых пространствах.

Преимущества ГИС

Ниже приведен список основных преимуществ использования газовой изоляции. Распределительная станция.

+ Компактный дизайн экономит место: По сравнению с AIS, GIS требует гораздо меньше места. Его можно установить в оживленных городских районах без особых хлопот.

+ Надежная работа в суровых условиях: Герметичная система не пропускает пыль, влагу и загрязнения. GIS отлично работает в пустынях, заснеженных регионах и прибрежных зонах.

+ Минимальное необходимое обслуживание: Закрытые системы GIS исключают необходимость регулярной очистки или ремонта, связанного с погодными условиями, поскольку все части закрыты. Это помогает сократить долгосрочные эксплуатационные расходы.

+ Сниженная опасность поражения электрическим током/возгорания: Герметичные и заземленные корпуса исключают возможность поражения электрическим током или возгорания, что значительно повышает безопасность находящегося поблизости персонала, работающего с ГИС.

Минусы ГИС

Хотя ГИС имеет свои преимущества, у нее есть и некоторые недостатки:

- Более дорогой: По сравнению с АИС, строительство систем ГИС обходится дороже из-за газовых баллонов, систем герметизации и необходимости специального обращения.

- Задержки из-за специализированного обслуживания и инструментов: Необходимость в специализированных инструментах и ​​обученных рабочих может задержать ремонт, увеличив время, необходимое для планового обслуживания, что может снизить общую эффективность.

- Воздействие газа SF₆ на окружающую среду: Хотя газ SF₆ безопасен в использовании, он представляет опасность для окружающей среды в случае утечки. Необходимо соблюдать правила осторожного привязывания, чтобы ограничить ущерб.

- Компоненты, которые сложно добавить: Включение новых компонентов в существующую ГИС сложнее по сравнению с расширениями АИС. Незапланированные герметичные конструкции делают будущие дополнения более громоздкими.

3) АИС против ГИС: ключевое различие

Выбор между воздушной подстанцией (AIS) и газовой подстанцией (GIS) зависит от ряда факторов. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы и лучше работает в разных ситуациях. Ниже приведены основные различия между двумя типами подстанций.

а) Требования к пространству

АИС: Для AIS требуется много открытого пространства, поскольку все его компоненты разбросаны и установлены на открытом воздухе. Для его строительства вам понадобится обширная территория.

ГИС: Поскольку GIS компактен, его можно устанавливать в узких местах, таких как подвалы, крыши или даже под землей. Все части запечатаны в небольшие металлические корпуса.

б) Время установки

АИС:  Из-за широкой планировки и обширных наружных работ, AIS требует больше времени для установки. Текущие работы на площадке в плохую погоду также могут привести к задержкам.

ГИС:  Благодаря множеству предварительно собранных деталей, ГИС устанавливается быстрее. Установленный график установки сохраняется, поскольку он меньше подвержен влиянию погоды.

в) Потребности в техническом обслуживании

АИС:  Поскольку AIS открыт для окружающей среды, пыль, влага и загрязнения могут существенно повлиять на производительность. Чистка и проверка должны проводиться регулярно.

ГИС:  Благодаря герметичности ГИС требует минимального обслуживания, что снижает долгосрочные затраты на содержание.

г) Первоначальная стоимость

АИС:  AIS менее затратен в изготовлении. Компоненты менее дороги, и не требуются специальные корпуса или газовые системы.

ГИС:  GIS требует больших первоначальных инвестиций. Стоимость выше из-за газовой системы, герметичных контейнеров и защитного оборудования.

д) Безопасность и надежность

АИС:  Безопасность существует с AIS, но на нее могут влиять погода, животные и даже пыль. Оборудование, предназначенное для использования на открытом воздухе, подвержено отказам в суровых условиях.

ГИС: GIS превосходит по надежности. Его герметичная конструкция предотвращает проникновение всего — погоды, пыли и мелких животных. Он также безопаснее в использовании, что сводит к минимуму вероятность отказа.

е) Воздействие на окружающую среду

АИС: AIS не представляет никакой экологической опасности, поскольку использует воздух для изоляции. Однако объем земли, который он использует, может нарушить естественную среду обитания, что вызывает беспокойство.

ГИС: Проектирование ГИС содержит газ SF₆, который считается мощным парниковым газом. Если позволить ему вырваться, он может быть губителен для экосистемы. Необходимы надлежащие методы обращения.

ж) Расширяемость

АИС: Благодаря AIS можно добавлять дополнительные компоненты, а расширение становится более удобным за счет небольшого дополнительного пространства.

ГИС:  Плоскость и компактность оборудования ГИС затрудняют расширение. Герметичная конструкция в сочетании с компактной компоновкой означает, что потребуется дополнительная работа, если только изменения не будут спроектированы с самого начала.

h) Пригодность в зависимости от местоположения

АИС:  Лучше всего подходит для сельских регионов, промышленных центров или любого другого места с большим количеством земли. Подходит, когда места много.

ГИС:  ГИС лучше всего работает в мегаполисах, прибрежных зонах или районах с очень суровой погодой. Она хорошо работает, когда мало места или суровые условия.

Характеристика	AIS (воздушная изолированная подстанция)	ГИС (Генеральная подстанция)
Необходимое пространство	Большая открытая площадь	Компактный; подходит для небольших помещений
Время установки	Помедленнее	Быстрее
Обслуживание	Частая чистка и проверки	Очень низкие эксплуатационные расходы
Начальная стоимость	Низкая	Высокая
Надежность	Подвержены влиянию погоды и грязи	Высокий; герметичный и защищенный
Экологический риск	Никакого газа.	Риск утечки газа SF₆
Легкость расширения	Легко расширяется с пространством	Трудно расширяться без планирования
Лучше всего	Сельская местность, открытая местность	Городские, прибрежные или ограниченные по площади участки

4) Как выбрать подходящую подстанцию ​​для вашего проекта?

Поиск подходящей подстанции может показаться довольно сложной задачей, но она становится очень простой, как только вы узнаете, на что обращать внимание. Ниже приведены шесть основных факторов, которые следует иметь в виду при принятии решения.

• Вместимость помещения: В настоящее время для AIS все еще доступна большая площадь, поскольку все ее части настроены. Она идеально подходит для открытых пространств, таких как промышленные регионы или сельские районы. GIS имеет небольшие размеры и адаптируется к областям с небольшим доступным пространством, таким как городские здания или подземные сооружения.

• Экологические аспекты: Пыль, грязь и другие загрязняющие вещества будут влиять на рабочий процесс и другие движущиеся части системы. Вот почему, если ваш участок подвержен воздействию пыли, загрязнений или соленого воздуха, ГИС — гораздо лучший вариант, поскольку он полностью изолирован и защищен от внешних факторов.

• Финансовые соображения: Работая с ограниченным бюджетом, предпочтение отдается AIS из-за более низких первоначальных затрат. GIS всегда будет нести более высокие первоначальные затраты, но часто оказывается дешевле в долгосрочной перспективе из-за меньшего количества ремонтов.

• Время установки: Более крупные системы требуют больше времени на установку и настройку, как в случае с AIS. GIS настраивается гораздо быстрее, поскольку многие ее компоненты поставляются предварительно собранными из более мелких частей.

• Объем необходимого обслуживания: Меньше обслуживания обычно означает меньше усилий и затрат, и именно поэтому GIS — лучший выбор. В отличие от AIS, GIS намного тише и требует меньше обслуживания.

5. Заключение

Подводя итог, можно сказать, что и AIS, и GIS имеют свои сильные стороны, основанные на конкретных требованиях вашего проекта. AIS недорогая и хорошо работает на открытых участках, но требует большого обслуживания и времени на установку. GIS дороже, но надежно работает в компактных и суровых условиях. Всегда помните о своем бюджете, доступном пространстве, погодных условиях и долгосрочных целях проекта при выборе подстанции.

Delixi приводит оборудование для передачи и распределения электроэнергии которые настраиваются в соответствии с требованиями вашего проекта. Delixi Electric — оптимальный партнер для городских и сельских приложений, поскольку благодаря инновационным продуктам, исключительной производительности и опыту мы обеспечиваем эффективность и безопасность. Положитесь на них в вопросах комплексных, надежных электрических решений, зная, что проблемы с электропитанием решаются с высочайшим профессионализмом.

6) Часто задаваемые вопросы

1. Что лучше, АИС или ГИС?

Решение принимается в зависимости от наличия места, бюджета и других факторов окружающей среды. Для экономически эффективных решений на открытых территориях используйте AIS. Если вам нужна надежность и компактность, и вы можете работать в экстремальных или тесных пространствах, лучше всего подойдет GIS.

2. Насколько ГИС сопоставима с АИС?

Из-за геометрии, компактной конструкции, технологии газовой изоляции и герметичных компонентов GIS изначально дороже. AIS изначально дешевле, но со временем ожидается увеличение расходов на обслуживание и издержек.

3. Почему подстанции с газовой изоляцией лучше подходят для городских условий?

В GIS компактность, герметичность и уменьшенная площадь основания делают его пригодным для густонаселенных городских районов. Он обеспечивает лучшее обслуживание в загрязненной среде и, благодаря более низким требованиям к обслуживанию, обеспечивает надежное обслуживание.

4. Подходит ли AIS для суровых погодных условий?

Сильный снегопад, сильный ветер или дождь могут негативно повлиять на эффективность системы AIS. Внешние компоненты могут быть повреждены, поэтому GIS является лучшей альтернативой для более суровых условий.

5. Какую подстанцию ​​установить быстрее?

Благодаря компактным размерам, GIS быстрее устанавливается из-за предварительно собранных частей. Разнесенная конфигурация AIS делает ее более трудоемкой для настройки.