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1、PASS 与 GIS、AIS 的综合比较报告2目 录序言-第 3 页1.可靠性及寿命周期分析-第 6 页2.工程技术经济分析-第 18 页3.结论-第 22 页4.附件 1-第 23 页5.附件 2-第 24 页3序 言近几十年来，对高电压设备的革新程度不大。一些关键电气设备，如断路器（从空气、少油到 SF6 气体） 、避雷器（从有间隙到无间隙） 、电流电压互感器等，其尽管有很大的技术改进，但在外形尺寸上无重大改观。因此，变电站的布置也就不可能有太大变化。自从 PASS 装置出现，改进变电站的整体布局已成为可能。二十世纪六、七十年代，GIS 技术在运行条件和占地要求上有了重大进步，如今许多国家
2、在较低的高电压范围内只采用 GIS 设备。另外很多现有的变电站已超期服役.越来越多的用户要么考虑逐个更换如断路器、隔离开关等设备,要么衡量在改造中应用新技术的可能性。目前,项目的改进率相对较低，人们正寻求一种更灵活、更可靠的设备来满足变电站发展的需要，这便促进了新的产品应运而生。 PASS 装置正是针对上述电力系统存在的问题而开发研制的，它在变电站控制、监视和保护技术等诸方面都处于国际领先水平。PASS（Plug And Switch System）即插接式开关装置，ABB 公司为广大用户最新研制的组合电器设备，将断路器、隔离开关及电流互感器摆放在一个密封舱内，采用 SF6 气体绝缘和自能吹弧
3、技术，以下简称 PASS。显著减少变电站的用地面积,可以进行快速安装,免于维护。ABB 公司针对电网内不同电压等级的要求，现已研制出 PASS 系列产品 ； M0（ 72.5/123/145/170kV） 、 M0S(220/250kV)、M1(220/300kV)、 M2(330/550kV),其中 PASS M0 是较为成熟的产品，已销往世界上十几个国家和地区。在中国，我们武汉事达电气股份有限公司已被授权为 PASS M0S 和 PASS MO 产品的销售、技术咨询、售后服务代理方。现 PASS M0 产品有4三种：1、基本型 SIBB（含一组断路器、一组隔离开关、一组接地开关、两组电流互
4、感器、六支橡胶绝缘套管） 。2、标准型 SAB（含一组断路器、两组隔离开关、两组接地开关、两组电流互感器、六支橡胶绝缘套管） 。3、双母线型 DBB（含两组断路器开关、三组隔离开关、一组接地开关、三组电流互感器、九支橡胶绝缘套管） 。PASS 与 GIS 的区别在于：GIS（gas insulation switch 是把整个变电站的一次设备包括断路器、避雷器及母线等集成在一个 SF6 气体的密闭室中，俗称 SF6 全封闭组合电器，但是它有一个缺点，由于集成度过高，一旦有一个断路器出问题，那么整个变电站都要停电，扩大了停电范围，损失比较大。另外，由于其将所有的电气设备放在一个气室中，相应的就增
5、加了事故的隐患。如：常见的漏气问题，由于范围较大，很难查出故障点，增加了停电检修的难度、延长了停电的时间。而 PASS 是把一相断路器加隔离开关和接地开关作为一个模块放在 SF6 密封舱中，每一相有独立的外壳，其可靠性和灵活性较高。与GIS 不同，对 PASS 来说如果某一相有问题就更换那一相，缩小了停电范围和检修时间。PASS 与传统的 AIS 变电站相比还有更多的优点，例如：a）PASS 占地面积小：比 AIS 变电站节省 60%的空间，因为 AIS 采用空气绝缘，而 PASS 采用 SF6 气体绝缘，占地面积将大大减少。b）免维护：由于 PASS 吸收了 GIS 的技术，节省了 AIS
6、需要的定期维护的工作量。c） 耗能小：利用 PASS 技术建造的变电站与传统的 AIS 变电站相比，能5量损耗极小，可忽略不计。d）安装、更换方便：一般安装一个间隔只需 3 个小时，另外 PASS 可以拆成单个部件，84%可以回收，且 PASS 不含油，节能、环保。对于国家大力提倡电力系统无油化建设，这无疑是一种比较好的产品。 从 PASS 的上述优点来看，既吸收了 GIS 与 AIS 的成功运行经验，又解决了 GIS 由于集成度过高带来的负面影响以及 AIS 由于面积过大而在老站改造和新建变电站带来的诸多问题，并且更能符合减少投资、节能降耗和环保的要求。从国际、国内的变电站发展趋势来看，利用
7、 PASS 对变电站进行改造和建设不失为一种最佳选择。本文将对 PASS 与 GIS,AIS 进行可靠性和寿命周期分析,以及技术经济分析,详见下文。61.可靠性及寿命周期分析本文将分别对传统AIS（空气绝缘装置）、传统GIS（气体绝缘装置）和PASS M0（接插式开关装置）的可靠性进行计算。分析研究的目的是为了根据部件的可靠性评估变电站高压开关设备的可利用性。本文只适用于具体的项目。1.1假设已考虑负载和停电；可靠性数据符合表 1；采用 ABB 开发的 SUBREL 软件完成可利用性计算；表 1: 设备可靠性数据FR 故障率MTTR 修理的平均时间MF维护频率MD维护时间设备1/y1/年h小时
8、1/y1/年h小时断路器 0.0068 8 0.0667 10隔离开关 0.0016 8 0.2000 4接地开关 0.0005 4 0.0000 0电流互感器（CT） 0.0004 6 0.0000 0电压互感器（VT） 0.0009 6 0.0000 0母线 0.0077 8 0.0000 0避雷器 0.0004 6 0.0000 0PASS M0（单母线） 0.00575 4 0.0667 4GIS 间隔 0.00541 10 0.0667 1071.2可利用性结果要核实变电站的可靠性，我们可以按以下方法进行：每种设备都有一组特定数据，它们用来定义设备的可利用性：- 故障率 (事件/年)
9、 FR 10-3/y (参见附件 1)- 修理的平均时间 MTTR h (参见附件 1)- 维护频率 MF 1/y (参见附件 1)- 维护时间 MD h (参见附件 1)每种设备的数据（表 1）都来自有关的国际信息：来自 CIGRE（国际大电网协会）的数据和 CEA（加拿大电气协会）已采用过的数据。在变电站可靠性的计算中，采用了 ABB 公司开发的软件。需要提供变电站的单线图和关于设备的所有相关数据。有了这些输入后，软件可以通过最小割集标准管理这些数据，从而可以得出所有设备可利用性的输出表（见附件 2） 。根据负载的总停电概率（TOF）事件/年和总停电时间(TOD)小时/年，以及传输路径的中
10、断概率（IF）事件/年和中断时间(ID)小时/年，给出可利用性计算结果。传输路径为电能流经整个变电站的路径，即从进线到出线。找到可利用性参数后，即可进行经济分析。方案的比较通过技术和经济分析，对 AIS、GIS 和 PASS M0 进行比较。1.3技术分析下面的图显示了计算结果，尤其是给出了负载的总停电概率（TOF）以及传输路径的中断概率（IF） 。同样，在后面给出了负载的总停电时间（TOD）8以及传输路径的中断时间（ID）图 1： AIS 变电站布置图（使用 SUBREL）: 单母线布置图 2 GIS 变电站布置图（使用 SUBREL）: 单母线布置负载传输路径9图 3 PASS M0 变电
11、站布置图（使用 SUBREL）: 单母线布置单母线布置传输路径总停电频率 1/年 总停电时间 小时 /年随机 确定 合计 随机 确定 合计AIS 1.2745 2.5668 3.8413 2.9952 9.8672 12.8624PASS M0 0.4006 0.4000 0.8006 2.6418 1.6001 4.2419GIS 0.2952 0.4000 0.6952 3.2425 4.8002 8.0427负载中断频率 1/年 中断时间 小时/年 随机 确定 合计 随机 确定 合计AIS 1.3978 0.8000 2.1978 4.5250 1.2000 5.7250PASS M0
12、0.2076 0.4000 0.6076 0.6024 0.2000 0.8024GIS 0.1948 0.4000 0.5948 2.2808 1.0000 3.2808表 2： 最终的变电站可利用性结果这些结果可显示在不同的图中（参见下文）：0%20%40%60%80%100%Interruption Frequency 1/yrTOT 100% 21% 18%Maintenance 67% 10% 10%Stochastic 33% 10% 8%AIS PASS GIS10图 4 中断频率 (传输路径)注：Interruption Frequency1/yr: 中断频率事件/年TOT:合
13、计Maintenance:维护Stochastic: 随机0%20%40%60%80%100%AIS PASS GISTOTMaintenanceStochasticInterruption Duration hr/yr图 5 中断时间 (传输路径)Interruption Duration hr/yr: 中断时间小时/ 年TOT:合计 Maintenance:维护 Stochastic: 随机0%20%40%60%80%100%Total Outage Frequency 1/yrTOT 100% 28% 27%Maintenance 36% 18% 18%Stochastic 64% 9%
14、 9%AIS PASS GIS图 6 总停电频率 (负载)12Total Outage Frequency 1/yr: 总停电频率 事件/ 年TOT:合计 Maintenance:维护 Stochastic: 随机0%20%40%60%80%100%Total Outage Duration hr/yrTOT 100% 14% 57%Maintenance 21% 3% 17%Stochastic 79% 11% 40%AIS PASS GIS图 7 总停电时间 (负载)Total Outage Duration hr/yr: 总停电时间 小时 /年TOT:合计 Maintenance:维护
15、Stochastic: 随机1.4 关于技术分析的说明1.4.1 通常,平均修理时间指的是非计划的情形。PASS M0 的平均修理时间指的是用备件更换可拆除部件的时间。更换过程指的是从到达变电站时开始到更换装置的可拆除部件所需的四个小时的时间（ABB 及其客户有现场经验） 。1.4.2 PASS M0 的维护频率只与传统断路器的有关数值一样。实际上，PASS M0 的所有其他设备，例如隔离开关，都是用 SF6 气体绝缘的，所以它们不需要维护。GIS 的维护频率是一个标准间隔的通用值，包括：一个断路器、两个隔离开关/接地开关、一套 CT、一套 VT 和一套避雷器。1.4.3 通常,维护时间指的是计划的情况。对于 PASS M0，一台设备的13维护时间指的是更换装置的可拆除部件（ABB 及其客户有现场经验）并把变电站重新投入运行所需的四个小时的时间。1.4.4 根据上述结果，我们可以得出下列结论：a)与 AIS 相比，PASS M0 和 GIS 间隔具有更高的可靠性，可以得到最好的可靠性值。b)尤其是在中断频率方面，GIS
