GIS是城轨交通供电系统35kV开关柜的更好选择
GIS将成为城区变电站建设的首选方案
目前，在城区负荷中心，由于土地资源的限制，为了 节约有限的土地资源，在现有的电网建 设中引 入了 新型的 全封闭 组合电 器即Gi . 用Gl 变电 s s 站来取代传统敞开式 ( Ai ) 变电站。 s 原因 在于它们的尺寸更小，维护成本更低，安装时间更短，停电时间更少. 这些开关装置的优点使得 电网的运行可靠性得以大幅度提高，设备的寿命周期成本逐步减低，经济效益大幅度提升。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
品与敞开式开关设备相比， 地面积小(一般 22 kv 占 0
Gi 设备的占地面积为常规设备的3 %; 11 kV Gi s 7 0 s 设备占地面积为常规设备的46%左右)， 节约了土地 资源。也使变电站与城市的建筑更加协调，美化环 境。 2. 减少污染，提高设备运行的可靠性 与敞开式开关设备相比，把断路器、隔离/接地
热及锈蚀。
( 2 ) 为提高绝缘强度， 设计上通常考虑使绝缘 子附近的电极表面尽可能做到光滑平顺，避免电场 集中，减少自由带电离子形成的可能性。Gi 设计 s 上充分利用了聚芳酸胺玻璃布管机械和绝缘强度都 很高的优点，很好地解决了动热稳定和绝缘方面的
问题。
Gr 产品的 s 独特优点
1. 节约土地资源 目前城市的土地资源是非常宝贵的，而 Gl 产 s
开关、 CT、 、 T P 避雷器、母线等高压设备放在封闭 的空间里，使高压设备免受到各种环境和气候条件 的作用，如: 风吹、雨淋、日晒和冰雪、霜露、湿 热的影响， 上沙尘、盐雾、 加 污秽和 鸟虫等的侵害， 减少了受污染的机会， 运行可靠性得以大幅度提高。 设备的寿命周期成本逐步减低，经济效益大幅度提
行整体更换， 一次设备可分项整体更换。 上述元件 如果发生损坏问题，一般是退回厂家整体更换，不 需要现场处理。 6. 符合环保要求 ( 1) GI 设备的导电部分外壳屏蔽， S 接地良 好， 导电体产生的辐射、电场干扰、断路器开断的噪音 均被外壳屏蔽了，减少了电磁污染。 (2) 具有优良的耐震性能， 尤其适合在城市中 心或居民区使用，且它的操作机构和汇控箱等的密 封、防腐等级都比较高。 ( 3 由于支架表面使用热镀锌工艺并在支架上 ) 进行喷涂以防止光线污染，美化了环境。 GI 设备虽然具有以上许多优点，但也存在一 S 些固有的缺点: 由于 5民气体的泄漏、外部水分的 渗入、导电杂质的存在、绝缘子老化等因素影响， 都可能导致 GI 内部闪络故障，另外，因 Gl 的全 S s 密封结构使故障的定位及检修比较困难，检修工作 繁杂，事故后平均停电检修时间比常规设备长，其 停电范围大，常涉及非故障元件。 据运行部门统计: GI 设备的内部闪络故障通 S 常发生在安装或大修后投入运行的一年 内，第一年 设备运行的故障率为 0 5 次/ 间隔， . 3 第二年则下降到 . 0 06 次/间隔，以后趋于平稳。隔离开关和盆型绝缘 子的故障率最高，分别为 30%及 26 6%; 母线故障 . 率为 巧%; 电压互感器故障率为 1 .66%; 断路器故 障率为 1 %; 其他元件故障率为 6 74%。但整体故 0 .
GIS控制柜在35kV配电室的应用
莱钢科技第4期（总第204期）GIS控制柜在35kV配电室的应用陈晓峰，赵松林（炼钢厂）摘要：原炼钢老区35kV配电室内运行的配电系统高压柜采用KYN系列高压柜，设备老化严重，近年来连续发生事故。
因此，更换为新型的GIS控制柜，其具有体积小、可靠性高，安全性强，维护工作量小的优点，通过进行科学合理的施工，实现不停产新旧高压柜的切换，保证现场生产的稳定、安全顺行。
关键词：35kV配电室；GIS控制柜；施工0前言炼钢老区35kV配电室为2002年建设，已投运14年,设备老化严重，近年来连续发生事故,给炼钢乃至整个莱芜分公司的生产造成较大影响。
各开关柜的真空断路器已运行14年,真空泡已达到设计使用年限，必须进行更新;母联断路器的电动分合闸机构已经损坏,只能就地进行手动合闸,给操作人员的人身安全带来极大威胁。
由于断路器升级换代较快，原型号的断路器备件已经停产，新型号的断路器更换非常困难,有必要进行改造。
1设备选型及可行性分析现场运行的配电系统高压柜采用KYN系列高压柜,柜体体积较大，采用空气绝缘。
受配电室空间所限,若改造仍采用KYN系列高压柜，则必须有全部停产时间进行高压柜更换，这必将给生产过程带来较大影响。
通过调查研究认为，采用气体绝缘的GIS控制柜将明显降低柜体体积，可以实现不停产更换高压柜。
GIS是指六氟化硫封闭式组合电器，国际上称为“气体绝缘开关设备”简称GIS,它将一座变电站中除变压器以外的一次设备，包括断路器、隔离开关、接地开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、母线、电缆终端、进出线套管等,经优化设计有机地组合成一个整体并密封至一个充有SF6气体的气室作者简介:陈晓峰（1973-）,男，1994年毕业于吉林电气化高等专科学校电气自动化专业。
工程师，从事电气自动化技术工作。
内。
其紧凑的设计减少了设备本身所占用的空间，每面控制柜的宽度可以小至800mm,非常适合在较小空间内安装。
采用GIS控制柜后，整个柜体所占长度仅为6.4m,将原35kV配电柜拆除一段，另一段正常运行的情况下，即可将两段GIS控制柜安装就位，通过优化施工方案，可以实现不停产切换高压柜,非常适合本次改造。
GIS柜简介
GIS柜简介柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国际上简称C-GIS或有称GIS，是一种用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。
把GIS的SF6的绝缘技术、密封技术与空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术有机地相结合，将各高压元件设置在箱形密封容器内，使之充入较低压力的绝缘气体，利用现代加工手段而制成的成套系列化产品称之为柜式气体绝缘金属封闭开关设备，简称C-GIS（Cubicle type Gas Insulated Switchgear），俗称的充气柜往往指的是C-GIS 与充气环网柜的统称。
在上世纪70 年代末、80 年代初日本首先开发了84kV C-GIS,当时采用厚钢板焊接的密封箱体。
随后，有更多的公司开发C-GIS 产品，电压等级7.2～126kV；起初母线全部置于SF6气体中；有配真空断路器，也有配SF6断路器；上下隔离开关、接地开关、快速接地开关一一配齐，主接线与常规高压GIS基本一致；方箱形、圆筒形密封箱体均有；内置电流互感器、电压互感器、避雷器等元件。
那时的绝缘技术主要是应用低压力SF6气体绝缘，充气压力一般在0.2MPa （表压）以下。
现场安装需要进行抽真空、充气。
到了90年代中期，C-GIS在24～36kV电压等级上有了更快的发展，以配真空断路器为主，且以方箱形密封箱体占多数；在圆筒形密封箱体中也是以三相共筒为主；对部分元件已开始外置，如：电压互感器通过电缆连接到密封箱体外部；在一次主接线方面已开始简化，下隔离逐渐开始取消；充气压力一般在0.07MPa以下，密封箱体钢板厚度多在6mm及以下。
这时除了应用低压力SF6气体绝缘技术外，固体的界面绝缘技术已开始在高压元件的插接上进行运用。
到了2000年左右，中压C-GIS的发展有了一个飞跃，新的技术、结构、工艺、装备进入推广使用阶段，引入计算机技术、传感技术使产品进入智能化时代。
35KV GIS开关柜可行性分析
35KV GIS开关柜
市场前景，GIS设备最主要的优点在于占地面积小，在35kv的电压等级上占地大约是普通设备的1/3-1/2，而设备成本大约是普通设备的5倍以上（指进口产品）。
35kv的GIS设备中，应用场景更为广泛的是C-GIS设备，将整个间隔元件集中于一矩形箱体内，充入略高于大气压的SF6气体绝缘，提高空间利用率。
35kv的GIS设备一般应用于轨道交通中，如地铁、高铁等，另外在用地成本特别高的大城市中心也有应用。
35kvGIS设备的智能化升级同样需要四方面的技术：一是电气监测和故障识别诊断技术；二是直接安装在柜体内的硬件设计技术，主要包括传统开关元器件和传感器；三是软件开发技术，需要与硬件相匹配；四是柜体内部设备的布置设计技术以及密封壳体的加工、焊接工艺。
优势方面，公司具备普通配电柜的生产能力和经验，配电柜最基础的设计原则基本一致；同时，具备密封壳体加工经验。
不足方面，公司对GIS设备的设计生产能力欠缺；工艺研究不足；GIS设备对密封性的高要求难以得到保证；需要取得相关资质；故而GIS设备在设计和生产工艺上都需要大量学习引进。
目前国际上的智能型GIS已经能够在线分析异常信号，并通过诊断软件分析原因，提出处理意见和具体处理步骤。
公司需要建立完整生产线和设计队伍。
公司已以新手入行，存在较大的壁垒。
未来GIS设备创新另一个热点在于SF6的减少使用或完全替代，严格来说SF6替代属于新材料的范畴，材料领域的创新具有前期投入大，回报周期长的特点。
需要投入的成本很大而回报难以确定。
城市轨道交通供电系统的主要构成
城市轨道交通供电系统的主要构成发布时间：2023-02-02T03:02:28.892Z 来源：《中国电业与能源》2022年18期作者：鲍飞达[导读] 随着现代社会的进步，以及飞速增长的经济鲍飞达绍兴市轨道交通集团有限公司，浙江绍兴312000 摘要：随着现代社会的进步，以及飞速增长的经济，全国各地城市的轨道交通建设也得到了快速发展。
地铁作为城市内部较为新颖的交通工具，逐渐发展成为了城市道路建设的重要一环。
轨道交通供电系统作为直接影响其运营的一部分，应受到更多目光的注意。
关键词：城市轨道交通供电系统；运营一、概述供电系统是城市轨道交通运营的动力源泉，负责电能的供应与传输，为电动列车牵引供电和提供车站、区间、车辆段、停车场、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电。
可划分为外部电源、主变电所、牵引供电系统、动力照明供电系统、电力监控系统等。
1.外部电源将城市电网电源引入城轨供电系统，为主变电所供电。
2.主变电所将来自城市电网的110kV高压电源降压为地铁使用的35kV中压电源，经环网给牵引变电所、降压变电所提供电源。
3.牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，将35kV中压电源经降压整流变成DC1500V电压，为电动列车提供牵引供电。
4.动力照明供电系统将来自变电所的35kV中压电源降压变成220/380V电压，为运营需要的各种机电设备提供电源。
它包括降压变电所、动力照明配电系统。
5.电力监控系统（PSCADA）设置在地铁控制中心，实时对城市轨道交通各变电所、接触网设备进行远程数据采集和监控。
通过调度端、通信通道和执行端（变电所综合自动化系统）对主要电气设备进行遥控、遥信、遥测、遥调，实现对整个供电系统的运营调度和管理。
6.供电系统的功能包括：（1）接受并分配电能的功能；（2）降压整流及通过接触网传输直流电的功能；（3）降压及动力配电的功能；（4）各级供电网络在正常、事故和灾害情况下的控制、测量、监视、计量和调整的功能；（5）安全操作连锁功能；（6）故障保护功能。
科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术
科技成果——城市轨道交通牵引供电系统制动能量回馈技术适用范围交通行业城市轨道交通运输行业现状目前我国地铁和轻轨列车刹车制动时，车载电动机转为发电机运行，由此产生的再生制动能量将首先通过直流电网被相邻列车吸收，但当列车运行密度较低或相邻车辆也处于制动工况时，这些电能被吸收利用的几率会大大减小。
为了保证牵引供电网电压的稳定和列车安全运营，无法吸收的多余能量将由列车自身携带的制动电阻或地面制动电阻通过发热的形式消耗掉，这部分能量占列车运行牵引能耗的30%左右，造成大量的电能浪费。
成果简介1、技术原理采用该技术，在城轨列车制动时，可将原本消耗到车载或地面制动电阻上的列车制动能量回馈到35kV/33kV/10kV等交流公用电网，供给交流公用电网中的其他用电设备使用，实现能量回收再利用。
同时，再生能量回馈装置能够在交流电网功率因数较低时，作为静态无功补偿（SVG）装置运行，向交流电网补偿无功功率，提高功率因数，减少无功能量损耗，降低系统运营成本。
2、关键技术（1）高可靠性和高可用性的再生能量回馈系统技术在牵引供电系统中设置单独的再生能量回馈支路，该支路与二极管牵引整流机组在电路结构和系统保护方面具备良好的兼容性，具有多级交/直流过压保护、多级过流保护、温度保护、框架保护等系统保护功能，且回馈支路和二极管牵引整流机组支路互相独立工作，保证了整个系统的高可靠性和高可用性。
（2）城市轨道交通供电系统应用的底层控制技术底层控制技术包括基于空间矢量的两电平双模式过调制技术、高效锁相及电网故障判别技术和基于多绕组变压器的载波移相技术，能更好满足供电系统的应用要求。
（3）轴向多分裂高漏抗高解耦率变压器技术通过多绕组分裂式结构，解决变压器各绕组间相互耦合的难题，便于降低回馈系统工作时注入电网的谐波，保证回馈到公用电网的能量具备很好的清洁度，同时便于实现多支路并联，以适应不同情况下功率扩展的需求。
（4）再生能量回馈装置产品技术及模块化结构技术建立稳定的产品控制平台，模块化的结构设计实现了系统容量的灵活扩展，可维护性能好。
市轨道交通供电技术 2 外部供电系统
四、谐波及其治理
3、谐波的治理
① 增加牵引整流机组的脉波数。 ② 安装滤波装置或谐波补偿装置。 ③ 谐波补偿装置。 ④ 荧光灯。
2.2 外部供电方式
一、集中供电 二、分散供电 三、混合供电 四、三种电源供电方案的比较
一、集中供电
集中供电：由城轨专用主变电所构成的供电方案。
一、集中供电
集中供电举例：
二、中压供电网络的构成形式
2、构成形式：
– 集中供电：中压网络的构成形式为树型(二叉树)结构
二、中压供电网络的构成形式
2、构成形式：
– 分散供电：中压网络的构成形式一般采用点对点的结构
20化国内国外国内国内4环网柜情况环网柜情况无环网柜有环网柜有环网柜有环网柜5设备尺寸及占设备尺寸及占用变电所面积用变电所面积较大不利于减小车站体量较小cgis利于减小车站体量较小利于减小车站体量节省土建投资较小利于减小车站体量6设备价格设备价格适中最高适中比35kv低最低7输电容量输电容量较大较大适中比10kv大较小8输电距离输电距离较长较长适中比10kv长较短9城市轨道城市轨道交通应用交通应用国内有采用国内外有采用国外有采用国内外有采用二中压供电网络的构成形式二中压供电网络的构成形式11构成原则构成原则
一、城轨供电系统对外部电源的要求
2、城轨交通供电系统对电源的要求：
⑤ 设有两座以上主变电所的应急电源系统中，在保证城 轨电动车组安全快捷地运送旅客的基本功能的前提下， 要求将下列负荷纳入应急电源系统：
保证一定运输能力的牵引负荷：一定运输能力的负荷应是指 高峰小时以下的运输能力时的负荷。
保证地铁正常运行必须的动力照明负荷：通信、信号、自动 售检票机、屏蔽门、工作照明、变电所自用电、自动扶梯。
（GB 50052-2009）对应急电源的规定： ① 独立于正常电源的发电机组。 ② 供电网络中独立于正常电源的专用的馈电线路。 ③ 蓄电池。 ④ 干电池。 城轨交通供电系统的主变电所、牵引变电所、降压变电 所，都要求能获得2路电源。
浅谈城市轨道交通GIS开关柜现场交接试验
随着我国国民经济的持续发展,城市交通日趋紧张。
城市中的空间有限,在这种情况下城市轨道交通成为解决大中城市交通拥挤的一种好方案。
随着城市轨道交通系统的快速发展,城市轨道交通中35kV开关柜采用GIS的方式越来越广泛。
在轨道交通中交接试验的好坏直接影响今后设备的运行,并能对今后运营提供有力的保障。
该文以天津地铁6号线一期供电工程为例,详细介绍了GIS开关柜的交接试验二次调试。
1 35kV开关柜试验一次试验1.1 试验程序首先进行高压柜各单体元器件(电流互感器、电压互感器、避雷器)的单体试验,等柜体组装完成后,高压柜厂家进行高压柜抽真空、充SF6气体和安装母线连接器工作,待厂家安装完母线连接器24h后,方能进行高压柜母线及断路器对地的交流耐压试验。
如果交流试验合格,则厂家再安装电压互感器和避雷器。
1.2 金属氧化物避雷器试验进行金属氧化物避雷器试验时,需厂家配备专用的试验内锥,套在避雷器顶端,方能进行现场直流参考电压及0.75Un下的泄漏电流试验。
1.2.1 测量绝缘电阻试验仪器为兆欧表。
金属氧化物避雷器的绝缘电阻值,不小于1000MΩ,与出厂试验值比较应无明显差别。
1.2.2 测量金属氧化物避雷器直流参考电压及0.75Un下的泄漏电流试验仪器为直流高压发生器。
实测值与制造厂规定值比较,变化不应大于±5%。
0.75倍直流参考电压下的泄漏电流值不应大于50μA,或符合产品技术条件的规定。
1.3 互感器试验互感器包括电流互感器和电压互感器。
(1)测量绕组的绝缘电阻:试验仪器为兆欧表。
测量电压互感器一次绕组对二次绕组及外壳、各二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻;测量电流互感器二次绕组间及其对外壳的绝缘电阻,绝缘电阻值不宜低于1000MΩ。
(2)测量互感器绕组的直流电阻:试验仪器为直流电阻测试仪。
测量电压互感器一、二次绕组的直流电阻值,与换算到同一温度下的出厂值比较,相差不宜大于10%。
二次绕组直流电阻测量值,与换算到同一温度下的出厂值比较,相差不宜大于15%。
什么是gis开关柜,GIS和AIS开关柜有什么区别
什么是gis开关柜，GIS和AIS开关柜有什么区别
gis开关柜定义
GIS是：全部或部分采用气体而不采用处于大气压下的空气作为绝缘介质的金属封闭开关设备，也称为充气柜。
GlS是由断路器、母线、隔离开关、电压互感器、电流互感器、避雷器、套管7种高压电器组合而成的高压开关柜，全称为全绝缘全封闭金属开关设备。
GIS开关柜和AlS开关柜的区别
1、结构不同
GIS在壳体结构上从分相式-三相共简式-复合化。
GIS的壳体从分相式发展到三相共简式，使GIS进一步小型化。
目前国际上已做到30OkV全三相共简化，55OkV母线三相共简化。
2、面积不同
GIS开关柜具有占地面积小、体积小，重量轻、元件全部密封不受环境干扰。
操作机构无油化，无气化，具有高度运行可靠性。
GIS采用整块运输，安装方便，周期短，安装费用较低; 检修工作量小时间短。
共箱式GIS全部采用三相机械联动，机械故障率低。
3、优越的开断性能
断路器采用新的灭弧原理为基础的自能灭弧室（自能热膨胀加上辅助压气装置的混合式结构），充分利用了电弧自身的能量。
气体绝缘全封闭组合电器，封闭的里面的电器主要有断路器、隔离开关、接地开关、母线、避雷器等等一次设备。
很多发电厂、变电站的开关站都做成的GIS,这样占地面积小，也好维护。
跟高压开关柜还是两码事。
4、损耗少、噪音低
GlS外壳上的感应磁场很小，因此涡流损耗很小，减少了电能的损耗。
弹簧机构的采用，使得操作噪音很低。
缺点：GlS存在着价格昂贵、安装及测试不便、灵活性差、检修扩建不方便的缺点。
苏州地铁采用的35KVGIS设备二次保护方案
苏州地铁采用的３５ＫＶＧＩＳ设备二次保护方案作者：罗易东来源：《中国新技术新产品》2009年第07期摘要：苏州地铁一号线供电系统的供电模式与其他城市地铁的供电系统的供电模式大体相同。
苏州地铁一号线变电所35KV系统的继电保护装置均采用微机综合保护测控单元，通过网络接口接入全所综合自动化系统，并采用多CPU或DSP结构方式，实现保护、测量、信息采集与控制、开关间的联锁与联动、通信等功能，保护功能具有独立性，不依赖网络。
各单元的保护测控装置直接安装于被保护设备开关柜的低压室内。
关键词：35KVGIS；差动保护；主保护；后备保护1 35KV供电系统继电保护的设计方案1.1 35KV供电系统的保护方案1.1.1 35KV系统继电保护配置方案苏州地铁一号线供电系统采用的是集中供电方式，两级电压制，交流供电系统采用35KV 等级电压供电，环网接线，开环运行。
35KV供电系统中性点采用小电阻接地方式。
35KV系统设置继电保护与自动装置的配置方案如下：①35KV进、出线电缆（线路差动保护、过流保护、零序电流保护）②35KV母联（限时电流速断保护、零序电流保护）1.2保护原理分析（1）线路差动保护线路纵联差动保护的动作原理是基于比较线路两侧电流的大小和相位。
因此，需在线路两侧装设电流互感器，再以辅助导线将两侧电流互感器的二次线圈同极性端子相连接。
电流继电器接在差流回路内。
两侧电流互感器之间的线路为纵差保护的保护区。
一般来讲，线路纵联差动保护分为两种类型：①环流法差动电流保护。
见图１(ａ)。
②均压法差动电流保护。
见图１(ｂ)。
环流法接线的特点是线路两侧的电流回路按同极性关系连接(由母线流向线路为正方向)。
在正常运行及外部故障时，差动回路中有环流流过。
当忽略线路电容电流时，则流经两侧电流互感器的电流相等，因此继电器中的电流为零，保护装置不动作。
均压法接线的特点是将线路两侧的电流回路按反极性关系相连接，这样在正常运行及外部故障时，差动回路中没有电流流过，因而继电器不动作。
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工程中采用 GIS 和 AIS 的投资相当，但采用 GIS 时可以使 35 kV 开关设备的可靠性提高一个档 次，并可以节约运营维护费用， GIS 是城市轨道交 通工程供电系统 35 kV 开关柜的更好选择。
收稿日期：2002-10-29
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方案投资较低），但 GIS 可以有效降低运营成本。
3 目前国内地铁 35 kV 开关柜使用情况
目前国 内 城 市 轨 道 交通工程供电系统 35(33) kV 开关柜使用情况见表 2。
43
电气化铁道
2003 年第 2 期
上海明珠一期工程中，受到当时 GIS 高昂价格 限制和设备国产化的限制，选择了 AIS。
项目 额 定 电 压/kV 最高工作电压/kV 额定短路电流/kA 母线额定电流/A
表 1 AIS 与 GIS 经济技术比较表
GIS
AIS
35
35
40.5 25、31.5
40.5 25、31.5
1 250 2 000
1 250 2 000
绝缘介质 防护等级 运输安装
SF6 气体 IP65 体积小、重量轻，易于运输安装
上海明珠线二期、莘闵线、共和新路、广州地 铁二号线、深圳地铁一期工程、南京地铁等工程， 均为 1997 年之后立项，顺应当时国产化比例的要 求和 GIS 高昂价格的限制，在工程的初步设计阶段 选用了 AIS，后来随 GIS 国产化进程的加快和价格 的大幅度降低，这些工程均采用了 GIS。有些工程 采用 GIS 后的设备价格虽然略高于概算价格，但经 过比较、调研后仍决定采用 GIS，通过设备招标， 供电系统的总投资有效控制在概算范围内。
GIS 是主要一次设备（断路器、隔离开关、母 线、电流互感器等）安装于以 SF6 气体作为绝缘介 质的密封箱体内的开关柜。SF6 气体是一种大分子 量的惰性气体，性能稳定、难于电离，热绝缘系数
作者简介：王彦利(1970-)，男，河北迁安人，中铁电气化 勘测设计研究院，工程师，天津 300250 ，电话： 02226023423。
GIS 以其优良的性能价格比，在已经投入的工
程中取得了良好的声誉，并广泛地应用在建设中的 国家和省部级重点工程。从近期上海和国内相关工 程中可以看到 GIS 的应用日趋广泛,是目前 35 kV 开关柜的发展方向。
对于先期轨道交通工程中已经采用 AIS 的城 市,在后续工程中采用 GIS 不会引起配合的困难， 理由如下：第一，目前国内轨道交通工程都贯彻了 设备采购招投标制度，即使先期工程采用 AIS，也 不能保证向后续工程供货的生产商能够中标，很可 能中标设备与先期工程不同，则设备结构、尺寸、 备品备件、专用工具均可能不同，在这一方面，采 用 AIS 和 GIS 区别不大；第二，后续工程 35 kV 开关柜与先期工程的接口包括一次和二次接口，一 次的电缆通过电缆终端与先期工程接口，AIS 与电 缆终端的连接不存在困难，二次纵差保护的配合主 要取决于 35 kV 电缆两端的电流互感器和纵差保 护继电器，而 AIS 和 GIS 均通过传统电流互感器 实现差动保护，只要使保护继电器的型号规格相同 就能够可靠动作。
GIS 是城轨交通供电系统 35 kV 开关柜的更好选择 王彦利
2003 年第 2 期
的高绝缘特性和开关柜的良好密封，可使设备 30 年不需维护。另外即使气体发生泄漏，GIS 仍能够 保证在与外界大气压相等的条件下正常工作，并且 通过压力监视，向运营人员发出报警信号，以得到 及时的处理。一些厂商在使用了更好的材料组合及 特殊的润滑剂后，使得 GIS 的操作机构也基本成为 终身免维护。GIS 为全密封结构，不受外界灰尘、 潮气、盐分、海拔、异物或小动物等的影响，满足 全天候条件运行。 2.3 GIS 与 AIS 的运行费用比较
电气化铁道
2003 年第 2 期
GIS 是城轨交通供电系统 35 kV 开关柜的更好选择
王彦利
摘要：本文结合城市轨道交通工程的实际情况，通过对空气绝缘开关柜(GIS)和气体绝缘开关柜(AIS)性能特点
的综合比较，提出轨道交通工程采用 GIS 代替 AIS 的建议。
关键词：轨道交通工程；GIS 代替 AIS；选择
单柜所占面积/m2 每所占用面积（如分间隔布置时）/m2 单柜设备价格/万元 每所设备价格/万元 相关土建投资＋设备投资／万元 运营维护费用
1.16 24 约 40 约 160 约 180 约为 AIS 的三分之一
3.6 50 约 30 约 120 约 160 约为 GIS 的三倍
综上所述可见： GIS 较 AIS 的绝缘性能好、 操作维护简单、设计施工安装方便；GIS 占用土建 面积小，可以减小变电所规模，土建配合简单，利 于缩短设计工期；两者的综合建设投资虽然 GIS 方案略高(当城市轨道交通工程为地下工程时,GIS
2.2 GIS 与 AIS 可靠性比较 35 kV 开关柜的核心部件为真空断路器，目前
国内的重要工程中一般均选用进口产品，其可靠性 较高。根据统计，35 kV 开关柜的故障约 70% 起 因于开关柜的绝缘破坏和开关柜的机械部分故障， 断路器故障概率较低。
GIS 较好地弥补了 AIS 开关柜绝缘较容易破坏 的弱点。GIS 内部充满高绝缘性能且无毒无害的 SF6 气体，且其压强与外界大气压接近，依靠气体
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小，经过拉弧击穿后能够自行恢复原介质的绝缘强 度，气体无毒无腐蚀性，对人员和设备安全。SF6 气体绝缘性能远高于空气，开关柜的相间绝缘距离 大为缩小，兼之固体绝缘技术的采用，使得开关柜 的体积大幅减小，开关柜的宽度减小至 600 mm 时 还能保持可靠的绝缘强度。
制造 GIS 采用了机械制造、钣金、焊接、密封、 查漏等多方面的先进技术，其生产商均为国际知名 的优秀企业，具有较强的科研、开发、设计、生产、 售后服务能力。GIS 生产商均掌握了均匀电场的设 计方法，开关柜内采用 C 型或 D 型母线，尽量使 柜内电场均匀，能够最大限度地减少放电现象的发 生。开关柜气室采用先进焊接技术，满足 IP65 的 防护等级，在开关柜间采用固体绝缘和插接技术， 即使在开关柜拼接时也不会降低气室的密封水平。 开关柜内的名牌断路器也是设备可靠性的一个重 要保证。在开关柜的整体理论、制造等技术上， GIS 的生产商一般都优于较小规模的 AIS 生产商。
表 2 国内各城轨线路使用 35(33) kV 开关柜情况汇总表
地铁线路名称
初步 施工
设计 设计
阶段 阶段
上海地铁一号线(地下)
GIS GIS
上海地铁二号线(地下)
GIS GIS
上海明珠一期工程(地面和高架) AIS AIS
上海明珠二期工程(地下)
AIS GIS
上海莘闵线(地面和高架)
AIS GIS
理由：第一，GIS 的技术性能比 AIS 提高了一个档
次，表现在绝缘性能、开断能力的显著提高；第二，
GIS 运营维护工作量减少，减少了运营费用，也避 免了由于维护的原因使设备发生故障的可能；第 三，GIS 设备占地面积小，减小车站规模，减少设 计难度，可以有效地节省土建投资、缩短工期。
4 GIS 的应用前景
AIS 一般每年两次小修，每次需 2 人，按每台 需 1 天计，一般一个工程范围的 35 kV 开关柜的维 修约折合 400 工天。维护人员人工费加上机械台班 费后，约 5 万元/年。
GIS 的高可靠性使得设备的故障率更低，供电
更有保障，减少甚至避免了由于 35 kV 开关柜本身 故障引起的抢修工作。GIS 设备本身可以达到基本 免维护，柜内有 SF6 气体存在，气室高标准密封， 业主无须涉及气体的操作和维护。GIS 能够比 AIS 减少三分之二的维修工作量，每年约可节约 5 万元 （不包括需要更换的零配件和材料的费用）。
空气 IP20 体积大、较重，运输安装困难
运营维护
少维护或免维护，避免由于检 需定期检修，由于检修原因可能 修原因影响设备正常运营工作 影响设备正 重量
操作简单 600 mm×1 925 mm×2 250 mm 轻
手车笨重，相对 GIS 操作不方便 1 200 mm×3 000 mm×2 600 mm 较重
城市轨道交通工程中变电所为远期无人值班， 因此首选少维护的设备，可以减少运营公司维护工 作量，同时也可以减少设备维护对运营的影响， GIS 更符合现代城市轨道交通的要求。 2.4 GIS 与 AIS 的综合比较
两种开关柜 AIS 和 GIS 的技术性能均能满足 城市轨道交通工程供电的技术要求，但也存在一定 差异，详见表 1。
35 kV 开关柜按照绝缘方式分为空气绝缘开关 柜(AIS)和气体绝缘开关柜(GIS)，两种开关柜各具 特色，工程中如何选择值得探讨。
2 AIS 与 GIS 综合经济技术条件比较
2.1 GIS 与 AIS 技术性能比较 AIS 是全部电气元器件均处在空气中，以空气
作为绝缘介质的开关柜。受空气绝缘性能的限制， 在 35 kV 的额定电压下，开关柜的相间绝缘距离约 为 300 mm，使得开关柜的体积比较大，即使采用 了一些固体绝缘技术和母线包封技术，开关柜的宽 度也不能小于 1 200 mm，柜内的一些带电裸露部 分依然容易发生放电现象。在城市轨道交通工程 中，由于空间所限，空气比较潮湿，易于受小动物 侵害，AIS 类开关柜的内部故障率较高。
5 GIS 的国产化情况
随着国内生产技术、工艺的快速发展以及与国 外合作的不断深入，上海 SIEMENS、上海泰高、 上海广电、厦门 ABB 及苏州 ALSTOM 等厂商，依 靠与国际上知名公司合资或合作，均可提供可靠的 产品及售后服务。目前，GIS 在国内已具备组装、 供货和售后服务的条件。SIEMENS、ALSTOM 和 ABB 公司在国内的合资厂已经或即将在国内工程 中供货，为 GIS 的国产化提供了可靠的保证。
上海共和新路(地面和高架)
AIS GIS
上海杨浦线(地下)