HGIS开关

HGIS

HGIS（Hybrid Gas Insulated Switchgear)是一种介于GIS和AIS之间的新型高压开

关设备。HGIS的结构与GIS基本相同，但它不包括母线设备。其优点是母线不装于SF6

气室，是外露的，因而接线清晰、简洁、紧凑，安装及维护检修方便，运行可靠性高。

随着电网规模的不断扩大，超高压变电站大量增加。由于环境和占地的压力，我

国超高压500kV变电站的主设备的选型就非常重要。目前，我国500kV超高压开关主

要有两大类：气体绝缘金属全封闭开关设备GIS和常规敞开式开关设备AIS。GIS具有

占地少，运行可靠性高，抗污秽及抗震能力强等特点，但其价格昂贵，故障后短时间

难以修复且扩建困难。AIS比GIS价格便宜，但占地面积很大且带电部分外露较多，

限制了在变电站面积狭小且环境条件恶劣的地方应用。

HGIS

高压开关设备一般为空气绝缘开关设备（AIS）、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）。20

世纪90年代后期，世界上出现了一种紧凑型组合式高压开关设备。这种设备综合了敞开式和封闭

式开关设备的优势。它将高压元件高度集成，使高压开关设备更加紧凑。目前多数人称其为HGI

S，即“半GIS（Half GIS）”，这与敞开式开关设备相比，把断路器、隔离/接地开关、CT、PT、

避雷器等集成为一个模块，大大节省了占地面积，提高了设备可靠性；与GIS设备相比，省略了

封闭式母线，大大节省了费用。欧洲当时正处于20世纪50年代和60年代老变电站改造期间，

用此设备可节省费用和减少占地面积。因此，欧洲几大公司竟相开发此种产品。包括ABB的PA

SS型、三菱的MITS型、西门子的HIS型、Alstom的GIM型等。随着HGIS设备使用的升温，

我国高压开关制造厂家也应更多关注这种设备，以满足电力部门要求缩小占地面积又节省投资的

要求。

近年，在某些地方受限制不能选用AIS、投资又较紧张不能选用GIS的电站，推广使用HGI

S更适合中国国情，能给使用维护带来更多的方便和实惠。HGIS推动组合电器的技术进步迈上新

台阶。

HGIS领引高压组合电器的新时代

HGIS 是将断路器、隔离/接地开关、电流/电压互感器等输变电所需元件密封在由气

体绝缘的金属外壳内的一种新型的高压组合电器。它汲取了GIS绝缘、密封件多、安装维护

工作量大等问题，采用一系列相关领域的高新技术，其产品特点是：结构紧凑、灵活机动、

占地面积小、安装方便、运行可靠、免维护。HGIS将代替常规瓷柱式AIS高压电器成为今

后高压电器的主流产品已经在行内形成广泛的共识。

1、HGIS组合电器的优势

（1）HGIS具有较高的技术经济指标，在使用性能方面具有与GIS相近的可靠性和维护

的简便性；在经济上可使用户受益。

以550kV 3/2CB接线一串、GIS、AIS相比，它的产品价格比GIS省53%，为AIS

的1.5倍。计入地皮费、土方开挖费后，开关站总投资估计比用GIS省45%-50%，比用AIS

贵约30%左右，见表五。

表 五

AIS GIS

开关站占地面积 A1 B1=0.15A1 C1=0.46A1

开关设备投资 A2 B2=3.2A2

C2=0.47B2

计入地价后开关站投资估计 A3 B3=2.8A3

对环境污秽的适应性 差 好 好

运行可靠性 较低 高 最高

A1、B1、C1的原始数据:

A1=160m x 17.15m=2744m, BI=25m x 15.6m=390m,

22

C3=0.5-0.55B3

C3=1.30A3

C2=1.5A2

CI=73.4m x 17.15m=1260m

2

（2）由于采用在制造厂预制式整体组装调试、模块化整体运输和现场施工安装，故施

工安装简单、方便。设备只需在现场进行简单连接即可。同时减少了变电站支架、钢材需用

量。又由于基础小，工程量少，混凝土用量少，大大减少了基础工作和费用开支。

（3）一次设备和二次设备完整成套。二次设备趋于智能化、数字化和微机化为变电站

的数字化建设奠定了很好的平台。如ABB公司最初推出的PASS就属智能化开关设备。

（4）故障处理快捷。GIS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SF气体的密封罐体内中,集成度很高。然而由于集成度过高，也会带来不利的因素。一

6

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HGI

S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SF密封舱中，每一相有独立的

6

外壳，其可靠性和灵活性较高。与GIS不同，对HGIS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。

2、HGIS组合电器与AIS和GIS相比，见表六。

表 六

项目 GIS变电站 HGIS/ PASS AIS变电站

占地面积 最 小 较 小 最 大

维护工作量 最 小 最 小 最 大

土建基础工作量 最 大 最 小 较 小

对地质的要求 最 高 较 小 较 高

可靠性 较 高 最 高 不 高

施工难度 最 大 最 小 较 大

施工时间 最 长 最 小 较 长

检修难度 最 大 最 小 较 大

投资成本 最 大 较 小 最 小

运行成本 较 小 较 小 较 大

HGIS劣势主要体现为占地面积较GIS大，这主要是由于母线外露所致，但是如果母线

封闭，那就成为实际意义的GIS产品了。中电新源已经开发出DCB型GIS产品，这种GIS产

品将推动组合电器产品新一轮技术进步。

目前中电新源与南自、南瑞等电力自动化厂家合作已经开发出多种数字化的高压HGIS产

品，并在国内多个变电站投入使用。数字化HGIS设备已经在国内逐步推广使用，它是带动

智能电网发展的基础，国家相关部门已经把数字化HGIS电网设备的发展例为带动经济发展

的重要因素之一。

该类产品厂家主要为国外公司，主要为ABB（PASS） 、西门子（HIS）、三菱（MITS）、

东芝（GID）、 阿海法（GIM）等，主要生产 750KV、500KV、330KV 等高电压HGIS。110KV

HGIS制造商：主要是ABB （PASS）、西门子（HIS）。但是国外进口产品的价格和服务不能

满足中国市场的需求，以ABB公司产品为例说明此类情况：1、ABB公司生产PASS的工厂在意

大利，当地材料成本和人力资源成本远高于中国，再者由于运输费用连年递增目前已经接近

价格的7%，因此，进口产品的价格过于昂贵，比在中国生产同样品质的产品，估计其成本

会高出30-40%；2、由于运输和报关总计时间一般为45天，生产周期一般为3个月，加上1

5天的国内运输周转和调试时间，使得ABB公司的PASS一般供货周期为不少于5个月，时间

长于国内3个月的定货周期；3、国内至今没有PASS的零件供应商，一旦有个别零件需要更

换就必须从意大利进口，需要运输和报关的时间，就是空运一般也需要至少10天时间，这

让很多国内客户不能接受，国内用户一般要求厂家在24内处理好一般故障。同时由于电力

行业是国家的战略性行业，国产产品的使用占比必将提高，这些都将提高公司产品的竞争力。

表七 主要电力设备生产周期情况

产品 550KV 220KV~110 KV

开关设备 4-6个月 3个月左右

GIS产品完全代替传统空气绝缘设备存在以下困难：

一是GIS产品由于封闭母线的存在，不能实现完全的工厂化制造，GIS产品需要在变电

站现场进行密封，除潮，抽真空，充气，机构的组装调试等诸多的工作，实际上是现场制造

出来的设备，其生产质量受到现场环境的严重影响，品质绝对无法和在净化车间生产出来的

高压产品相齐并论；

二是GIS产品综合价格远高于HGIS产品，使得从投资的角度也是不可性的。而HGIS产

品的综合价格基本上和传统气体绝缘设备持平，而性能价格比大为提高；

三是GIS产品由于设计理念方面的原因，无法实现现场设备的故障快速更换，一旦其中

一个间隔出现故障多台相临设备必须同时停电退出运行，而这样的情况在正常的电力系统中

是相当困难的一件事，这会直接影响电力系统的安全可靠运行；

四是只有在环境要求不能有带电母线外露的变电站，才不得不使用GIS,同时GIS主要

以小型化,占地少,免维护为追求目标,但价格昂贵,更适合大城市中心区变电站的建设。

正如我们上面提到的，HGIS由于其一系列的优点，弥补了GIS产品的不足，同时由于

敞开式变电站有向HGIS站转换的趋势，GIS站也有简化向HGIS的倾向，预计从“十一五”

开始，HGIS的使用量将逐步增加。国家电网公司2006年第一批集中规模采购招标项目，50

0kVGIS有12间隔，而HGIS有18间隔，也表明了电网用户选用HGIS的趋势，因此GIS对H

GIS替代性较小，反而HGIS对GIS替代性较大。

同时在技术替代方面，随着我国电力行业整体水平的不断提高，用户对高压开关设备的

技术要求、环保要求、安全质量要求的日益提高，公司的技术和产品存在一定被替代的威胁。

未来的高压HGIS将朝着更加安全、环保的路线走，包括进一步开发真空开断技术，氮气或

者混合气体做绝缘介质等，目前部分此类电器已经挂网运行。

HGIS作为组合电器的重要产品之一，由于其技术经济等优势，对传统的AIS产品替代

作用明显。HGIS在与GIS的竞争中，优势一是体现在城乡电网改造、地方资金较为紧张等

环节；二是体现在110~220KV等级市场，未来价格竞争较为明显，HGIS大可凭借其价格优

势；三是体现在其向超高压、特高压渗透的能力，目前550kVGIS(HGIS)约占20%，由于敞开

式变电站有向HGIS站转换的趋势，GIS站也有简化向HGIS的倾向，预计从“十一五”开始，

HGIS的使用量将逐步增加。

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最 大

较 小

最 小

运行成本

较 小

较 小

较 大

HGIS劣势主要体现为占地面积较GIS大，这主要是由于母线外露所致，但是如果母线

封闭，那就成为实际意义的GIS产品了。中电新源已经开发出DCB型GIS产品，这种GIS产

品将推动组合电器产品新一轮技术进步。

目前中电新源与南自、南瑞等电力自动化厂家合作已经开发出多种数字化的高压HGIS产

品，并在国内多个变电站投入使用。数字化HGIS设备已经在国内逐步推广使用，它是带动

智能电网发展的基础，国家相关部门已经把数字化HGIS电网设备的发展例为带动经济发展

的重要因素之一。

该类产品厂家主要为国外公司，主要为ABB（PASS） 、西门子（HIS）、三菱（MITS）、

东芝（GID）、 阿海法（GIM）等，主要生产 750KV、500KV、330KV 等高电压HGIS。110KV

HGIS制造商：主要是ABB （PASS）、西门子（HIS）。但是国外进口产品的价格和服务不能

满足中国市场的需求，以ABB公司产品为例说明此类情况：1、ABB公司生产PASS的工厂在意

大利，当地材料成本和人力资源成本远高于中国，再者由于运输费用连年递增目前已经接近

价格的7%，因此，进口产品的价格过于昂贵，比在中国生产同样品质的产品，估计其成本

会高出30-40%；2、由于运输和报关总计时间一般为45天，生产周期一般为3个月，加上1

5天的国内运输周转和调试时间，使得ABB公司的PASS一般供货周期为不少于5个月，时间

长于国内3个月的定货周期；3、国内至今没有PASS的零件供应商，一旦有个别零件需要更

换就必须从意大利进口，需要运输和报关的时间，就是空运一般也需要至少10天时间，这

让很多国内客户不能接受，国内用户一般要求厂家在24内处理好一般故障。同时由于电力

行业是国家的战略性行业，国产产品的使用占比必将提高，这些都将提高公司产品的竞争力。

表七 主要电力设备生产周期情况

产品 550KV 220KV~110 KV

开关设备 4-6个月 3个月左右

GIS产品完全代替传统空气绝缘设备存在以下困难：

一是GIS产品由于封闭母线的存在，不能实现完全的工厂化制造，GIS产品需要在变电

站现场进行密封，除潮，抽真空，充气，机构的组装调试等诸多的工作，实际上是现场制造

出来的设备，其生产质量受到现场环境的严重影响，品质绝对无法和在净化车间生产出来的

高压产品相齐并论；

二是GIS产品综合价格远高于HGIS产品，使得从投资的角度也是不可性的。而HGIS产

品的综合价格基本上和传统气体绝缘设备持平，而性能价格比大为提高；

三是GIS产品由于设计理念方面的原因，无法实现现场设备的故障快速更换，一旦其中

一个间隔出现故障多台相临设备必须同时停电退出运行，而这样的情况在正常的电力系统中

是相当困难的一件事，这会直接影响电力系统的安全可靠运行；

四是只有在环境要求不能有带电母线外露的变电站，才不得不使用GIS,同时GIS主要

以小型化,占地少,免维护为追求目标,但价格昂贵,更适合大城市中心区变电站的建设。

正如我们上面提到的，HGIS由于其一系列的优点，弥补了GIS产品的不足，同时由于

敞开式变电站有向HGIS站转换的趋势，GIS站也有简化向HGIS的倾向，预计从“十一五”

开始，HGIS的使用量将逐步增加。国家电网公司2006年第一批集中规模采购招标项目，50

0kVGIS有12间隔，而HGIS有18间隔，也表明了电网用户选用HGIS的趋势，因此GIS对H

GIS替代性较小，反而HGIS对GIS替代性较大。

同时在技术替代方面，随着我国电力行业整体水平的不断提高，用户对高压开关设备的

技术要求、环保要求、安全质量要求的日益提高，公司的技术和产品存在一定被替代的威胁。

未来的高压HGIS将朝着更加安全、环保的路线走，包括进一步开发真空开断技术，氮气或

者混合气体做绝缘介质等，目前部分此类电器已经挂网运行。

HGIS作为组合电器的重要产品之一，由于其技术经济等优势，对传统的AIS产品替代

作用明显。HGIS在与GIS的竞争中，优势一是体现在城乡电网改造、地方资金较为紧张等

环节；二是体现在110~220KV等级市场，未来价格竞争较为明显，HGIS大可凭借其价格优

势；三是体现在其向超高压、特高压渗透的能力，目前550kVGIS(HGIS)约占20%，由于敞开

式变电站有向HGIS站转换的趋势，GIS站也有简化向HGIS的倾向，预计从“十一五”开始，

HGIS的使用量将逐步增加。