摘要:经由过程对中压C-GIS产物的成长现状和运用前景简单介绍，总结我国今朝C-GIS国产化进程中的存在的一些问题，并提出可能的解决方案。    

      1、引言  

　　随着社会、经济的不竭成长，工程建设的复杂水平的加年夜，用户对开关装备小型化、免维护、智能化的要求越来越高。中压领域尤其是在35kV电压品级，常规的以空气为尽缘介的开关柜普遍体积较年夜（柜宽不小于1200mm，体积一般不小于7m），重较重（一般不小于2t），操作坚苦，尤其不能知足在高海拔、湿润、污秽等恶劣情况条件下使用要求。在这类布景下，C-GIS越来越被引发普遍关注。  

　　柜式气体尽缘金属封锁开关装备（Cubicle Gas-Insulated Switchgear）简称为C-GIS，是高压GIS产物在中压领域的拓展。它是采用低气压的SF6气体、N2气体或夹杂气体作为开关装备的尽缘介，用真空或SF6为灭弧介，将母线、断路器、隔脱离关等中压元件集中密闭在箱体中，综合运用现代尽缘技术、开断技术、制造技术、传感技术、数字技术生产的集智能控制、庇护、监视、丈、通讯于一体的高新技术产物。具有体积小、重轻、平安性好、靠得住性高、能顺应恶劣情况条件下使用等点。  

　　近年来，气体尽缘开关装备在我国也获得了迅速地推行与运用，出格是随着我国城市电网建设和改造、轨道交通和年夜型工矿企等对开关装备提出了小型化、智能化、免维护、全工况等新的更高要求，高性能、高品的充气柜在国内的需求越来越强烈。由于传统空气尽缘开关装备受情况条件（如高海拔、湿润、盐雾、污秽、侵蚀等）的局限性，已不能知足冶金、石化、矿山和沿海地域等用户的要求；城市地铁和轻轨、高层建筑、年夜型企等场所，因占地面积、空间限制等身分，也势必选用35kV气体尽缘开关装备。35kVC-GIS产物具有广漠的运用前景，今朝国内所使用的尽年夜部门为进口产物。可是，国外产物由于电压品级、35kV电力系统中性点接地方式的差异，还不能完全知足国内用户的使用，是以必需加速国内C-GIS产物的研发、制造步伐。  

      2、35kV气体尽缘开关装备成长现状  

　　1982年西门子公司在汉诺威展览会上展出了8DA10/8DB10型配真空断路器的SF6气体尽缘开关装备。以后，国外许多制造公司纷纷效仿，各自开发了自己的产物。分歧的充气柜结构形式差异很年夜：一种是铝筒封锁式，一种是钢板封锁式。前者外形象高压SF6封锁式组合电器，后者外形象一般空气尽缘的开关柜。钢板封锁式与铝筒封锁式相比，具有较低的成本、较好的情况协调性和顺应性，更容易被用户所接受。就35kV电压品级而言，今朝泛起较多的主要有：ABB公司的ZV2、ZX2，SEIMENS公司的NXPLUS，ALOSTOM公司的WS，三菱公司的30-GX等，额定电流年夜到2500A，额定短路开断电流通常是25或31.5kA ，有个体公司到达40kA，依据额定电流年夜小，宽度尺寸通常是600mm或800mm。随着计较机技术、传感技术的不竭成长，国外C-GIS已在智能化方面取得较年夜突破，靠得住性、平安性进一步获得提高。  

　　我国柜式充气柜的研倡议步较晚，上世纪90年月，一些科研院所和部门企起头了C-GIS的研制工作，到本世纪，有更多的企加入进来，研发标的目的主要集中在35kV电压品级产物。除一些合资企直接引进母公司技术组装生产外，年夜部门C-GIS生产厂家都是采用引进技术生产，还没法掌握其焦点技术。今朝只有以西安高压电器研究所为代表的少数单元自立研发，完成了型式实验，有个体生产厂家经由过程了产物鉴定。国内产物设计参数一般额定电流为1250A，额定短路开断电流为25kA ，宽度尺寸通常是800mm。国内产物设计中年夜采用进步前辈技术，产物的技术水平基本到达了同类产物进步前辈水平。可是，由于制造工艺等缘由，年夜部门生产厂家仍是停留在生产试探阶段，还没法向用户提供满意的产物。 

      3、35kV气体尽缘开关装备国产化进程中存在问题 

　　由于充气柜市场的“蛋糕”十分诱人，国内企纷纷加进到充气柜的研发中来，希看经由过程35kV气体尽缘开关装备的产物研制来调整企产物结构。或引进产物，或是合作生产，或是自己研制。35kVC-GIS产物既分歧于高压GIS，也分歧于常规空气尽缘的开关柜，开举事度年夜、周期长、需要花费年夜的人力、物力和财力，国产化的进程速度缓慢。不管采用何种方式，企都必需要有明确自身定位，都必需要认真思虑一些问题，有益于削减35kV气体尽缘开关装备国产化进程中的失误。 

      1．慎重选择产物结构形式。 

　　C-GIS产物都接纳了简化的一次主接线方式，从母线毗连技术来分，年夜致有两种结构形式：一种是气体尽缘母线，安装时必需在现场充气；另外一种为固体尽缘母线，今朝一般都采用了插接式母线技术，哄骗界面尽缘来实现柜与柜之间主母线的连通，现场不需要充气。 

　　两种方式各有错误谬误：种方式由于现场触及到气体处置，需要门的抽真空、充气装备，给安装带来未便，同时也受安装情况的限制，有可能致使灰尘、导电微粒等杂进进气室中，影响开关装备的尽缘性能；第二种方式虽避免了上述问题，但也带来新问题。界面尽缘只要配合切确（一般要保证0.2MPa的接触压力），持久运行应当是很靠得住的，可是，运用到35kV柜与柜之间的毗连上来，似乎显得不成靠。众所周知，开关装备箱体体的焊接肯定存在一定的变形，对于3mm或4mm不锈钢板的焊接，变形比普通碳钢板年夜，变形的存在影响了柜间毗连的尺寸精度；开关柜的安装地平也存在误差（一般技术条件划定为小于1mm/m，现实建造的地平还达不到这个要求）；两种身分的综合作用没法有用保证界面尽缘的平均性、靠得住性，界面接触的不平均还会加速硅橡胶的老化。有些产物也曾做了一些防范措施如预制开关柜安装地基，减小安装地平误差对尽缘的影响，但效果其实不理想。笔者曾屡次碰着由于制造误差、安装误差致使气体尽缘开关装备界面尽缘破坏的现象。 

　　主母线的毗连型式决议了C-GIS的整体结构，制造企在产物开发之前要慎重选择。若何扬长避短，设计出用户满意的产物。 

      2．重视C-GIS产物设计中的电场散布。 

　　35kV气体尽缘开关装备中凡是使用低压力的SF6气体为尽缘介。SF6气体尽缘主要使用的是略不平均电场，电场的不平均水平对SF6气体击穿电压的影响较年夜，是以，在尽缘结构设计时要接纳各类措施避免电场不平均的负面影响。 

　　SF6气体中尽缘结构设计凡是采用经验公式估算、理论分析计较与实验相连系的方式。尤其要重视实验，经由过程实验，不竭批改电场散布，到达理想的尽缘效果。尽缘结构设计要出格注重以下几个方面： 

      （1）单纯拉年夜电极之间的间隙距离，提高的击穿电压值有限。随着电极距离的拉年夜，电场不平均水平 也增加，击穿电压的增加越来越慢。更重要的是若何改善气室内电场散布。 

      （2）充实阐扬固体尽缘介的势，有用减小尽缘结构的尺寸。由于固体尽缘介击穿强度比SF6气体高，设计时应使固体介承受较高电场强度，而气体和固体尽缘概况承受较低的电场强度。可以采用内置屏障电极，改变场强散布的法子来实现。  

     （3）出格注重三重物资接触点的作用。固体尽缘、电极、气体三者交壤部位，由于介电常数的分歧，容易引发介电常数小的一侧电场强度升高，成长为沿面闪络。电极与固体尽缘接触部位，容易形成楔形气隙，致使局部场强升高。三重点部门尽缘结构设计中，固体尽缘概况外形设计要合理，尽使局部电场强度升高工钱控制在门设计的凹坑内，电极外形与加工光洁度也要批改。 

      3. 出格关注C-GIS产物制造工艺。 

　　制造工艺是影响C-GIS产物的与水平的重要的方面，国内产物与国外产物的差距也主要体现在工艺上。是以在产物的开发决议计划时，就必需斟酌配套的工艺。C-GIS产物中，必需斟酌的工艺有：  

     （1）箱体的焊接工艺。 

　　C-GIS产物箱体的焊接是影响产物和生产效率的关头工序，焊接既要保证箱体的强度和精度，又要保证气密性。国内一般采用的是氩弧焊或气体庇护焊，由于不锈钢板传热很快，即使是在焊接夹具中完玉成部焊接，总存在焊接变形，焊接变形的存在对密封概况、装配调试发生晦气的影响，焊接的气密性也得不到有用保证。国外企年夜多接纳了更为进步前辈的激光焊接方式。激光焊接方式有益于减小焊接变形，下降工钱身分酿成的焊接缺陷，适合规模化生产。可是，激光焊接对箱体的结构形式、不锈钢板材下料精度、焊接夹具设计提出了更高要求。C-GIS产物国产化进程中，国内企应更多地加以关注。 

      （2）产物的加工、装配工艺。 

　　首先要建立严酷的加工工艺。电极的概况外形和光洁度、箱体的焊渣、概况划伤与加工部件的毛刺、尖角对气体的尽缘特征影响很年夜，密封面的加工精度和概况光洁度对密封的靠得住性影响较年夜，操念头构零部件的加工也直接影响操念头构的稳定性、靠得住性。只有建立严酷的加工工艺流程，才能真正保证产物的。 

　　其次，要建立严酷的装配工艺。C-GIS产物装配的总的要求是：洁净的情况、规范的操作。洁净的情况要求装配场所密闭，实现温度、湿度、气压可调，实行防尘经管；规范的操作要求装配的每一个环节按工艺要求进行，如零部件装配前的清洗、干燥、寄存，润滑脂、导电脂、密封脂的使用，分歧作用的螺栓的紧固力矩等，都必需按划定要求进行。这样，才能真正保证产物。 

      （3）产物的检测工艺，尤其是泄漏率的检测。 

　　C-GIS的装配是一个复杂的进程，必需在装配的每个环节设置检测手段，确保装配后产物，削减返工，尤其是对箱体等半制品的进程检漏。焊接箱体的检漏凡是采用的方式有水浸法、涂抹番笕泡等方式，但这些方式没法定性检测出漏气的水平，对半制品也难于作出及格与否的判定。今朝比力好的方式是采用氦谱检漏的方式，哄骗对氦气很是敏感的传感器的传感，定性定检测漏气情况，以便实时接纳纠正措施。检测判定的数据可以由产物的年漏气率反推得出。

      4. 尽快完成C-GIS产物的系列化、智能化。 

　　今朝，国内C-GIS运用还不普遍，所使用的基本上是进口产物，究其缘由，一方面进口产物价格太高，影响了C-GIS产物的推行使用，另外一方面，C-GIS产物的智能化水平不高、配套件不全也严重影响了用户使用的积极性。 

　　从国外公司的气体尽缘开关装备来看，已形成分歧电流规格、分歧电压品级的系列产物。但今朝国内的C-GIS产物还很不完善。从电流来看，一般只做到1600A，其他电压品级的产物更少，与用户的使用要求还有一定差距。是以从产物推行的角度动身，应当化年夜力气来抓产物的系列化。除所采用的尽缘气体介分歧外，12kV、24kV产物结构形式应当与35kV产物有较年夜的区分。 

　　C-GIS产物的智能化方案要适适用户现实使用要求。C-GIS分歧于空气尽缘柜，看不见、摸不着，用户从电力装备运行的平安性动身，提出了对C-GIS产物实施密度监测、异常温升监测、智能操作与控制等要求。可以先从这些着手，慢慢成长对开关的特征参数、对尽缘件的局部放电、对故障电弧等方面的监测，真正实施由“定期维修”向“状态维修”的转变。 

　　C-GIS产物的系列化、智能化工作不是单个企所能完成的，必需依靠行的带动，解决一些实其实在存在的一些难题，才能使C-GIS产物的系列化、智能化到达新的水平。需要配合解决的问题有： 

      （1）年夜配套件的研发与工化。如适合充气柜使用的常规电磁式CT、PT；电流、电压传感器、插接式避雷器、插拔式电缆甲等； 
      （2）高靠得住、长寿命真空灭弧室的研制； 
      （3）年夜电流产物的散热方式； 
      （4）焊缝的在线跟踪监测与焊缝的离线检测；  
      （5）各类智能化装配如气体密度在线监测、局放在线监测、温升在线监测等。 
 
      4、竣事语
 
　　随着常识的更新和技术的前进，国内制造企对C-GIS产物熟悉会越来越深，国内用户对C-GIS产物的领会也会越来越多。在增强C-GIS产物的设计、制造工艺、检测技术后，C-GIS产物的水平一定会获得较着提高，产物的系列化、智能化将使充气柜能适合更多用户的使用。国内C-GIS的制造也势必跨进进步前辈水平行列。 

      主要参考文献 

     （1）电工尽缘手册机械工出书社 1990年 
     （2）中压开关装备尽缘方式的技术动向西安高压电器研究所 1998年7月 
     （3）12-40.5kVC-GIS的设计及其运用王平 2001年10月南京