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[摘 要]本文介绍了40.5kV气体绝缘封闭式开关设备（简称C-GIS）的基本特点，产品优势，内部结构和功能，以及在变电站的实际应用情况。
[关键词]40.5kV气体绝缘封闭式开关设备（简称C-GIS）、真空断路器、三工位隔离开关、变电站
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0185-01
引言
近年来，随着社会经济建设的快速发展，各类工程建设的复杂程度逐渐加大，开关设备小型化、智能化、免维护的产品越来越受到社会的青睐。国内外各开关制造厂纷纷大力发展C-GIS设备，俗称“充气柜”。C-GIS是将真空断路器、三工位隔离开关、母线和互感器等高压元件分别安装在上下隔离室内，隔离室内充以SF6气体作为绝缘介质，大大缩小了柜体的外型尺寸，从而实现柜体的小型化和运行可靠性。
1.气体绝缘封闭式开关柜的基本特点：
（1）模块化设计：将相同的高压元件组成若干标准模块，通过模块组合可以满足各种单、双母线接线要求，可根据要求进行扩展且不涉及SF6气体的任何操作。同时，相同规格的零部件互换性强、便于维修。
（2）高压元件密闭于各自独立的SF6气室中，额定充气压力0.05Mpa，最低运行压力0.03 Mpa，SF6气室材质为不锈钢采用激光自动焊接而成，可开启的不锈钢气室盖板为凹槽式结构，镶长效密封胶圈密封。气体年泄漏率<0.2%，气密性可保持40年不补气。全寿命周期为40年，实现产品免维护，但又具备可维护的性能。
（3）采用三工位隔离开关，实现分、合、接地三种功能，结构紧凑，实现了一机多能。
（4）电缆采用T形电缆插头或一字电缆插头连接，适用多根电缆进、出线。
（5）一体化真空断路器具有高机械与电气寿命，免维护等特性。
（6）具有独特的符合我国电力系统必备的五防强制性机械联锁与运行状态显示功能。
（7）智能化二次系统，控制和保护单元本身执行所有开关操作，并可显示所有设备的运行状态和测量，确保实时监控，减少了维护成本，增强了系统的可靠性。
2.开关柜的优势：
（1）安全性。柜体防护等级为IP67，密封好防止柜内气体的泄露和吸湿。各自独立功能的任一单元小室发生故障时，仍可确保系统安全运行。当发生燃弧时，柜内部设有自动释压功能，能确保操作者的安全。
（2）经济性。气体绝缘封闭式开关柜采用低压力气体绝缘，利用SF6、N2替代空气绝缘，各单元设置在柜内，充入压力为0.05Mpa SF6气体，从而节省了柜体空间。该柜体在工厂整体组装后运达现场，可明显地减少了现场安装的工作量，同时具有简单的设计理念，使产品结构紧凑，体积小；节省占地面积；节省土建投资。性价比显著。
（3）适用性。气体绝缘封闭式开关柜主回路的导电部分密封于SF6气体中，对外界环境的适应性强，不受外界环境条件变化的影响，可使用在环境恶劣的场所。
3.开关柜的内部结构及功能
气体绝缘封闭式开关柜由西门子公司1982年率先推出，以后各公司纷纷效仿，近年来，国内外企业加大了对气体绝缘封闭式开关柜的开发力度，一代又一代的新产品不断的涌现。国内许多企业也研制出创新的产品。该产品为板式气体绝缘开关柜结构，上下两个气室设计，上气室安装三工位隔离开关，下气室安装真空断路器。母线、三工位隔离开关和真空断路器“上中下”布置。内充SF6气体，压力为0.05Mpa。
柜内过压导致释放的压力，可有效地从压力释放通道排出：
1、当发生很罕见的内部电弧故障时，相应压力释放盘将会打开：
1）对于断路器室，相应的压力释放盘打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
2）对于母线室，相应的压力释放盘打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
3）如电缆室发生内部电弧故障，则压力释放板打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
母线采用插入式单相固体绝缘母线，母线带外屏蔽层，母线连接采用硅橡胶绝缘的十字连接套和端头T形连接套。当母线需要扩展或调整时，不会涉及有关SF6气体的任何操作。
断路器采用具有高开断性能、寿命长、维护少的小型化真空断路器，断路器的三相极柱垂直放置于断路器室中，断路器的操作机构至于气室外，便于维修，与其极柱通过动密封套管连接。
三工位隔离开关为旋转式电动驱动设计，实现隔离、接地组合成一体功能，开关本体安装于母线室（绝缘气室）中，其操作机构安装于气室外的低压室中，便于对其状态的监视与操作。母线绝缘子和电缆联接头均配有高压带电显示装置用传感器，随时可监视柜体带电情况。柜内配环氧树脂浇注穿芯式电磁型电流互感器，插拔式电磁型电压互感器，便于安装于更换。
上下仪表室内配置智能型控制/保护单元，该单元综合了保护、控制、测量、开关位置指示、故障报警、通讯等功能，通过通讯接口或光缆，智能控制及保护单元可与上级自动监控系统进行通讯。
4.开关柜的应用
随着国民经济的发展，修建地铁已经是各大城市发展趋势之一。而沈高根据我国电网的特殊性研制生产的高品质产品XGN55-40.5型气体绝缘封闭式开关柜凭借其特有的特点与结构优势占领了这一市场。先后在南京地铁、深圳地铁、重庆地铁、沈阳地铁等多个城市的地铁项目投入运行。到目前为止该设备运行情况良好，运行单位人员经过专业技术人员的培训与指导，对该设备的调试/运行、维护与检修也积累了一定的工作经驗。
5.结束语
目前，无锡地铁、大连地铁正在修建过程中，其变电站设备同样采用了气体绝缘封闭式开关柜。该设备的出现，引领了中压开关设备的一个发展方向，在相关的领域得到了广泛的应用。在日益关注环保的今天，气体绝缘封闭式开关设备在结构设计上需做进一步的改进取施，减少SF6气体的泄露与排放量。朝着非SF6气体绝缘，用N2压缩空气等作为气体绝缘介质，实现气体绝缘开关柜无SF6化。随着知识的更新和科技的进步，气体绝缘开关设备势必向高可靠性、免维护、智能化、低成本、模块化、环保型趋势发展。
[关键词]40.5kV气体绝缘封闭式开关设备（简称C-GIS）、真空断路器、三工位隔离开关、变电站
中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0185-01
引言
近年来，随着社会经济建设的快速发展，各类工程建设的复杂程度逐渐加大，开关设备小型化、智能化、免维护的产品越来越受到社会的青睐。国内外各开关制造厂纷纷大力发展C-GIS设备，俗称“充气柜”。C-GIS是将真空断路器、三工位隔离开关、母线和互感器等高压元件分别安装在上下隔离室内，隔离室内充以SF6气体作为绝缘介质，大大缩小了柜体的外型尺寸，从而实现柜体的小型化和运行可靠性。
1.气体绝缘封闭式开关柜的基本特点：
（1）模块化设计：将相同的高压元件组成若干标准模块，通过模块组合可以满足各种单、双母线接线要求，可根据要求进行扩展且不涉及SF6气体的任何操作。同时，相同规格的零部件互换性强、便于维修。
（2）高压元件密闭于各自独立的SF6气室中，额定充气压力0.05Mpa，最低运行压力0.03 Mpa，SF6气室材质为不锈钢采用激光自动焊接而成，可开启的不锈钢气室盖板为凹槽式结构，镶长效密封胶圈密封。气体年泄漏率<0.2%，气密性可保持40年不补气。全寿命周期为40年，实现产品免维护，但又具备可维护的性能。
（3）采用三工位隔离开关，实现分、合、接地三种功能，结构紧凑，实现了一机多能。
（4）电缆采用T形电缆插头或一字电缆插头连接，适用多根电缆进、出线。
（5）一体化真空断路器具有高机械与电气寿命，免维护等特性。
（6）具有独特的符合我国电力系统必备的五防强制性机械联锁与运行状态显示功能。
（7）智能化二次系统，控制和保护单元本身执行所有开关操作，并可显示所有设备的运行状态和测量，确保实时监控，减少了维护成本，增强了系统的可靠性。
2.开关柜的优势：
（1）安全性。柜体防护等级为IP67，密封好防止柜内气体的泄露和吸湿。各自独立功能的任一单元小室发生故障时，仍可确保系统安全运行。当发生燃弧时，柜内部设有自动释压功能，能确保操作者的安全。
（2）经济性。气体绝缘封闭式开关柜采用低压力气体绝缘，利用SF6、N2替代空气绝缘，各单元设置在柜内，充入压力为0.05Mpa SF6气体，从而节省了柜体空间。该柜体在工厂整体组装后运达现场，可明显地减少了现场安装的工作量，同时具有简单的设计理念，使产品结构紧凑，体积小；节省占地面积；节省土建投资。性价比显著。
（3）适用性。气体绝缘封闭式开关柜主回路的导电部分密封于SF6气体中，对外界环境的适应性强，不受外界环境条件变化的影响，可使用在环境恶劣的场所。
3.开关柜的内部结构及功能
气体绝缘封闭式开关柜由西门子公司1982年率先推出，以后各公司纷纷效仿，近年来，国内外企业加大了对气体绝缘封闭式开关柜的开发力度，一代又一代的新产品不断的涌现。国内许多企业也研制出创新的产品。该产品为板式气体绝缘开关柜结构，上下两个气室设计，上气室安装三工位隔离开关，下气室安装真空断路器。母线、三工位隔离开关和真空断路器“上中下”布置。内充SF6气体，压力为0.05Mpa。
柜内过压导致释放的压力，可有效地从压力释放通道排出：
1、当发生很罕见的内部电弧故障时，相应压力释放盘将会打开：
1）对于断路器室，相应的压力释放盘打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
2）对于母线室，相应的压力释放盘打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
3）如电缆室发生内部电弧故障，则压力释放板打开。压力气体进入压力释放通道，并通过通道导出。
母线采用插入式单相固体绝缘母线，母线带外屏蔽层，母线连接采用硅橡胶绝缘的十字连接套和端头T形连接套。当母线需要扩展或调整时，不会涉及有关SF6气体的任何操作。
断路器采用具有高开断性能、寿命长、维护少的小型化真空断路器，断路器的三相极柱垂直放置于断路器室中，断路器的操作机构至于气室外，便于维修，与其极柱通过动密封套管连接。
三工位隔离开关为旋转式电动驱动设计，实现隔离、接地组合成一体功能，开关本体安装于母线室（绝缘气室）中，其操作机构安装于气室外的低压室中，便于对其状态的监视与操作。母线绝缘子和电缆联接头均配有高压带电显示装置用传感器，随时可监视柜体带电情况。柜内配环氧树脂浇注穿芯式电磁型电流互感器，插拔式电磁型电压互感器，便于安装于更换。
上下仪表室内配置智能型控制/保护单元，该单元综合了保护、控制、测量、开关位置指示、故障报警、通讯等功能，通过通讯接口或光缆，智能控制及保护单元可与上级自动监控系统进行通讯。
4.开关柜的应用
随着国民经济的发展，修建地铁已经是各大城市发展趋势之一。而沈高根据我国电网的特殊性研制生产的高品质产品XGN55-40.5型气体绝缘封闭式开关柜凭借其特有的特点与结构优势占领了这一市场。先后在南京地铁、深圳地铁、重庆地铁、沈阳地铁等多个城市的地铁项目投入运行。到目前为止该设备运行情况良好，运行单位人员经过专业技术人员的培训与指导，对该设备的调试/运行、维护与检修也积累了一定的工作经驗。
5.结束语
目前，无锡地铁、大连地铁正在修建过程中，其变电站设备同样采用了气体绝缘封闭式开关柜。该设备的出现，引领了中压开关设备的一个发展方向，在相关的领域得到了广泛的应用。在日益关注环保的今天，气体绝缘封闭式开关设备在结构设计上需做进一步的改进取施，减少SF6气体的泄露与排放量。朝着非SF6气体绝缘，用N2压缩空气等作为气体绝缘介质，实现气体绝缘开关柜无SF6化。随着知识的更新和科技的进步，气体绝缘开关设备势必向高可靠性、免维护、智能化、低成本、模块化、环保型趋势发展。