周世磊

（大连电力电器集团有限公司 116031）

摘要：随着人类科学科学技术的不断提高，对于和人们日常生活用电密切相关的开关设备——气体绝缘开关设备在我国迅速的推广应用，但是传统的气体绝缘开发设备会受到腐蚀、污秽、高海拔等环境条件的限制，有着很强的局限性，其很多功能不能满足人们的免维护、智能化、小型化需求。为了解决这些问题，满足人们的要求，科学家们开发了气体绝缘金属封闭开关设备，简称GIS，本文将对GIS的应用和发展进行简单的分析。

关键词：气体绝缘开关站；应用

引言

我国很早就开始应用SF6气体绝缘开关站，这是一种SF6环网柜。但是其有着很强的局限性，例如其额定电流只有630A，满足不了大多的工程需要，其电压等级多为12KV，开断能力有很多的不足，特别是应用在35KV的系统中更加显得明显。各国开关制造公司也开始制造开关柜（AIS）技术与GIS技术相结合的充压气柜。其设计理念主要体现在以下几个方面，设备安全可靠运行、满足城市电网高速发展的需求、检修维护的需求和延伸到户外设备的需求等。下面本文首先简单介绍一下C-GIS气体绝缘开关站。

1. C-GIS气体绝缘开关站

C-GIS气体绝缘开关站绝缘介质一般采用性能优异的SF6气体、N2气体或者其混合气体，极大的缩小了柜体的外型尺寸，其灭弧介质为SF6气体或者真空，大大的减少了技术人员的检修和维护的工作量，另外还采用低气压气体绝缘，有效减小了现场安装的工作量。而且具有很高的寿命，可靠性和性价比都比较高。综合利用数字技术、传感技术、开断技术、绝缘技术等，生产出集通讯、测量、监视和智能为一身的C-GIS气体绝缘开关站。目前比较常用气体绝缘开关柜的一般额定电压为12kv以上，开断能力为25KV以上，额定电流为1250A以上。比较常用电压等级为40.5KV的气体绝缘开关站，其生产过程中，要经过主回路短路时工频耐受电压试验、人工污秽试验、局部放电试验、湿度试验等绝缘试验。

2. 开关站的特点及其结构特征

2.1开关站的特点

同其他类型的开关设备相比，C-GIS气体绝缘开关站具有以下几种特点。首先来说是安全性和可靠性高，能够不受外界如腐蚀、潮湿、高海拔等外界恶劣条件的影响，在SF6气体中封闭主回路的导电部分，可以将高压带电导体封闭起来，能够长期安全运行设备，没有火灾和触电的危险，具有高的安全特性。而且其气密性比较好，气体压力比较低，给密封带来的压力会很小，最长可以做到30年不补气。第二是小型化，其主要方法是将SP6气体和N2充入空气绝缘的金属封闭开关内，代替空气绝缘，其主要步骤是在柜体内设置各个需要的零件，再充入0.03MPa到0.16MPa低压力气体。第三是C-GIS气体绝缘开关站的维护十分的简单，其各部位零件不存在生锈和锈蚀现象，主要是因为其使用金属或者气体封闭各个高压元件，所以维修工作身份的少，其次是采用真空断路器，这种设备的特点就是性能稳定、用电寿命长。第四是布置应用方便，可以将高压元件分成几个标准模块，这样对于各种主接线的要求就可以通过组合的方式满足，对于制作厂的整体运输、调配和装备等方面有着极大便利，可以不涉及SF6气体就可以完成装配。能和主变压器连接在一起，其外形尺寸也大大减少，很容易布置。可以在绝缘开关的充气壳体内设置三相高压元件，这样有利于采用电缆作为电源的进出。而。第五是每个气室有设立防爆装置，包括防爆膜等。除此之外，还有限制最大充气压力的压力释放阀门，电压和电流互感器和避雷针等。

2.2开关站的结构特征

开关站的结构一般有柜式（板式）和圆筒式两种结构形式。关于柜式（板式），其结构有多种形式，一般有单气室、两气室和三气室之分，真空断路器、三工位隔离开关和母线在一次回路中的排列方式也各不相同，其排列方式可大概可分为三种布置种类，其中比较多的布置是上中下布置。目前大多使用两气室，这是因为单气室结构比较简单，的气室元件会放在一起，容易形成相互作用，可靠性能差。而多气室虽然能够避免多个元件相互作用，更换结构模块也比较简单，但是经济成本比较高、制作难度比较大。所以现代企业大多选用两气室。

圆筒式的也可以分为两种结构：分相式和三相共筒式。多采用铸铝合金作为其柜体材料，也有少部分采用钢板。

3. C-GIS气体绝缘开关站主义事项

3. 3.温度条件

众所周知，温度和压强是决定气体出现液化的关键因素，而我国西北和东北地区，其冬季气温极低，超出了C-GIS气体绝缘开关站正常的使用条件，使得SF6气体有可能出现液化，这对于使用SF6气体当做绝缘介质和灭弧介质的开关设备来说，会影响开关设备的开断与绝缘性能。除了低温，还应考虑其高温问题，其周围空气的最高温度不应超过40摄氏度，否者会引起气体的过度膨胀。还有温度太阳辐射不应该超过1000W/m3所以在这些地区使用C-GIS气体绝缘开关站的时候一定要注意其温度和压力。

3.2污秽等级

电气参数中的绝缘子外缘爬电距离会受到污秽等级变化的影响。根据电力行业标准，污秽等级在三级以内属于正常使用条件，在四级及以上属于特殊使用条件。根据计算公式，直径校正系数x额定电压x最小标称爬电比距x应用系数=绝缘子外缘爬电距离。所以在选择设备的型号时候，在污秽等级一定的情况下，干弧距离不小于最小允许值，可以通过增大绝缘子的干弧距离来提高绝缘子的爬电距离。除此之外，还应该注意海拔高度与绝缘水平的关系，抗震性能等。

3.3充氣壳体设计中应考虑的事项

首先要求在最小功能压力下具有额定绝缘水平这个基本条件下，选择最佳额定充气压力值。要在使用过程中注意可能出现的最大压力差，必须采取抽真空工艺。对于其防爆设置的压力释放和内部燃弧出现故障时的变化情况要了然于胸。在设计充气壳体时候，要注意其影响条件，如充气壳体形状受到进出线的影响，充气壳体的强度受到元件的加固方法、构成充气壳体的隔板、气隔的划分和元件的连接方式等因素的影响。

总结：

本文首先对C-GIS气体绝缘开关站进行了简单的概述，并简单介绍了开关站的特点和开关站的结构特征，对使用C-GIS气体绝缘开关站的使用条件进行了说明，如温度条件、污秽等级的等。希望能够促进我国电力行业的发展。

参考文献：

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