氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(Gas Insulated Switchgear， )簡(jiǎn)稱 GIS，是指全部或部分地 采用氣體而不采用處于大氣壓下的空氣作為絕緣介質(zhì)的金屬封閉開關(guān)設(shè)備。它是由斷路器、 隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、接地開關(guān)、避雷器、互感器、套管或電纜終端，以及母線等元件相互 直接聯(lián)結(jié)在一起而構(gòu)成，而且只能在這種方式下運(yùn)行。GIS 的斷路器一般由液壓、氣動(dòng)、彈 簧機(jī)構(gòu)操作，隔離開關(guān)和接地開關(guān)一般由氣動(dòng)、手動(dòng)、電動(dòng)或電動(dòng)彈簧機(jī)構(gòu)操作。GIS 在輸 電線路中起著控制和保護(hù)作用，它是最重要的輸配電設(shè)備之一。GIS 具有體積小，占地面積 少，易于安裝建設(shè)，不受外界環(huán)境影響，運(yùn)行安全可靠，配置靈活，維護(hù)簡(jiǎn)單，檢修周期長(zhǎng) 等特點(diǎn)，已逐步取代空氣和少油產(chǎn)品，在 72.5kV 及以上電網(wǎng)中運(yùn)行，特別是在水電站和城 網(wǎng)變電站中的應(yīng)用越來越廣泛。GIS 也成為超高壓輸變電設(shè)備的首選。隨著城市建設(shè)規(guī)模和 速度的不斷加大及鐵路發(fā)展需要，在中壓領(lǐng)域，GIS 也正在得到實(shí)際應(yīng)用。

      從 1965 年世界第一臺(tái) SF6 氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)投運(yùn)以來，GIS 已廣泛應(yīng) 用到 72.5~800kV 電壓等級(jí)的電力系統(tǒng)中，GIS 技術(shù)得到了很大發(fā)展。為滿足電力系統(tǒng)的發(fā) 展需要，GIS 的性能不斷進(jìn)行著改進(jìn)和優(yōu)化。隨著 SF6 斷路器開斷容量增大，GIS 在參數(shù)水 平上也不斷提高。已做到 800kV GIS 產(chǎn)品實(shí)際運(yùn)行和 1100kV GIS 的試運(yùn)行;SF6 斷路器已 從多斷口改為雙斷口或單斷口。在 126kV~363kV 級(jí)已采用單斷口，在 550kV 級(jí)采用了單斷 口或雙斷口，減少了零件數(shù)，增加了可靠性;滅弧室從壓縮空氣式到 SF6 雙壓式再到單壓式 再改進(jìn)為自能式，減小了操作功，使彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)廣泛應(yīng)用成為可能。在 126kV~252kV 級(jí) 產(chǎn)品上，廣泛應(yīng)用了彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，在 363kV 以上產(chǎn)品上，結(jié)合彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，已有了彈 簧液壓機(jī)構(gòu);這也使 GIS 邁向小型化和智能化方向。日本新近開發(fā)出只有 0.9m3 體積的超小 型 66/77 kV GIS。氧化鋅避雷器的使用，大大降低了 GIS 的絕緣水平，提高了可靠性。開發(fā) 特高壓的技術(shù)，如絕緣技術(shù)和通電技術(shù)，已應(yīng)用到較低電壓等級(jí)的產(chǎn)品上，使 GIS 的小型 化和可靠性進(jìn)一步提高。 開始采用光電流互感器和光電壓互感器， 以及新型傳感器取代傳統(tǒng) 的繼電器和輔助開關(guān)及電磁互感器。 全三相共箱或母線三相共箱應(yīng)用在較低電壓等級(jí)上。 三 工位隔離開關(guān)代替隔離開關(guān)和接地開關(guān)。復(fù)合絕緣套管代替瓷套管等。這些都使 GIS 進(jìn)一 步小型化和進(jìn)一步提高了可靠性。最近環(huán)保問題成為焦點(diǎn)，替代 SF6 氣體的混合氣體的研究 將會(huì)在不久的將來有所突破。

GIS 按結(jié)構(gòu)分有以下幾種：

      (1)分相式。主回路分別裝在獨(dú)立的金屬圓筒外殼內(nèi)，有環(huán)氧樹脂澆注絕緣子支撐，內(nèi)充SF6 氣體。制造容易，不會(huì)發(fā)生相間故障;但體積較大，外殼材料消耗多，密封面多。

      (2)主母線三相共筒。僅三相主母線共用一個(gè)外殼，利用絕緣子將三相母線均勻支撐在圓 筒內(nèi)，其他元件均為分相結(jié)構(gòu)。這樣可以縮小 GIS 的占地面積，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。

      (3)全三相共筒。每個(gè)元件的三相集中安裝于一個(gè)園筒外殼內(nèi)，用環(huán)氧澆注件支撐和隔離， 外殼數(shù)量少，外形尺寸小，密封環(huán)節(jié)少，外殼電流小，但相間相互影響大。

      (4)復(fù)合式或稱混合式。將元件功能復(fù)合化，在同一圓筒外殼內(nèi)同時(shí)裝入具有幾個(gè)功能的 復(fù)合元件，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡(jiǎn)化，尺寸更小。

      (5)箱式。將整個(gè)間隔元件集中于一矩形箱內(nèi)，充入略高于大氣壓的 SF6 氣體絕緣，空間 利用率高，安裝使用方便。

       箱式的 GIS(上述第 5 種結(jié)構(gòu)形式)稱為 C-GIS。因?yàn)槊芊鈿んw為方箱型，充氣壓力不 能太大，多為 10～35kV 產(chǎn)品采用。把 GIS 的 SF6 的絕緣技術(shù)、密封技術(shù)與空氣絕緣的開關(guān) 柜制造技術(shù)有機(jī)地相結(jié)合， 將各高壓元件設(shè)置在箱形密封容器內(nèi)， 使之充入較低壓力的絕緣 氣體，利用現(xiàn)代加工手段而制成的成套系列化中壓開關(guān)柜產(chǎn)品。

       定義：(柜) 箱 式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備，Cubicle type Gas Insulated Switchgear) ( 國(guó)際上簡(jiǎn)稱 C-GIS 或也有稱 GIS，是一種用于 10～35kV 或更高電壓輸配電系統(tǒng)以接受或分配電能并能對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行和故障情況下實(shí)行控制、保護(hù)、測(cè)量、監(jiān)視、通訊等功能的新型開關(guān)設(shè)備。

       通常俗稱的充氣柜往往指的是C-GIS 與充氣環(huán)網(wǎng)柜的統(tǒng)稱。 C-GIS 以主開關(guān)以斷路器為主體，充氣環(huán)網(wǎng)柜主開關(guān)以負(fù)荷開關(guān)為主體。

       其他幾種(第 1 種到第 4 種)結(jié)構(gòu)形式的GIS以前也有 10～35kV 產(chǎn)品，現(xiàn)逐漸退出市 場(chǎng)。因?yàn)閷?GIS 技術(shù)與開關(guān)柜技術(shù)相結(jié)合生產(chǎn)的 C-GIS(第 5 種結(jié)構(gòu)形式)更具有競(jìng)爭(zhēng)力， 且逐漸形成了開關(guān)柜的一個(gè)重要分支。隨著技術(shù)繼續(xù)發(fā)展，又對(duì)這種形式(箱或柜式)的開 關(guān)柜結(jié)構(gòu)、工藝進(jìn)行簡(jiǎn)化，配用以負(fù)荷開關(guān)為主體的主開關(guān)，形成了充氣環(huán)網(wǎng)柜。充氣環(huán)網(wǎng) 柜使用中容量、功能有時(shí)又發(fā)現(xiàn)不夠，又配以主開關(guān)為斷路器的柜型。