摘要：該文對40.5kV氣體絕緣開關柜極其特點、結構做了簡單介紹，敘述了40.5kV氣體絕緣開關柜在變電站的實際應用情況。

關鍵詞：40.5kV氣體絕緣開關柜；變電站

近年來，隨著社會、經濟和開關技術的不斷發展，工程建設的復雜程度加大，開關設備的小型化、免維護、智能化的產品越來越受到青睞。國內外各開關制造公司紛紛大力發展中壓充氣柜（C-GIS），C-GIS是GIS技術與開關柜（AIS）技術相結合的產物，也稱為氣體絕緣開關柜。所謂氣體絕緣開關柜，是將高壓元件如母線、斷路器、隔離開關、互感器、電力電纜等密封在充有較低氣體壓力的殼體內。氣體絕緣開關柜不受外界環境條件變化的影響，可運行在環境惡劣的場所。由于該柜使用性能優異的SF6、N2等氣體作為絕緣介質，大大縮小了柜體的外型尺寸，還有一個優勢是氣體絕緣開關柜配用性能良好的免維護真空斷路器，可大大減小維護和檢修的工作量。另外氣體絕緣開關柜采用低壓力氣體絕緣，在工廠整體組裝后運達現場，可明顯地減少現場安裝的工作量，同時運行維護成本低，從該柜整個生命周期分析，具有較高的性價比和可靠性。

氣體絕緣開關柜的電壓等級一般為12kV和40.5kV，但40.5kV氣體絕緣開關柜更能顯示其技術經濟上的優勢，因此國內外多數生產商開發氣體絕緣開關柜時直接從40.5kV做起，并不延伸到12kV等級產品。

1開關柜的特點和結構特征

氣體絕緣開關柜與其它類型的開關設備相比，具有以下特點：一是小型化，是將空氣絕緣的金屬封閉開關設備充入SF6和N2替代空氣絕緣，各單元設置在柜體內，再充入低壓力（0.03~0.16MPa）SF6等氣體。二是提高了可靠性和安全性，主回路的導電部分密封于SF6等氣體中，以及高壓帶電導體封閉，不受外界環境條件變化的影響，可使用在環境惡劣的場所，使設備長期安全運行，具有高可靠性并且無觸電和火災危險。因氣體壓力低，密封問題已不突出，氣密性好，可達30年不用補氣。三是維護簡單，各高壓元件或用氣體密封或以金屬封閉，零部件無銹蝕、生銹現象，需維修的工作量很少；采用電壽命長、性能穩定的真空斷路器可實現免維護或少維護。四是應用、布置方便，氣體絕緣開關柜將高壓元件組成若干標準模塊，通過組合可以滿足各種主接線的要求，滿足各種不同使用場合的需要。該柜在制造廠整體裝配、調試，整體運輸，到現場后成套吊裝到位，現場安裝時可不涉及SF6等氣體的處理；可根據需要很方便地通過預留的電纜插座來增加進出線的數量進行擴容；三相高壓元件設置在氣體絕緣開關柜的充氣殼體內，易于采用電纜作為電源的引入、引出，該柜與主變壓器的連接、布置方便；采用氣體絕緣開關柜，外型尺寸大大縮小，便于布置和減少占地面積。

氣體絕緣開關柜現有圓筒式和板式（柜式）兩種結構型式。前者外型很像高壓GIS，后者卻很像一般的金屬封閉開關柜。

圓筒式氣體絕緣開關柜有三相共筒式和分相式兩種結構。柜體材料有鑄鋁合金，也有鋼板。

板式（柜式）氣體絕緣開關柜結構有多種形式：氣室的設置有三氣室、兩氣室和單氣室；一次回路中母線、三工位隔離開關和真空斷路器的不同排列方式。其排列方式大致可分為“上中下”布置、“下中上”布置和“后中前”布置三類，其中以“上中下”布置居多。

關于板式氣體絕緣開關柜氣室的設置，現多為兩氣室。單氣室結構簡單，制造容易，成本低，但氣室元件在一起，容易相互影響，可靠性差一些；多氣室結構模塊更換容易，避免多元件相互影響，安全性高，但多氣室結構復雜，制造難度大，成本高。

2開關柜的應用

中壓氣體絕緣開關柜由西門子公司于1982年率先推出，以后各公司紛紛效仿。近年來，國內外企業加大了中壓氣體絕緣開關柜的開發力度，一代又一代的新品不斷涌現。中壓氣體絕緣開關柜近年在國內也在興起，國內許多企業也研制出創新的產品。

2006年春季在衡水市開發區新投運一座110kV降壓變電站，兩臺主變容量均為50MVA，三個電壓等級（110/37.5/10.5kV），110kV、35kV、10kV全部戶內布置，主變戶外布置；35kV出線8回；10kV出線24回。110kV采用GIS，35kV采用了氣體絕緣開關柜，10kV采用中置柜。
該變電站110kV、35kV配電裝置均采用了氣體絕緣設備，尤其是35kV配電裝置采用了氣體絕緣開關柜，有效地控制了35kV配電室的面積，從而大大減小了配電房的建筑面積和變電站的占地面積。

采用的40.5kV氣體絕緣開關柜型號為西高所開發的XGN46-40.5型。該產品為板式氣體絕緣開關柜結構，上下兩氣室設置，上氣室有三工位隔離開關，下氣室有真空斷路器。母線、三工位隔離開關和真空斷路器“上中下”布置。內充SF6氣體，壓力為0.04MPa。其參數為40.5kV/1250A/25kA。板式氣體絕緣開關柜密封箱體采用不銹鋼板焊接而成。外型尺寸（寬×高×深）為800mm×2300mm×1570mm。該氣體絕緣開關柜采用插入式單相固體絕緣母線，母線帶外屏蔽層，母線連接采用硅橡膠絕緣的十字連接套和端頭T形連接套，當母線需要擴展或調整時，不會涉及有關SF6氣體的任何操作。斷路器采用具有高開斷性能、壽命長、維護少的小型化真空斷路器，真空滅弧室水平布置方式，使得氣室內部導體布置方便。三工位隔離開關放置于密封的SF6氣體殼體內，使隔離—接地組合成一體。母線絕緣子和電纜聯接絕緣子均配有高壓帶電顯示裝置用的傳感器。柜內配用環氧樹脂澆注穿芯式電磁型電流互感器、插接式電磁型電壓互感器。電纜用T形外錐電纜終端或直型電纜終端連接，可滿足每相1～3根電纜的進出線。采用內錐插接式避雷器直接與分支母線連接，柜內配置了控制和保護單元。

以下從幾個方面介紹氣體絕緣開關柜在該變電站應用情況。

一是該變電站I期工程40.5kV氣體絕緣開關柜（XGN46-40.5型）的設計采用方案有：進線柜、出線柜、母線分段柜、母線提升柜、站變柜等方案。結合變電站的整體布置，40.5kV氣體絕緣開關柜采用室內雙列布置，柜下為一次電纜地下室，以便于一次進出線電纜的敷設。氣體絕緣開關柜對基礎的平整度要求很高，雖然氣室在柜體的保護下單獨密封，但要求較高的基礎平整度是為了避免柜體受力變形過大，進而影響氣室的密封性能。

二是氣體絕緣開關柜采用的是低壓力氣體絕緣，實現了在制造廠整體裝配、調試，整體運輸到現場。在制造廠派到現場服務人員的指導下，安裝工作進展順利。每一面氣體絕緣開關柜在現場安裝時沒有涉及SF6氣體的操作，插入式單相固體絕緣母線安裝方便，現場安裝精度要求不高，在母線連接擴展安裝時，也不涉及SF6氣體的任何操作，明顯地減少了現場安裝的工作量。

三是氣體絕緣開關柜日常的維護簡單。各高壓元件或用氣體密封或以金屬封閉，零部件無銹蝕、生銹現象，需維修的工作量很少，可靠性大為提高，采用了電壽命長、高開斷性能的真空斷路器，實現了免維護或少維護。

四是氣體絕緣開關柜投運后加強設備的巡視和管理工作。在運行初期增加了巡視次數，密切關注氣室SF6氣體的壓力變化和各高壓元件、帶電顯示傳感器的位置指示狀態等是否異常，確保安全運行。由于氣體絕緣開關柜在國內近年來才興起，缺少運行經驗，特別是衡水供電公司首次使用，更需要做好氣體絕緣開關柜的運行管理工作，不斷地積累運行管理經驗。

3結束語
到現在為止該變電站已經投運了一年多時間，35kV配電裝置采用的40.5kV氣體絕緣開關柜運行情況良好，運行單位也積累了一定的運行經驗。

氣體絕緣開關柜特別適用于可靠性要求高，且占地面積和空間受到限制的場合。氣體絕緣開關柜的出現，引領了中壓開關設備的一個發展方向，在相關的領域得到了廣泛的應用。在日益關注環保的今天，氣體絕緣開關柜在結構設計上需進一步采取減少SF6氣體的泄露措施，減少SF6氣體的排放量。研究非SF6氣體的絕緣特性，用N2、壓縮空氣等做為氣體絕緣開關柜的絕緣介質，實現氣體絕緣開關柜的無SF6化。隨著知識的更新和技術的進步，氣體絕緣開關柜勢必向高可靠性、免維護、智能化、低成本、模塊化、環保型趨勢發展。

參考文獻
[1]王金剛.中壓C-GIS（充氣柜）發展方向及技術問題.電力設備,2005,(2).
[2]王平.中壓C-GIS的應用狀況與發展趨勢.電力設備,2006,(2).
[3]李建基.中壓氣體絕緣金屬封閉開關設備（C-GIS）市場前景分析.電力設備,2006,(1).
[4]錢家驪,袁大陸,等.高壓開關柜——結構計算運行發展.中國電力出版社,2007,(1).