充氣柜采購要點【發(fā)表日期：2016-05-14 14:10:00】

我國地勢西高東低，山地約占33%，高海拔地區(qū)約占26%，青藏高原平均海拔4000m以上，其以北和以東浩瀚的高原及盆地多為海拔1000m至2000m。高海拔地區(qū)氣候復雜多樣，時受潮濕、凝露、鹽霧和臺風的侵襲;加之西部大開發(fā)以后，日益興旺發(fā)達的工業(yè)和交通等，也使電網(wǎng)開關設備極易產(chǎn)生污穢和腐蝕。配電網(wǎng)上使用的傳統(tǒng)空氣絕緣開關設備，受此環(huán)境條件的局限，已不能滿足要求，開始逐步更新?lián)Q代。12kV的柜式氣體絕緣金屬封閉開關設備(以下簡稱C-GIS)，雖然在我國起步才幾年，但由于具有占地面積小、智能化程度高、免維護、全工況等特點，使其逐漸成為一個新的選擇。近幾年，四川和云貴等地相繼組織過幾次較大范圍的電網(wǎng)開關設備改造，將傳統(tǒng)的15-20年的更新周期一舉改變?yōu)檫B續(xù)頻繁的更新。尤其是一些新開工的電網(wǎng)工程，從設計源頭抓起，選擇配置12kV的C-GIS，以滿足在一定時間內(nèi)仍能正常應用的必備條件。目前，C-GIS在冶金、石化、礦山、開發(fā)區(qū)、城市軌道交通和高層建筑等范圍內(nèi)的應用越來越多。

折疊1應用現(xiàn)狀與選擇

1.1型式的選擇

⑴進口產(chǎn)品的主流選型

用戶選型最多的是柜式C-GIS，約占總需求量的70%-85%;其次是筒式，如SIEMENS和AREVA的產(chǎn)品，就同72.5kV以上的GIS類似。選擇主要集中在市場占主導地位的排名前8位產(chǎn)品上，如德國SIEMENS、ABB和AREVA(原Alstom)，馬來西亞泰高(TAMCO)，韓國現(xiàn)代南自，日本AE。這些廠家在國內(nèi)都有自己的公司或合資公司，其產(chǎn)品已經(jīng)系列化，且擺脫了許多設計常規(guī)和習慣的束縛，形成了自己獨特的設計思想和設計風格。如歐洲一些公司的C-GIS就頗為引人注目，既適合復雜的網(wǎng)絡節(jié)點或用戶終端的要求，又滿足了各種二次變電站對緊湊型開關柜靈活使用的需要，使問津用戶日漸增多。此外，由于我國電網(wǎng)的質(zhì)量還達不到國際一流要求，電網(wǎng)的不穩(wěn)定性就要求C-GIS提高額定參數(shù)，加強產(chǎn)品的絕緣，現(xiàn)時用戶在10kV供電網(wǎng)絡上使用的C-GIS，多選擇12kV額定電壓的開關設備

⑵國產(chǎn)產(chǎn)品的主流選型

由于C-GIS對工藝裝備要求極高，加工難度很大，目前國內(nèi)企業(yè)通過引進、消化、合作，開發(fā)出一批適用型的柜式C-GIS，不僅通過了型式試驗，而且進入批量生產(chǎn)，有的已形成系列化，如西高所、西安森源、鎮(zhèn)江龍源，以及天水長城、上海天靈(見表2)、廣東順德等，其中采用密封壓力系統(tǒng)和保護測控技術，以及應用絕緣老化在線檢測技術和溫升無線傳感技術，使C-GIS狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術得到質(zhì)的提高的新產(chǎn)品，受到格外的關注。

1.2結構的選擇

由于不同廠家不同型號的開關柜在外形和結構等方面存在較大的差異，用戶的選擇原則也各有側重。其中，一個共同的關注點是用戶的母線結構對12kV的C-GIS的總體結構有限制要求，因而在選購時更看重將C-GIS技術與常規(guī)開關技術有機結合并發(fā)展的產(chǎn)品，為使母線在現(xiàn)場便于安裝，都會順應自己的母線結構來確定。按一次主回路中的母線、隔離開關和斷路器三個主要模塊之間的相對位置，劃分為三種類型結構:

⑴上中下布置

這是使用插接式固體絕緣母線和充氣母線室+母線連接器結構的選擇，其典型產(chǎn)品是日本三菱的HS-X12

⑵下中上布置

這是使用充氣母線室+母線連接器結構的選擇，其典型產(chǎn)品是上海天靈的N2S、ABB的ZX1.2，這種布置實現(xiàn)雙母線不太方便。

⑶后中前布置

這是使用氣體絕緣母線和充氣母線室+母線連接器結構的選擇，其典型產(chǎn)品是ALSTOM的WS

1.3性能的選擇

⑴絕緣水平及體積

國外的C-GIS根據(jù)IEC標準確定絕緣水平，一次主回路和隔離斷口的耐壓值較國內(nèi)產(chǎn)品低，因國內(nèi)產(chǎn)品既要符合IEC標準，還需達國標。國內(nèi)外產(chǎn)品體積差異也較大，國內(nèi)產(chǎn)品相間、相對地及爬電距離較大，且體積較大，質(zhì)量較重。高原用戶多選擇性價比高的5類產(chǎn)品:

①在各氣室、柜體間、電壓互感器和避雷器等高壓元件連接上，采用新型的固體界面絕緣插接技術的產(chǎn)品。

②使用固體絕緣母線或充氣母線室+母線連接器，現(xiàn)場安裝已不需要抽真空充氣的產(chǎn)品。

③簡化一次主接線，沒有了線路側隔離開關的產(chǎn)品。

④大量使用電流/電壓傳感器、位置傳感器、密度傳感器等的產(chǎn)品。

⑤把PT安裝在開關柜頂上，省掉了一個PT柜的產(chǎn)品。

⑵載流能力

國外的C-GIS額定電流普遍都較高，如ABB的ZX2和西門子的8DA10的母線額定電流均達2500A，而國內(nèi)基本上是1250A。其主要原因是受產(chǎn)品整體設計水平尤其是散熱設計水平的影響，以及受絕緣母線和電纜接插件本身通流能力的限制。而載流能力大小往往左右著產(chǎn)品的選擇取向。

⑶系列化

國外大公司起步早，經(jīng)過多年的開發(fā)已形成系列化產(chǎn)品，如ABB推出的ZXO、ZX1、ZX2等產(chǎn)品，主開關既可選負荷開關，也可選真空斷路器或SF6斷路器;主接線既有單母線方案，又有雙母線方案，適宜用戶的多種需求。國產(chǎn)的品種就比較單一，選擇的余地較小，一些廠家的產(chǎn)品系列化還尚有時日。

⑷制造工藝

中外主導廠商紛紛采用現(xiàn)代化的加工裝備、加工工藝和焊接工藝。如采用SF6氣體較多的歐洲產(chǎn)品，他們擁有先進的充氣罐和一流的質(zhì)量監(jiān)控技術，箱式殼體采用機器人焊接，無漏氣，占地面積很小。國內(nèi)的主流廠商也奮起迎接挑戰(zhàn)，利用先進的板材下料、折彎和焊接設備，密封箱體采用薄型不銹鋼焊接結構，運用激光焊接、氦質(zhì)譜檢漏等技術，使密封箱體的精度和剛度提高，漏氣率降低。從而，把柜體結構發(fā)展為有靈活組合、性能更好的鎧裝式柜體，各氣室都是獨立的，斷路器氣室、母線氣室構成積木式結構，使單母線和雙母線組合靈活。

折疊2應用效果與缺陷

2.1應用的效果顯著

⑴適用性能強

我國西部有高海拔、凝露、鹽霧和污穢等外界環(huán)境條件的影響，還有越來越多的要求高可靠性的空間狹小的高層建筑、集中的工商業(yè)區(qū)和軌道交通等建設工程，C-GIS已成為最佳的配電設備。它不但不存在大氣狀態(tài)的影響，而且柜型外殼體積很小，節(jié)省了占地面積，與周圍環(huán)境在布局、大小和外觀等方面更加協(xié)調(diào)，更加相適應，使工程建設的綜合經(jīng)濟效益十分明顯。昆明、貴陽和成都等地城網(wǎng)的升級和增容工程中選用了C-GIS，運行就帶來了較好的收益。

⑵安裝性能好

C-GIS將各種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。它整體運輸?shù)浆F(xiàn)場，成套吊裝就位，安裝時可不涉及SF6氣體的處理。還可很方便地通過預留的電纜插座，增加進出線電纜的數(shù)量進行擴容，或增加柜子向柜體的一邊或兩邊進行擴展。高壓元件設置在箱形的充氣殼體內(nèi)，更易于采用電纜作為電源的引入和引出，更方便與變壓器的連接和布置，還不受空間的限制，更容易組成系統(tǒng)。

⑶安全性能大

因C-GIS主回路的導電部分密封于SF6等絕緣氣體中，且高壓帶電導體封閉，使其具有可靠性高和適宜頻繁操作的優(yōu)點，滿足了電網(wǎng)變電所負荷急劇增加運行導致大額定電流、大短路開斷電流，以及頻繁操作、低過電壓等技術的需求;還能準確地接受和分配電能，對電路實行有效的控制和保護及檢測。如杭州的用戶在使用C-GIS時均沒有發(fā)現(xiàn)觸電和火災的危險發(fā)生，保證了設備和操作人員的安全。

⑷維護性能高

因C-GIS各種高壓元件或用氣體密封，或以金屬封閉，零部件無腐蝕、生銹現(xiàn)象，也沒有由此造成的操作和導電的影響，需要維修的工作量很小。采用的真空斷路器壽命長，性能穩(wěn)定，也可免維護或少維護。

2.2應用的主要缺陷

⑴產(chǎn)需雙方對接不夠穩(wěn)妥

①有的廠家還處在20世紀90年代初的水平，生產(chǎn)12kV的C-GIS僅僅在早期40.5kV的C-GIS基礎上，將40.5kV的部件更換為12kV的相應部件，而柜體外形減小量不大，甚至就沒有變化，這樣的產(chǎn)品相比之下就很顯遜色。

②12kV的C-GIS市場售價過高，還不被并不一定要使用C-GIS的用戶所接受。預計其綜合成本為正常柜子的1.5倍，但現(xiàn)在多數(shù)仍為3倍左右，價格為相當一部分用戶不能接受。

③許多產(chǎn)品還處于不完善的發(fā)展期，如以壓縮空氣作為充氣介質(zhì),由于其壓力與SF6的壓力相差很多,有可能導致選用材質(zhì)的變化,進而導致設備的性能變化。再如，根據(jù)GB3906─1991國家標準產(chǎn)品供電連續(xù)性最高級別為LSCB2級,而50%的C-GIS仍采用單氣室,就勢必要改為雙氣室。

⑵廠商配套服務沒有跟上

①由于一些12kV的C-GIS生產(chǎn)廠家夸大宣傳產(chǎn)品性能，加之規(guī)定檢修周期的延長和系統(tǒng)停電檢修困難，使一部分用戶放松了檢修和管理，設備帶病運行的情況時有發(fā)生，以致開關柜絕緣被擊穿。

②生產(chǎn)廠家出于競爭的考慮，構筑的技術壁壘本無可厚非，但用戶購買產(chǎn)品時，僅僅拿到一本通用型的簡要使用說明書，缺少一本權威的12kV的C-GIS檢修工藝指導書，妨礙了用戶使用和檢修技能的提高。

③不同生產(chǎn)廠家的設備種類配件有差異，檢修使用的備品配件難配發(fā)，同種型號不同廠家的檢修工藝及技術標準不統(tǒng)一，且各用戶的安裝布置方式不同，特別是有的產(chǎn)品質(zhì)量存在先天不足。如日韓的產(chǎn)品較多采用笨拙的鑄造罐加焊接，占地面積大，因鑄造工藝精度較難保證，漏氣點較多。

折疊3設備改造與展望

3.1要為預裝式變電所做好配供產(chǎn)品

近年來，我國西部高海拔地區(qū)城網(wǎng)改造和農(nóng)網(wǎng)的終端12kV變電所中越來越多地采用了預裝式變電所，既便于建設安裝，又不需建房占用過多的土地。其技術參數(shù)和功能，以及C-GIS等主要設備，多數(shù)是按照國家標準GB/T17467??-1998規(guī)定來要求，促進了電網(wǎng)技術裝備的進步，因而倍受運行部門的歡迎。但也有一些12kV預裝式變電所的高壓配電裝置及綜合自動化系統(tǒng)，使用一個公用的外殼，或者一組外殼封閉起來，其高壓開關設備等主要元件內(nèi)涵與國標GB/T17467-1998規(guī)定相距較大?，F(xiàn)在，用戶普遍對12kV的C-GIS機械壽命、電器壽命提出了新的要求。所以，其生產(chǎn)廠商不僅要對產(chǎn)品設計、質(zhì)量控制、制造水平嚴格選擇;還要在工程設計中，對于技術參數(shù)、機械特性、操作方法等的配置，必須遵循國家相關技術標準的規(guī)定，以推動電氣工程整體水平的提高。

3.2要為電網(wǎng)自動化提供智能化產(chǎn)品

我國西部高海拔地區(qū)電網(wǎng)的智能化改造步伐日益加快，在電氣工程設計中對開關設備的配置都表現(xiàn)出極強的超前意識，去年選購智能型C-GIS的客戶就比上年增加一成多。用戶青睞能實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、建立計算機輔助維護系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的產(chǎn)品，因它記錄的運行參數(shù)可提供防止誤動作或維護措施的信息，有助于防止突發(fā)的和費用較大的故障。而現(xiàn)時C-GIS對于狀態(tài)檢修在線監(jiān)測功能尚顯不足，如導體溫度、分合閘線圈斷線、內(nèi)絕緣凝露、機械特性和局部放電等，有待進一步的研發(fā)提高，以適應配電網(wǎng)自動化和免維護的新需求。

3.3要為增加社會效益多產(chǎn)環(huán)保型產(chǎn)品

由于C-GIS常用的充氣介質(zhì)SF6屬于溫室氣體,其使用量應盡可能減少。日本東芝公司已經(jīng)研制出壓縮空氣作為充氣介質(zhì),也有的主流廠商不再采用高壓力，改用小于0.25MPa(20℃時的絕對值)的SF6氣體，也有的采用N2和SF6+N2混合氣體。這是發(fā)展方向，理應盡快研制這類特色產(chǎn)品。還要降低帶電場控制元件的絕緣子尺寸，提高其澆注工藝水平，盡快攻克材料、工藝方面的難題。絕緣環(huán)氧樹脂也急需更新?lián)Q代，加快研發(fā)低介電常數(shù)、耐熱性及強度等均良好的樹脂。另外，要通過模塊化設計和專業(yè)化生產(chǎn)，使C-GIS的成本之比降低到1.5:1左右。

3.4要為不同地區(qū)電網(wǎng)增加專用型產(chǎn)品

高海拔地區(qū)12kV的電網(wǎng)需要相適應的專用型C-GIS，而市面上清一色的普通開關設備，顯然不能滿足需要。呼請生產(chǎn)廠商盡快在標準系列之外增添一些適應各種運行環(huán)境及各運行部門的個性化產(chǎn)品系列，并對開關柜的絕緣留足夠的裕度，甚至重新設計柜形，這樣就不必因為在現(xiàn)有柜形的局限下改進絕緣措施，因而更能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這種富有針對性的產(chǎn)品肯定大有市場。誠然，其內(nèi)容相對較廣，開發(fā)的難度較大，但隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展和科技進步，勢必迎來一個較為完善的智能化、專用型、系列化的C-GIS應用與發(fā)展的喜人局面。