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(fù)雜多樣，時受潮濕、凝露、鹽霧和臺風(fēng)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(guān)設(shè)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(guān)設(shè)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(guān)設(shè)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(guān)設(shè)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(shè)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(yīng)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(yīng)用越來越多。

折疊1應(yīng)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(dǎo)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(shè)計常規(guī)和習(xí)慣的束縛，形成了自己獨特的設(shè)計思想和設(shè)計風(fēng)格。如歐洲一些公司的C-GIS就頗為引人注目，既適合復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)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(guān)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(luò)上使用的C-GIS，多選擇12kV額定電壓的開關(guān)設(shè)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(shù)，以及應(yīng)用絕緣老化在線檢測技術(shù)和溫升無線傳感技術(shù)，使C-GIS狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)得到質(zhì)的提高的新產(chǎn)品，受到格外的關(guān)注。

1.2結(jié)構(gòu)的選擇

由于不同廠家不同型號的開關(guān)柜在外形和結(jié)構(gòu)等方面存在較大的差異，用戶的選擇原則也各有側(cè)重。其中，一個共同的關(guān)注點是用戶的母線結(jié)構(gòu)對12kV的C-GIS的總體結(jié)構(gòu)有限制要求，因而在選購時更看重將C-GIS技術(shù)與常規(guī)開關(guān)技術(shù)有機結(jié)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(yīng)自己的母線結(jié)構(gòu)來確定。按一次主回路中的母線、隔離開關(guān)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(jié)構(gòu):

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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)，還需達國標(biāo)。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(shù)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(cè)隔離開關(guān)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(guān)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(shè)計水平尤其是散熱設(shè)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(guān)既可選負(fù)荷開關(guān)，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(dǎo)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(shù)，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(shè)備，密封箱體采用薄型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，運用激光焊接、氦質(zhì)譜檢漏等技術(shù)，使密封箱體的精度和剛度提高，漏氣率降低。從而，把柜體結(jié)構(gòu)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(gòu)成積木式結(jié)構(gòu)，使單母線和雙母線組合靈活。

折疊2應(yīng)用效果與缺陷

2.1應(yīng)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(shè)工程，C-GIS已成為最佳的配電設(shè)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(yīng)，使工程建設(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(yù)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(shè)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(dǎo)電部分密封于SF6等絕緣氣體中，且高壓帶電導(dǎo)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(fù)荷急劇增加運行導(dǎo)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(shù)的需求;還能準(zhǔn)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(zāi)的危險發(fā)生，保證了設(shè)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(dǎo)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(yīng)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(jì)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(chǔ)上，將40.5kV的部件更換為12kV的相應(yīng)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(yù)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(dāng)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(dǎo)致選用材質(zhì)的變化,進而導(dǎo)致設(shè)備的性能變化。再如，根據(jù)GB3906─1991國家標(biāo)準(zhǔn)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(wù)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(shè)備帶病運行的情況時有發(fā)生，以致開關(guān)柜絕緣被擊穿。

②生產(chǎn)廠家出于競爭的考慮，構(gòu)筑的技術(shù)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(quán)威的12kV的C-GIS檢修工藝指導(dǎo)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(shè)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(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)備改造與展望

3.1要為預(yù)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(yù)裝式變電所，既便于建設(shè)安裝，又不需建房占用過多的土地。其技術(shù)參數(shù)和功能，以及C-GIS等主要設(shè)備，多數(shù)是按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17467??-1998規(guī)定來要求，促進了電網(wǎng)技術(shù)裝備的進步，因而倍受運行部門的歡迎。但也有一些12kV預(yù)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(guān)設(shè)備等主要元件內(nèi)涵與國標(biāo)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(shè)計、質(zhì)量控制、制造水平嚴(yán)格選擇;還要在工程設(shè)計中，對于技術(shù)參數(shù)、機械特性、操作方法等的配置，必須遵循國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(shè)計中對開關(guān)設(shè)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(dǎo)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(shè)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(yīng)的專用型C-GIS，而市面上清一色的普通開關(guān)設(shè)備，顯然不能滿足需要。呼請生產(chǎn)廠商盡快在標(biāo)準(zhǔn)系列之外增添一些適應(yīng)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(guān)柜的絕緣留足夠的裕度，甚至重新設(shè)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(yīng)用與發(fā)展的喜人局面。