摘要：由于高压气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)具有占地面积小、不受外界环境条件影响、可靠性高等优点，在我国电网建设中受到用户的青睐。该文论述了GIS技术的进步，介绍中国名牌GIS产品和生产量大的126～145kV的GIS的改进情况。
关键词：GIS；三相共筒式；复合化
中图分类号：TM591文献标所谓充气柜（C-GIS），是将高压元件诸如母线、断路器、隔离开关、互感器、电力电缆等封闭在充有较低压力（一般为0.02～0.05MPa）气体的壳体内。充气柜具有很多优势，其最大的优势是不受外界环境的影响，如凝露、污秽、小动物及化学物质等。另一个优势是因为使用压缩气体绝缘，如SF6、N2、SF6／N2混合气体和干压空气，可大大缩小柜体的外形尺寸，有利于向小型化发展，还有一个优势是充气柜配用性能良好的无油开关，特别是免维护的真空开关，大大减少了维护和维修工作量。
4.1充气柜的使用场合
充气柜特别适合用于可靠性要求高且占地面积和空间受限制的场合，如城市电网建设、城市地铁、轻轨、高层建筑、大型工矿企业，以及特殊使用场合，如温度变化大和高湿环境(如湿热带地区)、高温及低温地区(如沙漠地区和南北两极区）、环境中含有自然物质（沿海的盐雾、工业粉尘）或化学性腐蚀物质（化工厂、炼油厂）的地方，还有地震区、有震动的场合、高原地区及安装受限的狭窄地方等。
大都市的供电有集成化、自动化、地下化和小型化的发展趋势，这就为气体绝缘开关设备提供了良好的发展机遇，以上海为例，集成化、紧凑化、模块化设备在上海将有广阔的应用前景。上海变电站的220kV和110kV开关设备今后将都以GIS为主；35kV则以金属铠装移开式开关柜和C-GIS共存；10kV除了现有中置式金属铠装移开式开关柜以外，将逐步采用全封闭的SF6充气环网柜为主。来源:hvsi.cn
上海电力建设走在前头，它对中高压开关设备的选用，对其他城市和地区有示范作用。上海大力采用GIS、C-GIS和SF6RMU（环网柜），必将促使SF6绝缘开关设备更大的发展。
4.2充气柜的结构
充气柜现有的两种外形上差异很大的结构形式：一种为圆筒形结构，另一种为柜式结构。前者很像高压GIS，后者却很像一般金属封闭开关柜。
圆筒式充气柜有三相共筒式和分相式两种结构。柜体材料有铸铝合金，也有钢板卷制。
充气柜的柜式结构，也有各种形式，其主要区别在于：第一，气室的设置，有三气室、二气室和单气室。第二，一次回路中母线、三工位开关和真空断路器的排布方式，大致可分为三类：上中下布置；下中上布置；后中前布置。以上中下布置居多。关于气室的设置，现多为单气室和二气室。单气室结构简单，制造容易，成本低，但气室内元件在一起，容易相互影响，可靠性差些。多气室结构复杂，制造难度大，成本高，但模块更换容易，可免除多元件相互影响，安全性高。
充气柜有12kV级和40.5kV级，但40.5kV级最能体现充气柜的优势，因此国内外制造商的充气柜并不是都从12kV到40.5kV成系列，多数厂商开发充气柜从40.5kV电压等级做起，并不延伸到12kV等级产品。对40.5kV充气柜来说，一般做到额定电流1250/1600/2000/2500A，额定断路开断电流25/31.5kA。
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40.5kV充气柜的优势特别表现在减少占地面积方面，如ABB公司ZX2型40.5kV充气柜占地面积仅为2300mm×600mm×1710mm，这对城网建设和改造来说特别适用。
我国城网用电占全国总用电的一半，城网建设的加快，大都市的迅速崛起，都为充气柜提供了大的发展空间。几年前德国对工业电网使用的开关设备做过调查，当时充气柜12kV级占5%，24kV级占9%，36kV级占19%。
但充气柜并不能取代空气绝缘开关柜。一般来说，充气柜在同类开关柜中约占20%。对我国来说，充气柜的制造还刚刚开始，尚缺乏运行经验。充气柜由于制作难度大，属于高科技产品，其价格为同类空气绝缘开关柜的好几倍，因而也限制了其应用。
4.3充气柜的制造工艺
充气柜对制造工艺提出了很高的要求。充气柜的箱体有用厚的也有用薄的不锈钢板，为了保证箱体不漏气和不变形，需采用激光切割，激光焊接，并要用氦检漏。在抽真空时，为了防止箱体变形，需对箱体内外抽真空，达到内外压力平衡，才不致于箱体变形。对于12kV级充气柜来说，由于散热的缘故，额定电流受到限制，现一般做到12kV630～1250A，高者可到2500A。对于40.5kV级来说，要关注绝缘设计，使得电场均匀分布，要讲求加工精度，并注意清洁度，尽量少有杂质，特别是导电杂质，这就需要采用先进的数控加工设备等。
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4.4国内外充气柜的开发
充气柜由西门子公司于1982年率先推出，以后各公司纷纷效仿，都有自己的充气柜产品。
近年来国外企业加大了充气柜的开发力度，一代又一代新产品不断涌现，如ABB公司BE型—EML型—ZV型—ZX型，ALSTOM公司WIA/WIB型—ECO—GMA型，三菱、东芝和富士都有自己的充气柜产品，韩国现代集团的HMGS-G10型充气柜及日进电器公司的DXG-40.5型充气柜等。
充气柜在国内已兴起，国内许多企业已研制出创新的产品，例如西安高压电器研究所的XGN46-40.5型充气柜、天水长城开关厂的XGN69-40.5型充气柜、西安森源开关研究所的GZX系列12kV/40.5kV充气柜、上海希提爱斯电气公司的N2S12kV/24kV/40.5kV充气柜，上海平开华明高压开关有限公司最近推出的ZFN413/40.5型充气柜等。志码：B文章编号：1003-0867(2007)11-0057-03
1GIS技术的进步
气体绝缘金属封闭开关设备（以下简称GIS），是由若干相互直接联结在一起的单独元件构成的，将断路器、隔离开关、接地开关、母线、互感器、避雷器等主要元件装入密封的金属容器内，其间充以SF6气体作为绝缘及灭弧介质，故具有体积小、占地面积小、不受外界环境影响、运行安全可靠、维护简单和检修周期长等优点。因此备受用户欢迎，发展非常迅速，已被广泛应用于各类变电站。
GIS的进步表现在以下几个方面。首先，断路器技术的发展在增大容量的同时减少断口数。减少断口数是提高断路器和GIS技术经济指标的最主要措施，减少断口数能简化结构，提高可靠性，同时减少SF6气体用量和排放量。目前550kVSF6断路器已由双断口发展到单断口，日本早已开发出550kV63kA/50kA单断口SF6断路器，我国最新也开发出550kV4kA/50kA单断口SF6断路器。其次，GIS在壳体结构上从分相式，发展到三相共筒式，使GIS进一步小型化。目前国际上已经做到300kV全三相共筒化，550kV母线三相共筒化。复合化是将多个元件组合在一个充气筒内，如将断路器和母线复合为一个充气筒内，又将隔离开关、接地开关、避雷器和电压互感器由原来多个气筒复合为一个气筒。这样做可使GIS小型化、轻量化。126～145kVGIS大多为三相共筒式。第三，元件的多功能化，如将隔离开关和接地开关复合成三工位隔离/接地开关，可省略电气操作连锁，不存在DS和ES间各种误操作，显著提高了运行可靠性。第四，铝合金铸造和加工技术的发展使外形和体积最小化。GIS壳体有钢板卷制、铝板焊接和铸铝结构，以铝合金铸造气密性最好，且能按绝缘要求优化铝壳形状。第五，使用智能化监控和诊断工具以延长维修周期，并避免不必要的工作。GIS智能化技术可对GIS进行在线检测，及早发现故障，防患于未然，又可对GIS进行状态监视，变“定期维护”为“状态维护”。这样做大大提高了运行可靠性，同时大大节省了维护费用，因而智能化会带来巨大技术经济效益。因此，GIS二次控制从传统的电磁机械式走向智能化，这是电网自动化的需要，也是提高GIS可靠性的需要。请登陆:高压开关网浏览更多信息
从世界范围看，GIS以它的紧凑型设计和模块系统可满足用户的不同要求，GIS经过几十年的发展，取得了很大成效。
2GIS在我国发展势头强劲
GIS在我国发展势头强劲，产量大幅增加。据统计2005年550kVGIS的产量为107间隔，而2004年仅为8间隔，增长13.38倍。252kVGIS的产量为2899间隔，2004年仅为2280间隔，同比增长27.15%。GIS生产厂家猛增，包括国企、合资企业、民企。据笔者不完全统计，现生产和研制GIS厂家约有20多家，在这20多家生产厂家中，都生产126kVGIS，也有生产252kVGIS，在生产550
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