本文格式為Word版，下載可任意編輯——?dú)怏w絕緣開關(guān)柜開關(guān)柜絕緣氣體軌道交通

目前，國內(nèi)10kV開關(guān)拒大都采用空氣絕緣形式（簡稱AIS），雖然柜體大些，但由于其絕緣性能穩(wěn)當(dāng)、維護(hù)便當(dāng)、造價較低等優(yōu)點(diǎn)，它仍為主流，有的開關(guān)柜還采用復(fù)合絕緣，作為輔佐的絕緣措施。

除了空氣絕緣之外，還有氣體絕緣的開關(guān)拒，簡稱GIS。它是高壓GIS產(chǎn)品在中壓領(lǐng)域的拓展，這種開關(guān)柜是采用低氣壓的SF6氣體、N2氣體或混合氣體作為開關(guān)設(shè)備的絕緣介質(zhì)，用真空或SF6為滅弧介質(zhì)，將母線、斷路器、隔離開關(guān)等中壓元件集中密閉在箱體中，綜合運(yùn)用現(xiàn)代絕緣技術(shù)、開斷技術(shù)、制造技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字技術(shù)生產(chǎn)的集智能操縱、養(yǎng)護(hù)、監(jiān)視、測量、通訊于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。其優(yōu)點(diǎn)是體積縮小，與外部環(huán)境條件（如濕度、海拔高度、灰塵、霧、污穢等）完全沒有關(guān)系，缺點(diǎn)是技術(shù)繁雜、精度高、電器元件本身的穩(wěn)當(dāng)性要求極高，價格較高。

對10kV氣體絕緣開關(guān)柜在地鐵工程中的應(yīng)用前景分析如下。

GIS的特點(diǎn)

（1）采用低壓力氣體作介質(zhì)絕緣

依靠低壓力的SF6等氣體作絕緣介質(zhì)，可以充分發(fā)揮氣體介質(zhì)絕緣性能的優(yōu)點(diǎn)。SF6氣體是一種大分子量的惰性氣體，性能穩(wěn)定、難于電離，絕熱系數(shù)小，經(jīng)過拉弧擊穿后能夠自行恢復(fù)原介質(zhì)絕緣強(qiáng)度，氣體無毒無腐蝕性，對人員和設(shè)備安好，SF6氣體絕緣性能為空氣的2～3倍，并且隨著電壓等級的升高，優(yōu)勢更加明顯。

（2）采用真空斷路器

GIS所配開關(guān)以真空斷路器為主，真空滅弧室具有開斷才能強(qiáng)、電壽命長、穩(wěn)當(dāng)性高、滅弧室片面免維護(hù)等特點(diǎn)，真空斷路器在開斷過程中不會產(chǎn)生很高的壓力，因而爆炸的危害性較小，開斷短路電流時也不會有很大的噪聲。目前在普遍空氣絕緣開關(guān)柜中也大都采用真空斷路器。

（3）可實(shí)現(xiàn)小型化

由于采用了氣體絕緣介質(zhì)以及合理的絕緣布局，使高壓元件尺寸得以縮??；在箱形容器內(nèi)布置高壓元件，排列便當(dāng)、集裝程度高，使設(shè)備得以小型化。GIS比空氣絕緣開關(guān)柜（簡稱AIS）占地面積減小了約1／3，體積減小了約1／2；35kV等級GIS的占地面積、體積減小得更加顯著。

（4）穩(wěn)當(dāng)性較高

因氣體壓力低，密封問題已不突出，氣密性可達(dá)30年不用補(bǔ)氣。因高壓帶電導(dǎo)體要么密封于低壓力的SF6等絕緣氣體中，要么用具有接地屏蔽的固體絕緣件封閉，故GIS的最大優(yōu)點(diǎn)是不受外界環(huán)境，如凝露、污穢、海拔高度、化學(xué)物質(zhì)、小動物等的影響，無銹蝕、氧化程度很低，穩(wěn)當(dāng)性較高。

（5）三相共箱方箱型布局占主流

GIS的布局包括分相型、三相共箱圓筒形、三相共箱方箱型3種。由于新的制造技術(shù)、焊接技術(shù)和材料的展現(xiàn)，GIS密封箱體在制造過程中可以利用現(xiàn)代先進(jìn)的板材下料、折彎、焊接設(shè)備以及氦氣檢漏技術(shù)，使密封箱體的精度、剛度、強(qiáng)度提高，漏氣率降低。密封箱體制造技術(shù)的提高給GIS向方箱型進(jìn)展供給了條件?，F(xiàn)在新開發(fā)的產(chǎn)品大多為三相共箱方箱型。

（6）三種母線布局共存

GIS的母線布局包括氣體絕緣母線、插接式固體絕緣母線2種。氣體絕緣母線現(xiàn)場安裝時需要開啟密封蓋板舉行母線的聯(lián)接，然后舉行抽真空、充氣SF6；插接式固體絕緣母線現(xiàn)場安裝時不需要開啟密封蓋板，用插接件將母線單相地連接起來，母線是干式的。氣體絕緣母線，現(xiàn)場連接繁雜，但對制造和現(xiàn)場安裝精度的要求較低；插接式固體絕緣母線，便于現(xiàn)場的母線連接，但對制造和現(xiàn)場安裝的精度要求較高。

（7）布局模塊化

GIS采用積木方式，模塊化設(shè)計，使布局簡化、統(tǒng)一、生動，各氣室之間互不影響，通過密封箱體上預(yù)留的插座孔插接避雷器、電壓互感器、電纜終端以及舉行密封箱體間的插接。根據(jù)需要，可很便當(dāng)?shù)赝ㄟ^預(yù)留的電纜插座來增加進(jìn)出線電纜的數(shù)量，也可以很便當(dāng)?shù)叵蚬耋w兩邊擴(kuò)展。

（8）全屏蔽電纜終端進(jìn)出線

GIS采用電纜作為電源的引入、引出。插接式電纜終端可配用不同截面的電纜。

（9）免維護(hù)

因在柜內(nèi)配置了電壽命長、穩(wěn)當(dāng)性高的真空斷路器，以及其他高壓元件穩(wěn)當(dāng)性的提高，GIS在整個壽命期主回路可以做到不檢修；同時又由于密封技術(shù)的提高，氣室的漏氣率極低，在壽命期內(nèi)無需補(bǔ)氣。

（10）信息化

GIS正朝著信息化、智能化方向進(jìn)展，GIS同現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)舉行了有機(jī)結(jié)合，使GIS具有操縱、養(yǎng)護(hù)、測量、通信、顯示、故障錄波和事情記錄等功能，并可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)測和故障預(yù)料。

GIS主要技術(shù)性能

1）主要技術(shù)參數(shù)

典型10kV等級GIS產(chǎn)品的主要技術(shù)性能見表1。

2）根本柜型

GIS按柜的用途可分為進(jìn)線柜、出線柜、母聯(lián)柜、母線提升柜、測量柜等實(shí)現(xiàn)不同功能的柜型。

可實(shí)現(xiàn)的一次主接線方案有單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段等。

3）元件組成

GIS的隔室主要包括斷路器氣室、母線氣室、三工位開關(guān)氣室、電纜隔室、低壓隔室、泄壓隔室等。

GIS主要組成部件可分為：母線、斷路器、三工位開關(guān)（即閉合、隔離、接地三個位置）、電壓互感器、電流互感器、避雷器、電纜頭、低壓裝置、機(jī)構(gòu)、母線聯(lián)接器等。

國內(nèi)城市軌道交通工程中GIS的采用處境

我國目前的軌道交通工程中10kVGIS還沒有工程應(yīng)用實(shí)例，但是35kVGIS，由于體積優(yōu)勢更加明顯，能節(jié)省占地面積，減小車站規(guī)模，并且已經(jīng)有多家國內(nèi)企業(yè)能夠生產(chǎn)，因此在國內(nèi)的地鐵工程中得到廣泛采用，例如：上海地鐵一號線、二號線、明珠二期、莘閔線、共和新路線、廣州地鐵一號線、二號線、三號線、南京地鐵一期、天津津?yàn)I輕軌、深圳地鐵一期等工程均采用了35kVGIS，據(jù)不完全統(tǒng)計，約有1000多面GIS在軌道交通中投入運(yùn)營。

10kVGIS在國內(nèi)城市軌道交通工程中的實(shí)際應(yīng)用分析

目前國內(nèi)城市軌道交通10kV電壓等級的開關(guān)柜主要在北京地鐵、武漢地鐵使用。

1）既有線牽引降壓混合變電所帶開閉所主接線

以北京地鐵既有線的采用10kV的AIS的牽引降壓混合變電所兼開閉所為例，其主接線如圖1所示。

圖1采用AIS的既有線牽引降壓混合變電所（帶開閉所）10kV主接線圖

根據(jù)供電局的要求，開閉所的進(jìn)線設(shè)置了隔離手車，用于與供電局的隔離，為防止故障關(guān)合的誤操作，線路側(cè)不設(shè)置接地開關(guān)。

2）采用GIS的方案

由于GIS的布局與AIS不同，GIS沒有隔離手車，GIS的隔離功能只能由三工位開關(guān)實(shí)現(xiàn)，三工位開關(guān)是連在母線上的，假設(shè)僅用三工位開關(guān)實(shí)現(xiàn)隔離功能，那么存在故障關(guān)合的誤操作的隱患，當(dāng)故障關(guān)合接地開關(guān)后，必將產(chǎn)生電弧，造成SF6分解，分解物對柜內(nèi)的環(huán)境污染很大，勢必影響柜內(nèi)其它元件的正常運(yùn)行，關(guān)合短路電流后的接地開關(guān)也需舉行檢修。而采用三工位開關(guān)加斷路器接線，對于GIS母線側(cè)的三工位開關(guān)，在隔離位置實(shí)現(xiàn)的是隔離功能，在接地位置僅僅是預(yù)接地，只有當(dāng)斷路器合閘后才真正實(shí)現(xiàn)線路側(cè)接地。通過斷路器舉行接地操作，即使發(fā)生故障關(guān)合的誤操作，只要電壽命不超過斷路器允許的次數(shù)，就不會產(chǎn)生電弧使SF6分解，污染柜內(nèi)環(huán)境，不會對柜內(nèi)其它元件的正常運(yùn)行造成影響，這種主接線實(shí)際上對提高運(yùn)行穩(wěn)當(dāng)性是有利的。所以，一面GIS柜即可替代AIS的三面柜子（外電源進(jìn)線隔離柜、進(jìn)線斷路器柜、提升柜），節(jié)省了占地面積。

另外，為裁減柜子數(shù)量，節(jié)省占地面積，可以將母線電壓互感器布置在母線上方，將避雷器布置在電纜進(jìn)出線處。

根據(jù)GIS的布局特點(diǎn)，上面的變電所采用GIS方案的主接線如圖2所示。

GIS的國產(chǎn)化分析

從國外來看，GIS進(jìn)展相當(dāng)快，制造廠家好多，而且應(yīng)用對比廣泛。

我國GIS的研發(fā)起步較晚，上世紀(jì)90年頭，一些分企業(yè)開頭了GIS的研制工作，到本世紀(jì)初，有更多的企業(yè)參與進(jìn)來，大片面企業(yè)都是合資企業(yè)，直接引進(jìn)母公司技術(shù)組裝生產(chǎn)，國內(nèi)只有極少數(shù)單位自主研發(fā)，并完成了型式試驗(yàn)，有個別生產(chǎn)廠家通過了產(chǎn)品鑒定。

國內(nèi)GIS的生產(chǎn)廠家有廈門ABB、上海SIEMENS、蘇州AREVA（施耐德）、廣州白云、沈陽成套等，這些廠商都是通過與知名國際生產(chǎn)商舉行合資或關(guān)鍵部件原裝引進(jìn)等方式，在國內(nèi)完成開關(guān)柜的整體組裝，西高所聯(lián)合六廠舉行自主研發(fā)。

因此，10kVGIS可在國內(nèi)購買。

GIS的進(jìn)展趨勢

近年來，GIS在我國也得到了急速地推廣與應(yīng)用，更加是在一些關(guān)鍵場所和市區(qū)中心地帶公共建筑內(nèi)其變電所好多采用了10kVGIS。隨著社會的進(jìn)展，尤其我國城市軌道交通以及大型工礦的進(jìn)展，對開關(guān)設(shè)備提出了小型化、智能