隨著當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力需求在各行業(yè)中都在不斷增大，尤其是中壓配電系統(tǒng)，在整個(gè)配電系統(tǒng)中發(fā)揮著“承上啟下”的作用，占據(jù)非常重要的地位，因此中壓配電設(shè)備的性能好壞對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的安全持續(xù)運(yùn)行舉足輕重。C-GIS設(shè)備是上世紀(jì)未發(fā)展起來(lái)的專門(mén)應(yīng)用在中壓系統(tǒng)中的配電設(shè)備，突出的安性、可靠性使其在本世紀(jì)初得到了迅猛發(fā)展，使C-GIS制造行業(yè)迅速興起，制造技術(shù)突飛猛進(jìn)。本文通過(guò)介紹C-GIS的摹本原理、結(jié)構(gòu)、發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用情況，分析了C-GIS系統(tǒng)在現(xiàn)階段各行各業(yè)的具體應(yīng)用及其優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)該設(shè)備的未來(lái)發(fā)展做出展望。
一、C-GIS設(shè)備簡(jiǎn)介
1．C-GIS設(shè)備基本概念及原理
C-GIS (Cubicle-type gas-insulated metal-enclosedswitchgear)是指柜式氣體絕緣金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備，是一種以斷路器為主開(kāi)關(guān)，電壓電流等摹本參數(shù)在較高范圍內(nèi)的、應(yīng)用于7. 2～40.5 kV電壓等級(jí)的一次配電設(shè)備。C - GIS是在GIS技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高技術(shù)含量產(chǎn)品，它將GIS的SF6絕緣、密封與空氣絕緣的金屬封閉開(kāi)關(guān)設(shè)備制造技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，利用低壓力的氣體絕緣介質(zhì)、固體絕緣材料以及特定的柜式絕緣結(jié)構(gòu)將高壓導(dǎo)體、高壓元件密封或金屬封閉，達(dá)到能承受耐受額定絕緣水平的要求；利用開(kāi)關(guān)元件、連接導(dǎo)體、電纜承載電流；利用真空滅弧開(kāi)斷技術(shù)對(duì)線路的負(fù)荷、過(guò)載及短路電流進(jìn)行控制、開(kāi)斷，完成對(duì)線路及設(shè)備的關(guān)、斷及保護(hù)；使用現(xiàn)代傳感、數(shù)字及通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息化、智能化控制。
2、發(fā)展?fàn)顩r
20世紀(jì)70年代末、80年代初，日本首先開(kāi)發(fā)出84 kV C-GIS設(shè)備，當(dāng)時(shí)采用的是厚鋼板焊接的方箱型密封柜體。隨后，有更多的公司開(kāi)發(fā)了7. 2～126kV不同電壓等級(jí)的C-GIS產(chǎn)品，母線全部置于SF6氣體中：主開(kāi)關(guān)選配真空斷路器或SF6斷路器：主接線與常規(guī)高壓GIS基本一致，配備上下隔離開(kāi)關(guān)、接地開(kāi)關(guān)、快速接地開(kāi)關(guān)等，內(nèi)置電流互感器、電壓互感器、避雷器等高壓元件。技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在將SF6氣體絕緣技術(shù)應(yīng)用到開(kāi)關(guān)柜的制造上，充氣壓力降低，一般在0. 2MPa（表壓）以下，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)需要進(jìn)行抽真空、充氣。
2000年前后，中壓C-GIS設(shè)備有了飛躍式的發(fā)展，新的技術(shù)、結(jié)構(gòu)、工藝、裝備等進(jìn)入推廣使用階段。產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)、可靠性進(jìn)一步得到提高，尺寸進(jìn)一步減小，密封柜體也進(jìn)行了進(jìn)一步改造，采用薄不銹鋼板焊接結(jié)構(gòu)，并開(kāi)始采用激光焊接技術(shù)、同步抽真空與充氣技術(shù)、SF6氣體檢漏技術(shù)；采用新型的固體界面絕緣插接技術(shù)，并推廣應(yīng)用于各氣室間、柜體間以及電壓互感器，避雷器等外置高壓元件的連接；傳感器被大量使用，如電流／電壓傳感器、位置傳感器、氣體壓力傳感器等，同時(shí)引入計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，使產(chǎn)品的信息化、智能化得到很大提高：SF6氣體壓力進(jìn)一步降低·一般在0. 05MPa以下，并已開(kāi)發(fā)出采用壓縮宅氣、N2等作為絕緣介質(zhì)的C-GIS設(shè)備。技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在SF6氣體用量減少，固體界面絕緣技術(shù)的成熟與廣泛使用，參數(shù)水平提高，制造、檢漏技術(shù)與水平提高，產(chǎn)品已初步實(shí)現(xiàn)了信息化、智能化。
二、C-GIS設(shè)備應(yīng)用分析
1、 C-GIS設(shè)備特點(diǎn)
多年的發(fā)展及實(shí)踐證明．C-GIS設(shè)備在中壓配電系統(tǒng)中有著無(wú)與倫比的優(yōu)越性，SF6氣體的運(yùn)用，無(wú)論在絕緣性能還是滅弧能力方面，都表現(xiàn)出了比空氣更多的優(yōu)勢(shì)，在較小的工作氣壓下就可獲得良好的絕緣性能，同時(shí)由于氣體絕緣的特殊性，C-GIS設(shè)備在設(shè)計(jì)過(guò)程中采用了防爆膜或壓力釋放通道，使維護(hù)人員受事故傷害的幾率幾乎降為零；全密封的柜體結(jié)構(gòu)，將導(dǎo)體及一些高壓元件完全與外界環(huán)境隔離，從而避免了由天氣、環(huán)境變化引起的濕熱、凝露、空氣污染等影響；激光焊接工藝、新型固體絕緣界面插接技術(shù)及硅膠材料的應(yīng)用，使柜體各氣室間、柜體與外界環(huán)境的密封性能及柜體強(qiáng)度等得到很大提升，也使很多高壓元件（電壓互感器、避雷器等）實(shí)現(xiàn)了外置；更多的采用了新型傳感器，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)C-GIS設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。有了這些先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，使C-GIS設(shè)備柜體體移{在原有小體積基礎(chǔ)上又減小了很多，尤其是40. 5kV等級(jí)C-GIS設(shè)備，比傳統(tǒng)空氣絕緣柜的占地面積、體積均減少了近2/3，制造商可以將每一臺(tái)柜體在工廠內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立封裝，然后成套運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，良好的密封性能和小巧的體積也給運(yùn)輸帶來(lái)方便，在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后可直接安裝就位，省去了組裝、抽真空及充氣等繁瑣過(guò)程，不僅如此．C-GIS設(shè)備非常高的智能化、信息化水平，也完全適應(yīng)了現(xiàn)代無(wú)人值守變電站的發(fā)展需要．
2、行業(yè)應(yīng)用情況
目前，中壓C-GIS產(chǎn)品的用戶主要集中在沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，這些地區(qū)基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模大，工業(yè)化程度高，同時(shí)電力用戶的要求和認(rèn)識(shí)都比較超前，故在一些重要場(chǎng)合使用了高可靠性和免維護(hù)的C-GIS。在經(jīng)濟(jì)建設(shè)重心內(nèi)移和C-GIS使用中顯現(xiàn)的優(yōu)越性的示范作用下，廣闊的中西部地區(qū)也開(kāi)始使用。40.5kV C-GIS(含36kV)的最大使用領(lǐng)域是地鐵。至2005年，正在修建和計(jì)劃開(kāi)工修建地鐵的城市有上海、廣州、深圳、南京、天津、重慶、長(zhǎng)春、沈陽(yáng)等，總建設(shè)里程超過(guò)400km。按36kV或40.5 kVC GIS的用量10臺(tái)／km計(jì)算，地鐵中C GIS的使用量在4000臺(tái)左右。據(jù)不完全調(diào)查，地鐵用戶主要分布在上海、廣州、深圳、南京、天津等地，中心變電站主要集中在上海、北京、青島、深圳、天津、廣東等地，終端變電站主要集中在以上各大城市的高層建筑、污水站、工廠等。地鐵用戶占40%．中心變電站占3096，終端變電站占30%。
就筆者所在的石化行業(yè)來(lái)看，石油化工產(chǎn)品的大需求量直接帶動(dòng)著電力系統(tǒng)應(yīng)用的規(guī)模化，而且由于石化行業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，空氣質(zhì)量較差，污染嚴(yán)重，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)柜被腐蝕及污染現(xiàn)象嚴(yán)重，設(shè)備使用壽命短，而在此條件下卻非常適合采用C-GIS設(shè)備，全密封柜體結(jié)構(gòu)將導(dǎo)體、開(kāi)關(guān)及其它一些高壓元件與外界完全隔離，在降低維護(hù)及檢修成本的同時(shí)也提高了供電安全性，可靠性，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。毫無(wú)疑問(wèn)，C-GIS較傳統(tǒng)空氣絕緣柜優(yōu)勢(shì)明顯，在不久的將來(lái)其應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。
3、待改進(jìn)問(wèn)題及發(fā)展前景
雖然C-GIS設(shè)備擁有很多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但也不可忽視其存在的缺點(diǎn)及有待改進(jìn)的環(huán)節(jié)。
SF6氣體是用于高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的性能優(yōu)良的絕緣與滅弧介質(zhì)，在常溫常壓下無(wú)色、無(wú)味、無(wú)毒，但在電弧作用下會(huì)分解出有毒成分，對(duì)空氣造成污染，而全世界都在注重環(huán)保的今天，有必要找出更加環(huán)保的絕緣介質(zhì)替代品，如N2、壓縮空氣等，從而提升C-GIS設(shè)備的環(huán)保性能；在現(xiàn)有基礎(chǔ)上繼續(xù)技術(shù)創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)新型真空斷路器，優(yōu)化斷路器的絕緣、操動(dòng)機(jī)構(gòu)，提升系統(tǒng)的開(kāi)合能力及可靠性：研究新型插接及密封技術(shù)，改善系統(tǒng)密封性能，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，在此基礎(chǔ)上使接口尺寸標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化，促進(jìn)外置設(shè)備的通用化，真正實(shí)現(xiàn)C-GIS設(shè)備從少維護(hù)到免維護(hù)。
三、結(jié)束語(yǔ)
隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，中壓C-GIS產(chǎn)品的使用量將會(huì)大大增加，而在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用的推動(dòng)下，G-GIS產(chǎn)品將朝著高可靠性、免維護(hù)、智能化、低成本、模塊化、少用或不用SF6氣體的方向發(fā)展。同時(shí)，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商應(yīng)先努力學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)和制造工藝，力爭(zhēng)技術(shù)創(chuàng)新，拉近與國(guó)外廠商的技術(shù)水平。
三門(mén)峽富通新能源可以根據(jù)用戶的需求訂做各種類型的高低壓配電柜。（三門(mén)峽配電柜訂做、鞏義配電柜訂做、洛陽(yáng)配電柜訂做、鄭州配電柜訂做）
