什么是充气柜？

充气柜便是户内交流高压气体绝缘金属关闭开关设备是新一代的开关成套设备，主开关既可以用永磁安排的真空断路器也可以用弹簧安排的真空断路器，整柜选用空气绝缘与六氟化硫气体隔室相结合的计划，既紧凑又可扩大，适用于配电自动化。

充气柜具有结构紧凑、操作灵敏、联锁安稳等特征，对各种不同的运用场合（特别是环境恶劣的场所）、不同的用户要求均能供给令人满意的技术计划。传感技术和最新保护继电器的选用，加上先进的技术功用及轻便灵敏的装置计划，完全可以满意用户不同的需求。充气柜适用于电力体系的小型二次变电所、开闭所、箱式变电站、住宅小区、工矿企业、大型商场，特别适用于机场、地铁、铁路等对用电要求较高的场合。

 

充气柜的工作环境

a、周围空气温度：最高40℃，（24h平均值不超越35℃），最低-25℃；

b、海拔高度：不超越3000m（超越3000m时与出产厂家和谐）；

c、空气湿度：日相对湿度平均值不大于95%，月相对湿度平均值不大于90%；

d、在二次体系中感应的电磁干扰的起伏不超越1.6kv。

 

充气柜的特征

a、柜体结构：充气隔室选用3～5MM厚不锈钢板，经数控机床加工后选用焊接机器人焊接而成，焊接变形少，气密性好，其余隔室选用优质冷轧钢板，经数控折弯后焊接而成，具有精度高、强度好的特征；各功用单元均为独立模块，组装极为便当。柜体各密封隔室设有独立的泄压通道，最大极限地确保人身安全和设备工作。

b、适用规范：GB/T11022-2011《高压开关设备和操控设备规范的一起技术要求》；GB/T3906-2006《3.6kV～40.5kV交流金属关闭开关设备和操控设备》；

c、防护等级：充气隔离为IP67；低压柜体为IP4X。

设备的采购关键

我国地势西高东低，山地约占33%，高海拔区域约占26%，青藏高原平均海拔4000m以上，其以北和以东众多的高原及盆地多为海拔1000m至2000m。高海拔区域气候杂乱多样，时受湿润、凝露、盐雾和飓风的侵袭;加之西部大开发今后，日益兴旺发达的工业和交通等，也使电网开关设备极易产生污秽和腐蚀。配电网上运用的传统空气绝缘开关设备，受此环境条件的约束，已不能满意要求，开端逐步更新换代。12kV的柜式气体绝缘金属关闭开关设备(以下简称充气柜)，虽然在我国起步才几年，但因为具有占地面积小、智能化程度高、免保护、全工况等特征，使其逐步成为一个新的挑选。近几年，四川和云贵等地相继安排过几回较大规划的电网开关设备改造，将传统的15-20年的更新周期一举改变为连续频频的更新。尤其是一些新开工的电网工程，从规划源头抓起，挑选配备12kV的充气柜，以满意在必定时间内仍能正常运用的必备条件。目前，充气柜在冶金、石化、矿山、开发区、城市轨道交通和高层建筑等规划内的运用越来越多。

 

 

 

充气柜的运用现状与挑选

1型式的挑选

⑴进口产品的干流选型

用户选型最多的是柜式充气柜，约占总需求量的70%-85%;其次是筒式，如SIEMENS和AREVA的产品，就同72.5kV以上的GIS类似。挑选首要会集在市场占主导地位的排名前8位产品上，如德国SIEMENS、ABB和AREVA(原Alstom)，马来西亚泰高(TAMCO)，韩国现代南自，日本AE。这些厂家在国内都有自己的公司或合资公司，其产品现已系列化，且摆脱了许多规划常规和习惯的束缚，构成了自己独特的规划思维和规划风格。如欧洲一些公司的充气柜就颇为引人注目，既适合杂乱的网络节点或用户终端的要求，又满意了各种二次变电站对紧凑型开关柜灵敏运用的需求，使问津用户日渐增多。此外，因为我国电网的质量还达不到世界一流要求，电网的不安稳性就要求充气柜进步额外参数，加强产品的绝缘，现时用户在10kV供电网络上运用的充气柜，多挑选12kV额外电压的开关设备

⑵国产产品的干流选型

因为充气柜对工艺配备要求极高，加工难度很大，目前国内企业经过引入、消化、合作，开宣布一批适用型的柜式充气柜，不只经过了型式试验，而且进入批量出产，有的已构成系列化，如西高所、西安森源、镇江龙源，以及天水长城、上海天灵(见表2)、广东顺德等，其间选用密封压力体系和保护测控技术，以及运用绝缘老化在线检测技术和温升无线传感技术，使充气柜状态监测和毛病诊断技术得到质的进步的新产品，遭到格外的重视。

2结构的挑选

因为不同厂家不同类型的开关柜在外形和结构等方面存在较大的差异，用户的挑选原则也各有偏重。其间，一个一起的重视点是用户的母线结构对12kV的充气柜的全体结构有约束要求，因此在选购时更垂青将充气柜技术与常规开关技术有机结合并发展的产品，为使母线在现场便于装置，都会顺应自己的母线结构来确认。按一次主回路中的母线、隔离开关和断路器三个首要模块之间的相对方位，划分为三种类型结构：

⑴上中下安置

这是运用插接式固体绝缘母线和充气母线室+母线连接器结构的挑选，其典型产品是日本三菱的HS-X12

⑵下中上安置

这是运用充气母线室+母线连接器结构的挑选，其典型产品是上海天灵的N2S、ABB的ZX1.2，这种安置完成双母线不太便利。

⑶后中前安置

这是运用气体绝缘母线和充气母线室+母线连接器结构的挑选，其典型产品是ALSTOM的WS

3功用的挑选

⑴绝缘水平及体积

国外的充气柜依据IEC规范确认绝缘水平，一次主回路和隔离断口的耐压值较国内产品低，因国内产品既要符合IEC规范，还需达国标。国内外产品体积差异也较大，国内产品相间、相对地及爬电距离较大，且体积较大，质量较重。高原用户多挑选性价比高的5类产品：

①在各气室、柜体间、电压互感器和避雷器等高压元件连接上，选用新型的固体界面绝缘插接技术的产品。

②运用固体绝缘母线或充气母线室+母线连接器，现场装置已不需求抽真空充气的产品。

③简化一次主接线，没有了线路侧隔离开关的产品。

④许多运用电流/电压传感器、方位传感器、密度传感器等的产品。

⑤把PT装置在开关柜顶上，省掉了一个PT柜的产品。

⑵载流能力

国外的充气柜额外电流遍及都较高，如ABB的ZX2和西门子的8DA10的母线额外电流均达2500A，而国内基本上是1250A。其首要原因是受产品全体规划水平尤其是散热规划水平的影响，以及受绝缘母线和电缆接插件本身通流能力的约束。而载流能力巨细往往左右着产品的挑选取向。

⑶系列化

国外大公司起步早，经过多年的开发已构成系列化产品，如ABB推出的ZXO、ZX1、ZX2等产品，主开关既可选负荷开关，也可选真空断路器或SF6断路器;主接线既有单母线计划，又有双母线计划，适合用户的多种需求。国产的品种就比较单一，挑选的地步较小，一些厂家的产品系列化还尚有时日。

⑷制作工艺

中外主导厂商纷纷选用现代化的加工配备、加工工艺和焊接工艺。如选用SF6气体较多的欧洲产品，他们具有先进的充气罐和一流的质量监控技术，箱式壳体选用机器人焊接，无漏气，占地面积很小。国内的干流厂商也奋起迎接挑战，运用先进的板材下料、折弯和焊接设备，密封箱体选用薄型不锈钢焊接结构，运用激光焊接、氦质谱检漏等技术，使密封箱体的精度和刚度进步，漏气率降低。从而，把柜体结构发展为有灵敏组合、功用更好的铠装式柜体，各气室都是独立的，断路器气室、母线气室构成积木式结构，使单母线和双母线组合灵敏。

 

 

运用效果与缺陷

1运用的效果显著

⑴适用功用强

我国西部区域遍及遭到高海拔、凝露、盐雾和污秽等外界环境条件的影响，还有如今越来越多的要求高安稳性电力配送，但是空间狭小的高层建筑、会集的工商业区和轨道交通等建造工程，充气柜已成为最佳的配电设备。它不但不存在大气状态的影响，而且柜型外壳体积很小，节省了占地面积更利于布局，与周围环境在巨细和外观等方面愈加协调，愈加相习惯，使工程建造的归纳经济效益非常显着。在各个区域城市的城网升级和增容工程中选用了充气柜，带来更好的收益。

⑵装置功用好

充气柜将各种高压元件组成若干规范模块，经过组合可以满意各种主接线的要求，满意各种不同运用场合的需求。它全体运输到现场，成套吊装就位，装置时可不触及SF6气体的处理。还可很便利地经过预留的电缆插座，添加进出线电缆的数量进行扩容，或添加柜子向柜体的一边或两边进行扩展。高压元件设置在箱形的充气壳体内，更易于选用电缆作为电源的引入和引出，更便利与变压器的连接和安置，还不受空间的约束，更容易组成体系。

⑶安全功用大

因充气柜主回路的导电部分密封于SF6等绝缘气体中，且高压带电导体关闭，使其具有安稳性高和适合频频操作的长处，满意了电网变电所负荷急剧添加运转导致大额外电流、大短路开断电流，以及频频操作、低过电压等技术的需求;还能准确地承受和分配电能，对电路实行有效的操控和保护及检测。如杭州的用户在运用充气柜时均没有发现触电和火灾的危险产生，确保了设备和操作人员的安全。

⑷保护功用高

因充气柜各种高压元件或用气体密封，或以金属关闭，零部件无腐蚀、生锈现象，也没有由此造成的操作和导电的影响，需求维修的工作量很小。选用的真空断路器寿数长，功用安稳，也可免保护或少保护。

 

2运用的首要缺陷

⑴产需两边对接不行稳妥

①有的厂家还处在20世纪90年代初的水平，出产12kV的充气柜只是在早期40.5kV的充气柜基础上，将40.5kV的部件更换为12kV的相应部件，而柜体外形减小量不大，甚至就没有改变，这样的产品相比之下就很显逊色。

②12kV的充气柜市场售价过高，还不被并不必定要运用充气柜的用户所承受。估计其归纳本钱为正常柜子的1.5倍，但现在多数仍为3倍左右，价格为适当一部分用户不能承受。

③许多产品还处于不完善的发展期，如以压缩空气作为充气介质,因为其压力与SF6的压力相差许多,有或许导致选用原料的改变,从而导致设备的功用改变。再如，依据GB3906─1991国家规范产品供电连续性最高级别为LSCB2级,而50%的充气柜仍选用单气室,就势必要改为双气室。

⑵厂商配套服务没有跟上

①因为一些12kV的充气柜出产厂家夸张宣扬产品功用，加之规定检修周期的延伸和体系停电检修困难，使一部分用户放松了检修和管理，设备带病运转的情况时有产生，以致开关柜绝缘被击穿。

②出产厂家出于竞争的考虑，构筑的技术壁垒本无可厚非，但用户购买产品时，只是拿到一本通用型的扼要运用说明书，缺少一本权威的12kV的充气柜检修工艺指导书，妨碍了用户运用和检修技术的进步。

③不同出产厂家的设备种类配件有差异，检修运用的备品配件难配发，同种类型不同厂家的检修工艺及技术规范不统一，且各用户的装置安置方式不同，特别是有的产品质量存在先天缺乏。如日韩的产品较多选用笨拙的铸造罐加焊接，占地面积大，因铸造工艺精度较难确保，漏气点较多。

 

充气柜的改造与展望

1要为预装式变电所做好产品配供

近年来，我国西部高海拔区域城网改造和农网的终端12kV变电所中越来越多地选用了预装式变电所，既便于建造装置，又不需建房占用过多的土地。其技术参数和功用，以及充气柜等首要设备，多数是按照国家规范GB/T17467??—1998规定来要求，促进了电网技术配备的进步，因此倍受运转部分的欢迎。但也有一些12kV预装式变电所的高压配电装置及归纳自动化体系，运用一个共用的外壳，或许一组外壳关闭起来，其高压开关设备等首要元件内在与国标GB/T17467-1998规定相距较大。现在，用户遍及对12kV的充气柜机械寿数、电器寿数提出了新的要求。所以，其出产厂商不只要对产品规划、质量操控、制作水平严厉挑选;还要在工程规划中，关于技术参数、机械特性、操作方法等的装备，必须遵循国家相关技术规范的规定，以推进电气工程全体水平的进步。

2要为电网自动化供给智能化产品

我国西部高海拔区域电网的智能化改造步伐日益加速，在电气工程规划中对开关设备的装备都表现出极强的超前意识，去年选购智能型充气柜的客户就比上年添加一成多。用户喜爱能完成状态监测、建立计算机辅佐保护体系和毛病诊断体系的产品，因它记录的运转参数可供给避免误动作或保护办法的信息，有助于避免突发的和费用较大的毛病。而现时充气柜关于状态检修在线监测功用尚显缺乏，如导体温度、分合闸线圈断线、内绝缘凝露、机械特性和部分放电等，有待进一步的研制进步，以习惯配电网自动化和免保护的新需求。

3要为添加社会效益多产环保型产品

因为充气柜常用的充气介质SF6归于温室气体,其运用量应尽或许削减。日本东芝公司现已研制出压缩空气作为充气介质,也有的干流厂商不再选用高压力，改用小于0.25MPa(20℃时的绝对值)的SF6气体，也有的选用N2和SF6+N2混合气体。这是发展方向，理应赶快研制这类特征产品。还要降低带电场操控元件的绝缘子尺寸，进步其浇注工艺水平，赶快攻克资料、工艺方面的难题。绝缘环氧树脂也急需更新换代，加速研制低介电常数、耐热性及强度等均杰出的树脂。别的，要经过模块化规划和专业化出产，使充气柜的本钱之比降低到1.5:1左右。

4要为不同区域电网添加专用型产品

高海拔区域12kV的电网需求相习惯的专用型充气柜，而市面上清一色的普通开关设备，明显不能满意需求。呼请出产厂商赶快在规范系列之外增加一些习惯各种运转环境及各运转部分的个性化产品系列，并对开关柜的绝缘留满足的裕度，甚至从头规划柜形，这样就不必因为在现有柜形的约束下改进绝缘办法，因此更能确保产品的质量，这种富有针对性的产品肯定大有市场。固然，其内容相对较广，开发的难度较大，但随着现代电网的发展和科技进步，势必迎来一个较为完善的智能化、专用型、系列化的充气柜运用与发展的喜人局面。