隨著當代社會經濟、現代工業技術的迅速發展，電力需求在各行業中都在不斷增大，尤其是中壓配電系統，在整個配電系統中發揮著“承上啟下”的作用，占據非常重要的地位，因此中壓配電設備的性能好壞對于整個電網的安全持續運行舉足輕重。C-GIS設備是上世紀未發展起來的專門應用在中壓系統中的配電設備，突出的安性、可靠性使其在本世紀初得到了迅猛發展，使C-GIS制造行業迅速興起，制造技術突飛猛進。本文通過介紹C-GIS的摹本原理、結構、發展狀況及應用情況，分析了C-GIS系統在現階段各行各業的具體應用及其優缺點，并對該設備的未來發展做出展望。
一、C-GIS設備簡介
1．C-GIS設備基本概念及原理
C-GIS (Cubicle-type gas-insulated metal-enclosedswitchgear)是指柜式氣體絕緣金屬封閉開關設備，是一種以斷路器為主開關，電壓電流等摹本參數在較高范圍內的、應用于7. 2～40.5 kV電壓等級的一次配電設備。C - GIS是在GIS技術基礎上發展起來的一種高技術含量產品，它將GIS的SF6絕緣、密封與空氣絕緣的金屬封閉開關設備制造技術進行有機結合，利用低壓力的氣體絕緣介質、固體絕緣材料以及特定的柜式絕緣結構將高壓導體、高壓元件密封或金屬封閉，達到能承受耐受額定絕緣水平的要求；利用開關元件、連接導體、電纜承載電流；利用真空滅弧開斷技術對線路的負荷、過載及短路電流進行控制、開斷，完成對線路及設備的關、斷及保護；使用現代傳感、數字及通信技術實現信息化、智能化控制。
2、發展狀況
20世紀70年代末、80年代初，日本首先開發出84 kV C-GIS設備，當時采用的是厚鋼板焊接的方箱型密封柜體。隨后，有更多的公司開發了7. 2～126kV不同電壓等級的C-GIS產品，母線全部置于SF6氣體中：主開關選配真空斷路器或SF6斷路器：主接線與常規高壓GIS基本一致，配備上下隔離開關、接地開關、快速接地開關等，內置電流互感器、電壓互感器、避雷器等高壓元件。技術進步主要表現在將SF6氣體絕緣技術應用到開關柜的制造上，充氣壓力降低，一般在0. 2MPa（表壓）以下，現場安裝時需要進行抽真空、充氣。
2000年前后，中壓C-GIS設備有了飛躍式的發展，新的技術、結構、工藝、裝備等進入推廣使用階段。產品的技術參數、可靠性進一步得到提高，尺寸進一步減小，密封柜體也進行了進一步改造，采用薄不銹鋼板焊接結構，并開始采用激光焊接技術、同步抽真空與充氣技術、SF6氣體檢漏技術；采用新型的固體界面絕緣插接技術，并推廣應用于各氣室間、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，同時引入計算機控制技術，使產品的信息化、智能化得到很大提高：SF6氣體壓力進一步降低·一般在0. 05MPa以下，并已開發出采用壓縮宅氣、N2等作為絕緣介質的C-GIS設備。技術進步主要表現在SF6氣體用量減少，固體界面絕緣技術的成熟與廣泛使用，參數水平提高，制造、檢漏技術與水平提高，產品已初步實現了信息化、智能化。
二、C-GIS設備應用分析
1、 C-GIS設備特點
多年的發展及實踐證明．C-GIS設備在中壓配電系統中有著無與倫比的優越性，SF6氣體的運用，無論在絕緣性能還是滅弧能力方面，都表現出了比空氣更多的優勢，在較小的工作氣壓下就可獲得良好的絕緣性能，同時由于氣體絕緣的特殊性，C-GIS設備在設計過程中采用了防爆膜或壓力釋放通道，使維護人員受事故傷害的幾率幾乎降為零；全密封的柜體結構，將導體及一些高壓元件完全與外界環境隔離，從而避免了由天氣、環境變化引起的濕熱、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及硅膠材料的應用，使柜體各氣室間、柜體與外界環境的密封性能及柜體強度等得到很大提升，也使很多高壓元件（電壓互感器、避雷器等）實現了外置；更多的采用了新型傳感器，可以實現對C-GIS設備的遠程監控。有了這些先進技術的應用，使C-GIS設備柜體體移{在原有小體積基礎上又減小了很多，尤其是40. 5kV等級C-GIS設備，比傳統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柜體在工廠內進行獨立封裝，然后成套運輸到現場，良好的密封性能和小巧的體積也給運輸帶來方便，在進入現場后可直接安裝就位，省去了組裝、抽真空及充氣等繁瑣過程，不僅如此．C-GIS設備非常高的智能化、信息化水平，也完全適應了現代無人值守變電站的發展需要．
2、行業應用情況
目前，中壓C-GIS產品的用戶主要集中在沿海經濟發達地區，這些地區基礎建設規模大，工業化程度高，同時電力用戶的要求和認識都比較超前，故在一些重要場合使用了高可靠性和免維護的C-GIS。在經濟建設重心內移和C-GIS使用中顯現的優越性的示范作用下，廣闊的中西部地區也開始使用。40.5kV C-GIS(含36kV)的最大使用領域是地鐵。至2005年，正在修建和計劃開工修建地鐵的城市有上海、廣州、深圳、南京、天津、重慶、長春、沈陽等，總建設里程超過400km。按36kV或40.5 kVC GIS的用量10臺／km計算，地鐵中C GIS的使用量在4000臺左右。據不完全調查，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來看，石油化工產品的大需求量直接帶動著電力系統應用的規模化，而且由于石化行業生產環境的特殊性，空氣質量較差，污染嚴重，傳統開關柜被腐蝕及污染現象嚴重，設備使用壽命短，而在此條件下卻非常適合采用C-GIS設備，全密封柜體結構將導體、開關及其它一些高壓元件與外界完全隔離，在降低維護及檢修成本的同時也提高了供電安全性，可靠性，延長了設備的使用壽命。毫無疑問，C-GIS較傳統空氣絕緣柜優勢明顯，在不久的將來其應用將越來越廣泛。
3、待改進問題及發展前景
雖然C-GIS設備擁有很多優點，應用越來越廣泛，但也不可忽視其存在的缺點及有待改進的環節。
SF6氣體是用于高壓開關設備的性能優良的絕緣與滅弧介質，在常溫常壓下無色、無味、無毒，但在電弧作用下會分解出有毒成分，對空氣造成污染，而全世界都在注重環保的今天，有必要找出更加環保的絕緣介質替代品，如N2、壓縮空氣等，從而提升C-GIS設備的環保性能；在現有基礎上繼續技術創新，開發新型真空斷路器，優化斷路器的絕緣、操動機構，提升系統的開合能力及可靠性：研究新型插接及密封技術，改善系統密封性能，延長設備使用壽命，在此基礎上使接口尺寸標準化、統一化，促進外置設備的通用化，真正實現C-GIS設備從少維護到免維護。
三、結束語
隨著經濟建設的快速發展，中壓C-GIS產品的使用量將會大大增加，而在技術創新和應用的推動下，G-GIS產品將朝著高可靠性、免維護、智能化、低成本、模塊化、少用或不用SF6氣體的方向發展。同時，國內生產廠商應先努力學習國外先進技術和制造工藝，力爭技術創新，拉近與國外廠商的技術水平。
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