C─GIS 的发展简史及特点

柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国际上简称C-GIS或有称GIS，是一种用于10～35kV或更高电压输配电系统以接受或分配电能并能对电力系统正常运行和故障情况下实行控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备。把GIS的SF6的绝缘技术、密封技术与空气绝缘的金属封闭开关设备制造技术有机地相结合，将各高压元件设置在箱形密封容器内，使之充入较低压力的绝缘气体，利用现代加工手段而制成的成套系列化产品称之为柜式气体绝缘金属封闭开关设备，简称C-GIS（Cubicle type Gas Insulated Switchgear），俗称的充气柜往往指的是C-GIS 与充气环网柜的统称。
　　在上世纪70 年代末、80 年代初日本首先开发了84kV C-GIS,当时采用厚钢板焊接的密封箱体。随后，有更多的公司开发C-GIS产品，电压等级7.2～126kV；起初母线全部置于SF6气体中；有配真空断路器，也有配SF6断路器；上下隔离开关、接地开关、快速接地开关一一配齐，主接线与常规高压GIS基本一致；方箱形、圆筒形密封箱体均有；内置电流互感器、电压互感器、避雷器等元件。那时的绝缘技术主要是应用低压力SF6气体绝缘，充气压力一般在0.2MPa（表压）以下。现场安装需要进行抽真空、充气。
　　到了90年代中期，C-GIS在24～36kV电压等级上有了更快的发展，以配真空断路器为主，且以方箱形密封箱体占多数；在圆筒形密封箱体中也是以三相共筒为主；对部分元件已开始外置，如：电压互感器通过电缆连接到密封箱体外部；在一次主接线方面已开始简化，下隔离逐渐开始取消；充气压力一般在0.07MPa以下，密封箱体钢板厚度多在6mm及以下。这时除了应用低压力SF6气体绝缘技术外，固体的界面绝缘技术已开始在高压元件的插接上进行运用。
　　到了2000年左右，中压C-GIS的发展有了一个飞跃，新的技术、结构、工艺、装备进入推广使用阶段，引入计算机技术、传感技术使产品进入智能化时代。产品的技术参数、可靠性进一步得到提高，尺寸进一步小型化。采用新型的固体界面绝缘插接技术，并推广应用于各气室的连接、柜体间的连接，以及电压互感器、避雷器等高压元件连接。有的产品使用了固体绝缘母线或充气母线室+母线连接器；现场安装已开始不需要抽真空、充气。一次主接线得到了简化，新问世的产品均无线路侧隔离开关。传感器大量使用，如电流/电压传感器、位置传感器、密度传感器等；密封箱体采用薄不锈钢板焊接结构，并开始采用激光焊接技术。采用压缩空气作绝缘介质的24kVC-GIS问世，并在电网上运行。
　　国内于1996年下半年由西高所组织六厂一所开始研发40.5kVC-GIS，着手时就研制现场不需抽真空、充气的产品。于1999年制造出第一台样机，2000年制造出改进的第二台样机，于2001年首家产品的样机通过了全部型式试验，2002、2003年陆续又有多家企业通过了型式试验。
　　低压力SF6气体的绝缘技术、散热技术、密封技术，真空灭弧室的开断技术，激光焊接技术以及数字化控制、保护、监视技术，为中压C-GIS的生产提供了可靠的、先进的技术基础。现代化的加工装备、加工工艺、焊接工艺为中压C-GIS的生产提供了必要的加工基础。
　　中压C-GIS近几年在国际上发展速度很快，形成了系列化、信息化的高新技术产品，逐渐成为金属封闭开关设备的一个重要分支。ABB、西门子、Althom、日立、三菱等各大电气公司都有7.2～40.5kVC-GIS，产品已经系列化。
　　现代的C-GIS逐渐形成自己的体系，摆脱了高压GIS以及常规开关柜的许多设计常规和习惯的束缚，形成了自己独特设计思想和设计风格。
　　不再采用高压力而用较低压力（一般小于0.25MPa，20℃时绝对值，下同）的SF6气体、N2、混合气体（SF6+N2）或压缩空气作为一次主回路的的绝缘介质。
　　由于解决了绝缘的连接和焊接工艺问题，C-GIS产品的柜体结构已发展为具有灵活组合、性能更好的铠装式柜体，各气室都是独立的，断路器气室、母线气室构成积木式结构，单母线、双母线组合灵活。
　　一般以真空断路器为主开关，将真空断路器、三位置隔离开关、电流/电压传感器（或互感器）等高压元件及其之间的连接导体分别装于各功能充气室或集装于箱式的充气容器内。通过柜体上预留的插座孔由插接式电缆终端实现进出线，预留的插孔座也可插接避雷器、电压互感器等高压元件。当预留的插座孔或柜体连接的插座孔不需插接时则用专用的绝缘闷头堵上。所有的高压带电部件或置于SF6气体中，或采用固体绝缘介质并由接地屏蔽层或金属外壳封闭可靠接地。可以采用新型组合式电流/电压传感器，也可以采用传统的电流互感器、电压互感器进行一次主回路电流、电压的测量与监视，通过控制和保护单元遥控、遥测。这种开关柜的其它部分，如操动机构、控制和保护单元、气室外的二次回路、电缆室、泄压通道等仍置于大气中，便于监视与维护。
　　就我国自行开发的40.5kVC-GIS产品而言，柜体结构为箱式单母线，一气体隔室或二气体隔室，其主要技术参数为：额定电流1250～1600A，1min工频耐受电压95kV，雷电冲击