关键词：充气柜(C-GIS)氮气干燥空气
1 充氮充气柜（N2S）
上海希捷爱斯电气公司专业生产气体绝缘开关柜。充气柜电压等级为12kV、24kV、40.5kV。其中12kV级充气柜用氮气绝缘，24kV级用SF6+N2混合气体绝缘，40.5kV级用SF6气体绝缘。
这里介绍充氮（N2）的12kVN2S充气柜。
该产品特点如下：
1）环保型开关柜——12kV开关柜使用非SF6气体；
2）紧凑型开关柜——12kV、24kV/1250A开关柜柜体宽仅500mm；
3）金属铠装密封，高压部件防水、防尘，不受环境影响，不受海拔影响，完全免维护；采用永磁或弹簧操动机构；固封极柱真空灭弧室，零部件大大减少； 4）模块化气箱结构，母线气箱、母联气箱与断路器气箱可分离，增加运行的安全性和灵活
性；柜间使用母线联结器连接，不用在现场充放气；不用移开相邻的其它开关柜，即可移出整个开关柜；主母线不停电即可更换断路器气箱；
5）世界一流的制造技术，激光焊接、激光切割、氦检漏；主要元器件德国进口，加工设备德国进口、德国验收，严格执行来自德国的生产工艺。
该产品技术参数见表1。
N2S充气柜内部结构见图1。该产品为双气室。母线、三工位开关和真空断路器为下、中、上布置。
1-控制室；2-保护控制单元；3-真空断路器操动机构；4-真空断路器；5-控制室门；6-断路器气箱充气和压力检测阀门；7-断路器气箱；8-三工位开关操动机构；9-母线气箱充气和压力检测阀门；10-三工位开关；11-主母线；12-母线气箱；13-前盖板；14-柜体框架；15-电压互感器；16-上泄压口；17-内置式电流互感器（可选）；18-支母线；19-内锥电缆插座；20-堵头；21-进出线电缆；22-电流互感器件（可选）；23-后盖板；24-下泄压口
图1内部结构图
2 C-GIS2100型24kV充气柜
富士公司于2002年4月开发出C-GIS2100型24kV压缩空气充气柜。该产品采用0.05MPa（表压）的压缩空气绝缘。
为了研制压缩空气充气柜，研究了如下课题：
（1）选用加压干燥空气
该公司分别对压缩空气和氮气进行了研究，最终选用了依靠电晕改善而确保高耐压能力的压缩空气。
（2）优化绝缘性能
除采用压缩空气绝缘外，还采用包覆绝缘、隔板绝缘和半固体绝缘。
（3）确保气密性
以前用SF6气体时，可通过检测空气中是否存在SF6气体来确认是否漏气。使用压缩空气的充气柜就要使用氦气（He）检漏。氦气的分子直径为21.8μm,而SF6为60μm。
（4）加压干燥空气中绝缘件的稳定性
在加压干燥空气中，氧气浓度比大气压下高。为了弄清氧气浓度对绝缘件的影响，在大气压下和加压下（0.2MPa）(abs)分别对环氧树脂和聚碳酸脂进行了加速老化试验。试验结果证明，环氧树脂经过1000h以后，弯曲强度并没有加速下降，聚碳酸脂经过1200h后也未发现绝缘强度下降。
（5）抗内部电弧性能
在故障电弧作用下，压缩空气箱体内的压力上升，要比SF6速度快，因为空气的比热是SF6的1/4。为此，压缩空气C-GIS2100型充气柜设置释压装置，可防止故障扩大。释压装置设置在箱体的顶部，从顶部排放气体。
表2同时给出C-GIS2000型和C-GIS2100型充气柜主要参数，以资比较。
C-GIS2000型和C-GIS2100型充气柜的结构和外形尺寸见图2。
3 压缩空气绝缘的24kV小型充气柜
日本日新电机公司基于丰富的GIS经验，最新开发并产品化了可靠性高，占地面积小，干燥空气绝缘的24kV小型气体绝缘开关设备（XAE2V）
（1）开发原理
受变电设备的小型化，不仅可以降低包括建筑物在内的受变电设备的总成本，而且从产品寿命评估角度看，还有助于减少环境负荷。
该公司的XAE2V型GIS采用了下述创新的技术：1）0.5MPa高气压干燥空气绝缘方式（该公司原来GIS的气体压力为0.05MPa）；
2）最新开发的薄型旋转三工位隔离开关/接地开关；
3）固体绝缘母线；
4）真空断路器、隔离开关、接地开关、避雷器等主要元件高度集中配置。
（2）主要额定值表3示出了主要额定值
（3）结构
XAE2V型GIS的母线部分元件、开断部分元件、进线部分元件分别放置在各自的圆筒容器中，将各圆筒容器组合起来构成一个回路(单元)。一个单元进行组装时，将放置各元件的圆筒容器由下侧依次连接，圆筒容器之间用螺栓紧固。主回路导体中称为电连接的导体连接部位的触头侧可插入触座侧，从而简化了装配作业。标准单元的下部为母线部分，上部为受电电缆进线部分，受电电缆无论是上侧（顶面）进线，还是下侧（底面）进线，均能适应，并且受电电缆还可以正面引出，安装在GIS背面上，或采取安装在GIS各单元的背面等布局。代表性受电单元的内部结构见图3。
图4为平面结构图，图5为动作原理图。在同一平面上配置了3相，固定侧导体用一个3相共用的绝缘件支撑着。固定在其外侧驱动齿轮上的绝缘件与可动侧导体相配合，依靠齿轮的旋转，以铰链为中心让可动侧导体转动。图5中，齿轮逆时针动作时隔离开关“合”，顺时针动作时接地开关“合”，正中间位置时隔离开关、接地开关一起“分”，用1台操动机构就可以实现3种状态位置。因旋转三工位隔离开关/接地开关为薄形圆柱形状，故可以有效地利用圆筒容器空间，与原来的GIS用三工位隔离开关/接地开关相比，除操动机构外，所占空间只为原来的15%，高度缩小到原来的50%。
与操动机构的连接为一种直连式结构。还有，因为是一种依靠齿轮的传递方式，故动作时的误差非常小，即使多次动作，也不会出现松动，提高了设备可靠性。
（4）重量轻、占地面积小
XAE2V型C-GIS壳体为铝铸件，使之轻量化，重量减轻了40%。由于使用了高压力(0.5MPa)干燥空气绝缘、真空断路器及薄型旋转式三工位隔离/接地开关，故节省占地面积50%（图6）。
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