摘要：在比较恶劣的环境下，气体绝缘开关设备仍能够正常投运使用，即便是温度变化大的高湿环境、化学性腐蚀物质场所，以及地震区和震动场所，中压充气柜仍能发挥原有的功能作用。在新形势下，中压充气柜已经广泛地打开了中国市场，在各个行业得到广泛的应用。因此，本文主要探讨新形势下对中压充气柜发展的重要性，为促进中压充气柜的广泛应用于推广提供合理的参考意见。
关键词：新形势；中压充气柜；重要分析
中压充气柜具有占地面积小，不会受到环境影响，且运行比较安全与可靠的优势。因此，在变电站，发电厂，冶金，石化矿山，其他工业轨道交通（地铁、轻轨、电气化铁路）中，中压充气柜得到广泛的应用。当前中压充气柜主要采用SF6气体进行绝缘，虽然其灭弧性能以及绝缘性能较其它气体均优异，但是SF6气体属于一种能够造成温室效应的气体，所以要减少SF6气体的应用。基于此，在新形势下，加强对中压充气柜发展技术进行研究具有重要的现实意义。
1.中压充气柜的基本概念与优势
中压充气柜是将各高压元件密封于箱型容器内，箱体内充入较低压力（一般0 . 0 2 ～ 0 . 0 5 M P a 表压）的绝缘气体或者其他混合气体，用真空灭弧室来开断额定电流和短路电流，也可关合短路电流以达到免维护的目的。进出线路采用全屏蔽电缆终端进出线，整个高压系统都处在一个完全密闭的环境中，外界的环境条件均不会对其造成影响[1]。属于一个整体小型化、可靠性高、具有免维护功能的气体绝缘开关设备。
中压充气柜的优势主要表现在以下几个方面：（1）小型化。中压充气柜的占地面积比较小，比同电压等级的40.5KV产品面积小约2/3，比同电压等级的12kV产品面积小约1/4。（2）具有较高的可靠性，不会受到环境如凝露、污秽、小动物及化学物质的影响。（3）免维护或者极少维护。密封气箱使高压部件防水、防尘。（4）可现场安装，比较方便。产品的安装、操作、扩展及更换元件无需涉及气体操作。
2.中压充气柜的结构以及工艺特点
中压充气柜与空气绝缘开关存在着较大的差异性，最突出的是以低压力SF6气体，或是SF6与N2、SF6与干燥空气的少SF6气体混合作为绝缘介质，高压带电部分全密封、全封闭。
1）充气柜按母线方式，可以分为单母线和双母线系统.
2）充气柜按气室封闭方式 ，可分为圆筒型和箱型。早期中压充气柜产品以圆筒型居多，随着开关设备不断推陈出新，已由圆筒型转向箱型。箱型的制造加工工艺和设备更能被国内各家开关制造企业所接受
3）开断功能在真空开关管中运行
真空断路器为主开关, 真空灭弧室不论是水平布置还是纵向布置，都不影响真空断路器的开断技术。真空中电极间隙绝缘强度高，真空电弧弧压低，触头磨损小，分断次数多，电寿命和机械寿命长，特别适合于要求频繁操作的场合，适合在中压C-GIS中配置。
4）采用三工位开关
国外各大电气公司生产的中压C-GIS均没有线路侧三工位开关 ，通常将三工位隔离开关设置在母线侧。三工位隔离开关用动导电杆的插拔式直线运动或闸刀式旋转运动的形式实现接通、隔离、接地三种功能。
中压充气柜具体的工艺特点主要表现在以下几个方面。
1）绝缘件采用环氧树脂APG压力凝胶技术，如真空灭弧室和上下出线端之间。较好地控制放热效应，有利于补偿因固化反应而引起的收缩，且具有极好的尺寸稳定性和很高的机械强度。
2）全自动激光焊接技术。箱体通常采用不锈钢材料，气密壳体板材激光切割，在保护气体的舱内板料实现自动连续性激光焊接，激光焊接具有高灵活性，高精度，非常小的热影响区，高穿透性，使箱体刚度和焊缝质量大大提高，气密性更可靠，使焊接后的部件无变形或微小变形。
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3）母排可实现三维折弯，平弯加工工艺，有效节省了螺纹连接。螺纹搭接处往往成为发热点，但三维折弯铜排使得开关设备一次导电回路搭接点减少，回路电阻减少，发热量减少。
4）氦气检漏系统进行气箱装配完成后的漏气率检测，保证了整个生命周期的气密性。
3.新形势下中压充气柜技术的进步
在新形势下，中压充气柜技术也得到了一定程度的发展。国外主要将研究的重点工作集中在减少产品中的SF6气体上，中压领域的气体研究方向为高压力的干燥空气和CO2，增高压力以提高分子密度增加绝缘能力，如日本三菱的HG-VA，日本富士/AE帕瓦：36KV干燥空气，0.17Mpa,真空开断;国内的沈阳华利：40.5KV干燥空气， 0.23Mpa,真空开断。而中压领域气体新的研究方向为低压力干燥空气，N2，SF6/N2或其它混合气体的研究技术，如ABB的ZX2：40.5kV干燥空气,0.14Mpa, 以及20%C5+80%干燥空气，真空开断;国内的上海天灵N2X：40.5kV N2，0.12Mpa,真空开断。以及研制一些不需要充SF6气体的充气柜，如固体绝缘柜，采用环氧树脂，硅橡胶等固体材料作为绝缘介质，其结构紧凑以及不需要气压监测从而在环网柜及额定电流等级较低的场合有广泛的使用。
3.1 减少SF6气体的使用量
科学家在长达40多年的研究中发现，可替代性气体的绝缘以及灭弧性能均不如SF6气体充气柜。可以替代SF6气体的氯化物、氟化物均具有较多的缺陷。主要表现安为全球变暖系数高，二氧化碳的使用会破坏臭氧层。但新发现的CF3I气体的绝缘性较好，甚至高于SF6气体。但是该种气体的价格昂贵，远高于SF6气体，所以在实际应用中难以得到推广。所以，减少SF6气体的使用量、排放量以及泄漏量视为可行的方式。借助更为先进的设计技术以及焊接工艺，选择高性能密封材料，从配置的主元件以及设备外形尺寸上进行产品体积的缩小，有效地减少SF6气体的使用量。
3.2环保气体作为绝缘介质
环保气体绝缘金属封闭开关设备按所充气体的不同主要分为两大类，不使用SF6气体和极少使用SF6气体。即在充气压力或SF6充气比例上加以限制。
上海某公司研制出了一种充气柜，主要采用氮气进行绝缘进行绝缘的产品，与其它充气柜相比较，该种中压充气柜的主要优势如下：（1）绿色环保性。该产品采用氮气或者干燥空气为绝缘介质，其在技术上的创新设计有效保证了产品的性能，同时相应程度上降低了气体对环境的危害性。（2）维护量小。在此产品中，高压带电体全部会密封，大气环境不会影响高压绝缘效果，不容易老化。同时，其绝缘性能强，不需要对高压部分进行定期地维护，从而降低了设备维修成本。（3）能耗低。开关柜主回路电阻相对较低，载流能力高，在长期运行过程中能有效地节约能耗。（4）高模块化。可以进行灵活地组合，拼接也比较方便，用户不需要在现场进行气体处理。
4 未来的发展趋势为开发智能化充气柜
智能化开关设备，即运用现代传感技术、微机处理技术、状态监测、故障诊断技术及通讯技术智能集成的中压设备。为三相交流电网系统、工矿企业动力系统电能的接受和分配提供智能可靠的控制、保护、测控、可视化设备状态监控、综合性能诊断及外部通讯和远程监测和调控功能。在充气开关柜上具体表现为本地显示与远端显示：一次回路模拟动态显示，主回路温升状态实时监测，泄漏电流和局放监测，设备隔室电弧光检测，视频图像输出，故障检测报警;其次是本地控制与远端控制，如电动三工位隔离开关的状态操作自动控制;智能化也表现在开关柜自身的系统管理与信息存储的功能，系统文件，物料清单的管理，检修维护向导等等.
5. 结语
综上所述，中压充气柜由于其自身的优势，其在我国得到较快的发展。当前应用中压充气柜主要是用SF6气体绝缘。但是该气体具有自身的劣势，所以，相关研究领域加快了研究步伐，通过减少SF6气体使用量或者采用混合气体绝缘、环保气体、固体绝缘进行替代，这些均代表了中压充气柜未来的发展方向，相关人员仍需要加大对中压充气柜的研究，提升其有效性。
参考文献
[1]黎旭.新形势下对中压充气柜发展的重要分析[J].城市建设理论研究:电子版, 2015,27(5)：89—96.
论文作者:周争优
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/7
标签：气体论文; 中压论文; 真空论文; 空气论文; 干燥论文; 技术论文; 新形势下论文; 《电力设备》2018年第1期论文;