柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（CGIS）市場分析研究

1、柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（c-gis）市場分析研究一、產(chǎn)品介紹1、產(chǎn)品的相關(guān)識別概念柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備（cubiclegas-insulatedswitchgear）簡稱為c-gis，是高壓gis產(chǎn)品向中壓開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域拓展而形成的新技術(shù)產(chǎn)品，它是采用低氣壓的sf6氣體、n2氣體或混合氣體作為開關(guān)設(shè)備的絕緣介質(zhì)，用真空或sf6為滅弧介質(zhì)，將母線、斷路器、隔離開關(guān)等中壓元件集中密閉在箱體中，綜合運用現(xiàn)代絕緣技術(shù)、開斷技術(shù)、制造技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字技術(shù)生產(chǎn)的集智能控制、保護、監(jiān)視、測量、通訊于一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。具有體積小、重量輕、安全性好、可靠性高、能適應惡劣環(huán)境條件下使用等優(yōu)點。

2、2、開關(guān)柜發(fā)展歷程過去的10kv開關(guān)柜一般有兩個特點：占地和空間大、一次回路帶電主元件未完全封閉在開關(guān)柜內(nèi)。開關(guān)柜的發(fā)展也是按照這兩個方向來發(fā)展的，譬如為了減小占地和空間，取消了隔離開關(guān)和旁路柜，由固定柜發(fā)展為手車柜；為了消除小動物短路事故和人員觸電事故的發(fā)生，把原來半封閉式固定柜（gg-1af型）發(fā)展為全封閉式的箱型固定柜（xgn2），即把母線放于開關(guān)柜內(nèi)，并在柜內(nèi)按功能進行不完全分隔，這種改造的成功是采用了旋轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)和穿墻套管的結(jié)果。（1）箱型固定柜箱型固定柜是一種空氣絕緣開關(guān)柜，同時按照全工況條件選擇絕緣件，可以有效防止絕緣事故的發(fā)生。箱型固定柜通過放寬一次帶電元件緊湊化結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

3、，并減少合成材料的使用來提高設(shè)備的氣候適應能力，并采取一些如裝設(shè)加熱器和除濕器的定期投入來防止污閃、濕閃，定期清理或維護、及時更換損壞部件等措施，才能保證開關(guān)設(shè)備的運行安全。但箱型固定柜畢竟是一種以空間換可靠性的過渡產(chǎn)品，體積大的致命缺點限制了它的使用范圍，特別是是在城鎮(zhèn)中心和經(jīng)濟發(fā)展區(qū)域，使用小型化開關(guān)柜變得非常必要和迫切。（2）國產(chǎn)手車柜但小型化設(shè)計的開關(guān)柜對導電塵末和其他類型污染（包括酸霧、凝露等）更加敏感，這樣的開關(guān)柜小型化進程同樣未完全消除外界惡劣環(huán)境的影響，一方面由于大量采用了復合絕緣材料，對絕緣材料的可靠性要求很高，如以壓鑄環(huán)氧樹脂為絕緣材料的開關(guān)柜，在污染嚴重的情況下會導致局部

4、放電，在酸霧、凝露嚴重的情況下會引發(fā)開關(guān)柜短路事故；另一方面未能杜絕外界惡劣環(huán)境（特別是酸霧、凝露）對絕緣材料的嚴重腐蝕，往往運行一段時間后就會出現(xiàn)絕緣性能普遍下降現(xiàn)象，這在國產(chǎn)手車柜產(chǎn)品中普遍存在，采用的絕緣材料往往不過關(guān)，如絕緣材質(zhì)不好，抗老化差，易受潮、凝露；國產(chǎn)手車柜還普遍存在發(fā)熱問題，如由于加工精度不高或材質(zhì)原因，隔離插頭或隔離開關(guān)的動、靜觸頭接觸壓力不夠，觸指在流過大電流時發(fā)熱，彈簧退火導致觸指壓力減小，長期運行后觸指和靜觸頭之間放電，引起短路事故。由于國產(chǎn)手車柜在運行中，特別在2500a以上大電流運行情況下，頻繁、重復發(fā)生手車柜短路燒毀事故，為徹底根治這一開關(guān)柜設(shè)備因先天性缺陷帶

5、來的事故隱患，需要投入大量資金專門用于國產(chǎn)手車柜的整體更換，無形中增加了成本。針對上述情況，對于市區(qū)或征地困難的地區(qū)，為節(jié)約土地資源和征地費用，10kv、35kv戶內(nèi)開關(guān)柜應選用金屬鎧裝移開式開關(guān)柜。（3）c-gis將成為開關(guān)柜的主流產(chǎn)品。中壓開關(guān)柜要做到體積小，在運行中不受外界大氣環(huán)境條件的影響，運行可靠性高，從根本上避免發(fā)生開關(guān)柜在運行中發(fā)生的三大類常見事故，出路就是c-gis產(chǎn)品。1）c-gis的特點開關(guān)柜尺寸的縮小可以節(jié)省設(shè)備的安裝空間，c-gis產(chǎn)品的尺寸非常適合并符合小型化要求。c-gis產(chǎn)品可以保障運行、維護人員的安全性，氣箱與電纜的模塊化插接技術(shù)可以阻止接觸帶電導線，可以避免由

6、于人員誤操作導致的危險。c-gis設(shè)備采用了激光焊或氬弧焊焊接技術(shù)，氣箱密閉性很好，氣體年泄漏率一般小于0.1%，使用年限可以超過20年，sf6絕緣可防止接觸面和螺栓連接的氧化，外部環(huán)境不會對絕緣造成損害，開關(guān)柜高壓元器件可以做到免維護。采用固定柜方式，以三工位負荷開關(guān)作為隔離開關(guān)，替代手車柜的隔離插頭，避免了隔離插頭接觸不良引發(fā)事故的可能，采用模塊化插接技術(shù)實現(xiàn)高壓元器件氣箱的擴展，以電纜終端作為進出線，即實現(xiàn)氣室之間和氣室內(nèi)外高壓元器件的相連。密封性是保證開關(guān)柜長期安全運行的基本要求，c-gis設(shè)備的全密封、全絕緣性決定了它對環(huán)境的高適應性，它將一次回路帶電主元件及其絕緣件裝在密封充氣金屬

7、箱體中，杜絕了外界大氣環(huán)境的影響，絕緣材料不會因為受到腐蝕而導致絕緣性能下降，并大大延緩了絕緣材料老化，與高可靠性、長壽命、免維護的真空滅弧室和三工位負荷開關(guān)滅弧室相適應，提高了整個c-gis產(chǎn)品的運行可靠性和使用壽命。3、c-gis產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展趨勢智能化測控裝置的功能智能化測控裝置的核心器件是微處理機，它充分利用數(shù)字技術(shù)和軟件，將保護、監(jiān)視、控制、測量與通信集于一身，在相同的硬件環(huán)境下，可實現(xiàn)多種功能。（1）基本保護功能：有方向或無方向的過流和接地故障保護、零序電壓、過電壓和低電壓保護、斷路器失靈保護、低周減載及自動重合閘等功能。（2）控制功能：保護跳閘、合閘，遠方、就地控制，以及各種信號

8、控制，控制對象的顯示等。（3）測量電量功能：可測量相電流、相間和相對地電壓、零序電壓和電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和電能等。（4）通信功能：可完成與機就地通信或通過變電站通信系統(tǒng)與遠方通信，裝置一般可支持modbus協(xié)議和標準通信規(guī)約8705103等，標準接口包括232、485，通信介質(zhì)可利用雙絞線、光纖等。（5）監(jiān)視功能：斷路器狀態(tài)監(jiān)視、跳閘回路監(jiān)視和本機運行自檢。 二、 產(chǎn)品目前的應用現(xiàn)狀與選擇 1、產(chǎn)品型式的選擇 （1）進口產(chǎn)品的主要選型特點 用戶選型最多的是柜式c-gis，約占總需求量的70%-85%；其次是筒式，如siemens和areva的產(chǎn)品，就同72.5kv以上的g

9、is類似。選擇主要集中在市場占主導地位的排名前8位產(chǎn)品上，如德國siemens、abb和areva(原alstom)，馬來西亞泰高(tamco)，韓國現(xiàn)代南自，日本ae。這些廠家在國內(nèi)都有自己的公司或合資公司，其產(chǎn)品已經(jīng)系列化，且擺脫了許多設(shè)計常規(guī)和習慣的束縛，形成了自己獨特的設(shè)計思想和設(shè)計風格。如歐洲一些公司的c-gis就頗為引人注目，既適合復雜的網(wǎng)絡節(jié)點或用戶終端的要求，又滿足了各種二次變電站對緊湊型開關(guān)柜靈活使用的需要，使問津用戶日漸增多。由于我國電網(wǎng)的質(zhì)量還達不到國際一流要求，電網(wǎng)的不穩(wěn)定性就要求c-gis提高額定參數(shù)，加強產(chǎn)品的絕緣，現(xiàn)時用戶在10kv供電網(wǎng)絡上使用的c-gis，多選

10、擇12kv額定電壓的開關(guān)設(shè)備。（2）國產(chǎn)產(chǎn)品的主流選型特點國產(chǎn)額定電流一般在1600a以下，國內(nèi)主要是xgn系列。由于c-gis對工藝裝備要求極高，加工難度很大，目前國內(nèi)企業(yè)通過引進、消化、合作，開發(fā)出一批適用型的柜式c-gis，不僅通過了型式試驗，而且進入批量生產(chǎn)，有的已形成系列化 ，如西高所、西安森源、鎮(zhèn)江龍源，以及天水長城、上海天靈、廣東順德等，其中采用密封壓力系統(tǒng)和保護測控技術(shù)，以及應用絕緣老化在線檢測技術(shù)和溫升無線傳感技術(shù)，使c-gis狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)得到質(zhì)的提高的新產(chǎn)品，受到格外的關(guān)注。 符合標準：gb 3906（3.6kv40.5kv交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備）、dl 404（戶

11、內(nèi)交流高壓開關(guān)柜訂貨技術(shù)條件）、iec62271200（額定電壓1kv以上52kv以下交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備）2、結(jié)構(gòu)的選擇 由于不同廠家不同型號的開關(guān)柜在外形和結(jié)構(gòu)等方面存在較大的差異，用戶的選擇原則也各有側(cè)重。其中，一個共同的關(guān)注點是用戶的母線結(jié)構(gòu)對12kv 的c-gis的總體結(jié)構(gòu)有限制要求，因而在選購時更看重將c-gis技術(shù)與常規(guī)開關(guān)技術(shù)有機結(jié)合并發(fā)展的產(chǎn)品，為使母線在現(xiàn)場便于安裝，都會順應自己的母線結(jié)構(gòu)來確定。按一次主回路中的母線、隔離開關(guān)和斷路器三個主要模塊之間的相對位置，劃分為三種類型結(jié)構(gòu)： （1）上中下布置 這是使用插接式固體絕緣母線和充氣母線室+母線連接器結(jié)構(gòu)的選擇，其

12、典型產(chǎn)品是日本三菱的hs-x12(見圖1)。（2）下中上布置 信息來源: 這是使用充氣母線室+母線連接器結(jié)構(gòu)的選擇，其典型產(chǎn)品是上海天靈的n2s、abb的zx1.2(見圖2)，這種布置實現(xiàn)雙母線不太方便。 信息來源: （3）后中前布置 信息來源: 這是使用氣體絕緣母線和充氣母線室+母線連接器結(jié)構(gòu)的選擇，其典型產(chǎn)品是alstom的ws(見圖3)。 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng) 3、 性能的選擇 （1） 絕緣水平及體積 國外的c-gis根據(jù)iec標準確定絕緣水平，一次主回路和隔離斷口的耐壓值較國內(nèi)產(chǎn)品低，因國內(nèi)產(chǎn)品既

13、要符合iec標準，還需達國標。國內(nèi)外產(chǎn)品體積差異也較大，國內(nèi)產(chǎn)品相間、相對地及爬電距離較大，但體積較大，質(zhì)量較重。高原用戶多選擇性價比高的5類產(chǎn)品： 在各氣室、柜體間、電壓互感器和避雷器等高壓元件連接上，采用新型的固體界面絕緣插接技術(shù)的產(chǎn)品。 使用固體絕緣母線或充氣母線室+母線連接器，現(xiàn)場安裝已不需要抽真空充氣的產(chǎn)品。 簡化一次主接線，沒有了線路側(cè)隔離開關(guān)的產(chǎn)品。 大量使用電流/電壓傳感器、位置傳感器、密度傳感器等的產(chǎn)品。 把pt安裝在開關(guān)柜頂上，省掉了一個pt柜的產(chǎn)品。 （2）載流能力 國外的c-gis額定電流普遍都較高，如abb的zx2和西門子的8da10的母線額定電流均達2500a，而國

14、內(nèi)基本上是1250a。其主要原因是受產(chǎn)品整體設(shè)計水平尤其是散熱設(shè)計水平的影響，以及受絕緣母線和電纜接插件本身通流能力的限制。而載流能力大小往往左右著產(chǎn)品的選擇取向。 （3）系列化 國外大公司起步早，經(jīng)過多年的開發(fā)已形成系列化產(chǎn)品，如abb推出的zxo、zx1、zx2等產(chǎn)品，主開關(guān)既可選負荷開關(guān)，也可選真空斷路器或sf6斷路器;主接線既有單母線方案，又有雙母線方案，適宜用戶的多種需求。國產(chǎn)的品種就比較單一，選擇的余地較小，一些廠家的產(chǎn)品系列化還尚有時日。（4）制造工藝中外主導廠商紛紛采用現(xiàn)代化的加工裝備、加工工藝和焊接工藝。如采用sf6氣體較多的歐洲產(chǎn)品，他們擁有先進的充氣罐和一流的質(zhì)量監(jiān)控技術(shù)

15、，箱式殼體采用機器人焊接，無漏氣，占地面積很小。國內(nèi)的主流廠商也奮起迎接挑戰(zhàn)，利用先進的板材下料、折彎和焊接設(shè)備，密封箱體采用薄型不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)，運用激光焊接、氦質(zhì)譜檢漏等技術(shù)，使密封箱體的精度和剛度提高，漏氣率降低。從而，把柜體結(jié)構(gòu)發(fā)展為有靈活組合、性能更好的鎧裝式柜體，各氣室都是獨立的，斷路器氣室、母線氣室構(gòu)成積木式結(jié)構(gòu)，使單母線和雙母線組合靈活。 4、 應用效果與缺陷 4.1應用的地理條件和區(qū)域特點我國地勢西高東低，山地約占33%，高海拔地區(qū)約占26%，青藏高原平均海拔4000m以上，其以北和以東浩瀚的高原及盆地多為海拔1000m至2000m。高海拔地區(qū)氣候復雜多樣，時受潮濕、凝露、鹽霧

16、和臺風的侵襲；加之西部大開發(fā)以后，日益興旺發(fā)達的工業(yè)和交通等，也使電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備極易產(chǎn)生污穢和腐蝕。配電網(wǎng)上使用的傳統(tǒng)空氣絕緣開關(guān)設(shè)備，受此環(huán)境條件的局限，已不能滿足要求，開始逐步更新?lián)Q代。12kv的柜式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(以下簡稱c-gis)，雖然在我國起步才幾年，但由于具有占地面積小、智能化程度高、免維護、全工況等特點，使其逐漸成為一個新的選擇。近幾年，四川和云貴等地相繼組織過幾次較大范圍的電網(wǎng)開關(guān)設(shè)備改造，將傳統(tǒng)的15-20年的更新周期一舉改變?yōu)檫B續(xù)頻繁的更新。尤其是一些新開工的電網(wǎng)工程，從設(shè)計源頭抓起，選擇配置12kv的c-gis，以滿足在一定時間內(nèi)仍能正常應用的必備條件。目前，c

17、-gis在冶金、石化、礦山、開發(fā)區(qū)、城市軌道交通和高層建筑等范圍內(nèi)的應用越來越多。隨著社會、經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工程建設(shè)的復雜程度的加大，用戶對開關(guān)設(shè)備小型化、免維護、智能化的要求越來越高。中壓領(lǐng)域尤其是在35kv電壓等級，常規(guī)的以空氣為絕緣介質(zhì)的開關(guān)柜普遍體積較大（柜寬不小于1200mm，體積一般不小于7m），重量較重（一般不小于2t），操作困難，尤其不能滿足在高海拔、潮濕、污穢等惡劣環(huán)境條件下使用要求。在這種背景下，c-gis越來越被引起廣泛關(guān)注。 近年來，氣體絕緣開關(guān)設(shè)備在我國也得到了迅速地推廣與應用，特別是隨著我國城市電網(wǎng)建設(shè)和改造、軌道交通以及大型工礦企業(yè)等對開關(guān)設(shè)備提出了小型化、智能化

18、、免維護、全工況等新的更高要求，高性能、高品質(zhì)的充氣柜在國內(nèi)的需求越來越強烈。由于傳統(tǒng)空氣絕緣開關(guān)設(shè)備受環(huán)境條件（如高海拔、潮濕、鹽霧、污穢、腐蝕等）的局限性，已不能滿足冶金、石化、礦山以及沿海地區(qū)等用戶的要求；城市地鐵和輕軌、高層建筑、大型企業(yè)等場合，因占地面積、空間限制等因素，也必將選用35kv氣體絕緣開關(guān)設(shè)備。35kvc-gis產(chǎn)品具有廣闊的應用前景，目前國內(nèi)所使用的絕大部分為進口產(chǎn)品。但是，國外產(chǎn)品由于電壓等級、35kv電力系統(tǒng)中性點接地方式的差異，還不能完全滿足國內(nèi)用戶的使用，因此必須加快國內(nèi)c-gis產(chǎn)品的研發(fā)、制造步伐。 4.2應用的效果顯著 （1） 適用性能強 我國西部有高海拔

19、、凝露、鹽霧和污穢等外界環(huán)境條件的影響，還有越來越多的要求高可靠性的空間狹小的高層建筑、集中的工商業(yè)區(qū)和軌道交通等建設(shè)工程，c-gis已成為最佳的配電設(shè)備。它不但不存在大氣狀態(tài)的影響，而且柜型外殼體積很小，節(jié)省了占地面積，與周圍環(huán)境在布局、大小和外觀等方面更加協(xié)調(diào)，更加相適應，使工程建設(shè)的綜合經(jīng)濟效益十分明顯。昆明、貴陽和成都等地城網(wǎng)的升級和增容工程中選用了c-gis，運行就帶來了較好的收益。 （2）安裝性能好 c-gis將各種高壓元件組成若干標準模塊，通過組合可以滿足各種主接線的要求，滿足各種不同使用場合的需要。它整體運輸?shù)浆F(xiàn)場，成套吊裝就位，安裝時可不涉及sf6氣體的處理。還可很方便地通過

20、預留的電纜插座，增加進出線電纜的數(shù)量進行擴容，或增加柜子向柜體的一邊或兩邊進行擴展。高壓元件設(shè)置在箱形的充氣殼體內(nèi)，更易于采用電纜作為電源的引入和引出，更方便與變壓器的連接和布置，還不受空間的限制，更容易組成系統(tǒng)。 （3）安全性能大 因c-gis主回路的導電部分密封于sf6等絕緣氣體中，且高壓帶電導體封閉，使其具有可靠性高和適宜頻繁操作的優(yōu)點，滿足了電網(wǎng)變電所負荷急劇增加運行導致大額定電流、大短路開斷電流，以及頻繁操作、低過電壓等技術(shù)的需求;還能準確地接受和分配電能，對電路實行有效的控制和保護及檢測。如杭州的用戶在使用c-gis時均沒有發(fā)現(xiàn)觸電和火災的危險發(fā)生，保證了設(shè)備和操作人員的安全。 （

21、4）維護性能高 因c-gis各種高壓元件或用氣體密封，或以金屬封閉，零部件無腐蝕、生銹現(xiàn)象，也沒有由此造成的操作和導電的影響，需要維修的工作量很小。采用的真空斷路器壽命長，性能穩(wěn)定，也可免維護或少維護。 4.3 應用的主要缺陷 開關(guān)柜在運行中發(fā)生事故主要有三大類起因：一是絕緣事故，主要是為了縮小開關(guān)柜體積，在柜中采用了大量的絕緣材料，絕緣材料在臟污、潮濕、凝露的環(huán)境條件下會受到嚴重的腐蝕，導致介電性能下降，引起放電、閃絡；二是載流回路不良引起，這類事故多發(fā)生于手車柜中的手車動靜隔離插頭和固定柜中的隔離開關(guān)的動靜接頭，由于一些接插頭接觸不良，在長時間流過大電流時，引起接插頭發(fā)熱、冒火進而破壞絕緣

22、引發(fā)相間、相對地擊穿；三是因小動物短路引起事故和人員觸電事故，這類事故多發(fā)生于gg-1a等早期的固定柜中，這類開關(guān)柜未完全封閉、也無隔離措施，母線是暴露在開關(guān)柜外，開關(guān)柜內(nèi)各個間隔之間也沒有進行有效的隔離，五防裝置不完善，不能有效杜絕人員觸電事故。目前看來，c-gis產(chǎn)品在應用中主要存在著絕緣氣體的問題、價格的問題、國內(nèi)焊接和密封技術(shù)的問題、c-gis對于狀態(tài)檢修在線監(jiān)測功能尚顯不足、額定電流不高限制應用、產(chǎn)品體系較為單一等問題。（1）內(nèi)部元件的后續(xù)維修由于c-gis的充氣隔離室封裝后無法再對c-gis的內(nèi)部的元件進行調(diào)整和維修，因此，在c-gis產(chǎn)品裝配過程中，要對需要裝入的零部件必須預先進

23、行更加嚴格的檢查和確認；充氣隔離室的密封及漏氣。在產(chǎn)品裝配過程中要特別重視結(jié)構(gòu)的密封性，并且在裝配后還需要進行嚴格的檢漏測試；充氣隔離室內(nèi)主回路布置更精細。在安裝主回路時，要注意零部件的外形、表面精度及連接用緊固件的表面形狀和表面粗糙度；充氣隔離室內(nèi)要充入0.05 mpa左右的sf6氣體。專家們認為，結(jié)合我國具體情況，即目前40.5kv等級空氣柜體積大、強度差，因此首先開發(fā)40.5kv等級的c-gis更為迫切；而且要同步開發(fā)具有智能化功能的c-gis產(chǎn)品，以適應配電自動化的要求。專家們相信，近幾年來我國在這個電壓等級sf6斷路器、真空斷路器的技術(shù)水平已有很大提高，我國中壓智能化水平也有很大提高

24、，所以完全可以開發(fā)出先進的c-gis產(chǎn)品。 （2）產(chǎn)需雙方對接不夠穩(wěn)妥 有的廠家還處在20世紀90年代初的水平，生產(chǎn)12kv 的c-gis僅僅在早期40.5kv的c-gis基礎(chǔ)上，將40.5kv的部件更換為12kv的相應部件，而柜體外形減小量不大，甚至就沒有變化，這樣的產(chǎn)品相比之下就很顯遜色。 12kv的c-gis市場售價過高，還不被并不一定要使用c-gis的用戶所接受。預計其綜合成本為正常柜子的1.5倍，但現(xiàn)在多數(shù)仍為3倍左右，價格為相當一部分用戶不能接受。 許多產(chǎn)品還處于不完善的發(fā)展期，如以壓縮空氣作為充氣介質(zhì), 由于其壓力與sf6的壓力相差很多, 有可能導致選用材質(zhì)的變化, 進而導致設(shè)備

25、的性能變化。再如，根據(jù)gb39061991國家標準產(chǎn)品供電連續(xù)性最高級別為lscb2級, 而50%的c-gis仍采用單氣室, 就勢必要改為雙氣室。 （3）廠商配套服務沒有跟上 由于一些12kv的c-gis生產(chǎn)廠家夸大宣傳產(chǎn)品性能，加之規(guī)定檢修周期的延長和系統(tǒng)停電檢修困難，使一部分用戶放松了檢修和管理，設(shè)備帶病運行的情況時有發(fā)生，以致開關(guān)柜絕緣被擊穿。 生產(chǎn)廠家出于競爭的考慮，構(gòu)筑的技術(shù)壁壘本無可厚非，但用戶購買產(chǎn)品時，僅僅拿到一本通用型的簡要使用說明書，缺少一本權(quán)威的12kv的c-gis檢修工藝指導書，妨礙了用戶使用和檢修技能的提高。 不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備種類配件有差異，檢修使用的備品配件難配發(fā)

26、，同種型號不同廠家的檢修工藝及技術(shù)標準不統(tǒng)一，且各用戶的安裝布置方式不同，特別是有的產(chǎn)品質(zhì)量存在先天不足。如日韓的產(chǎn)品較多采用笨拙的鑄造罐加焊接，占地面積大，因鑄造工藝精度較難保證，漏氣點較多。 5、制約大量采用的因素目前，制約c-gis產(chǎn)品大量采用主要有以下幾個因素：箱體的密封裝配是c-gis產(chǎn)品的可靠性能否得到保障的重要因素，由于國內(nèi)廠家在焊接工藝、動靜密封材料的質(zhì)量、模塊化插接技術(shù)等方面還有待進一步提高和完善，導致進口、合資產(chǎn)品的價格居高不下。限制使用范圍的原因是三工位負荷開關(guān)的額定電流一般在1600a以下，不能滿足城市負荷中心區(qū)變電站內(nèi)采用，局限在開閉所內(nèi)采用。電力公司將在2007年度

27、開閉所開關(guān)柜改造項目中逐步采用c-gis產(chǎn)品。6、 設(shè)備改造與展望 6.1 要為預裝式變電所做好配供產(chǎn)品 近年來，我國西部高海拔地區(qū)城網(wǎng)改造和農(nóng)村電網(wǎng)的終端12kv變電所中越來越多地采用了預裝式變電所，既便于建設(shè)安裝，又不需建房占用過多的土地。其技術(shù)參數(shù)和功能，以及c-gis等主要設(shè)備，多數(shù)是按照國家標準gb/t174671998規(guī)定來要求，促進了電網(wǎng)技術(shù)裝備的進步，因而倍受運行部門的歡迎。但也有一些12kv預裝式變電所的高壓配電裝置及綜合自動化系統(tǒng)，使用一個公用的外殼，或者一組外殼封閉起來，其高壓開關(guān)設(shè)備等主要元件內(nèi)涵與國gb/t17467-1998規(guī)定相距較大?，F(xiàn)在，用戶普遍對12kv的c

28、-gis 機械壽命、電器壽命提出了新的要求。所以，其生產(chǎn)廠商不僅要對產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量控制、制造水平嚴格選擇；還要在工程設(shè)計中，對于技術(shù)參數(shù)、機械特性、操作方法等的配置，必須遵循國家相關(guān)技術(shù)標準的規(guī)定，以推動電氣工程整體水平的提高。 6.2 要為電網(wǎng)自動化提供智能化產(chǎn)品 我國西部高海拔地區(qū)電網(wǎng)的智能化改造步伐日益加快，在電氣工程設(shè)計中對開關(guān)設(shè)備的配置都表現(xiàn)出極強的超前意識，去年選購智能型c-gis的客戶就比上年增加一成多。用戶青睞能實現(xiàn)狀態(tài)監(jiān)測、建立計算機輔助維護系統(tǒng)和故障診斷系統(tǒng)的產(chǎn)品，因它記錄的運行參數(shù)可提供防止誤動作或維護措施的信息，有助于防止突發(fā)的和費用較大的故障。而現(xiàn)時c-gis對于狀態(tài)

29、檢修在線監(jiān)測功能尚顯不足，如導體溫度、分合閘線圈斷線、內(nèi)絕緣凝露、機械特性和局部放電等，有待進一步的研發(fā)提高，以適應配電網(wǎng)自動化和免維護的新需求。 6.3 要為增加社會效益多產(chǎn)環(huán)保型產(chǎn)品 由于c-gis常用的充氣介質(zhì)sf6屬于溫室氣體， 其使用量應盡可能減少。日本東芝公司已經(jīng)研制出壓縮空氣作為充氣介質(zhì)，也有的主流廠商不再采用高壓力，改用小于0.25mpa (20時的絕對值)的sf6氣體，也有的采用n2和sf6+ n2混合氣體。這是發(fā)展方向，理應盡快研制這類特色產(chǎn)品。還要降低帶電場控制元件的絕緣子尺寸，提高其澆注工藝水平，盡快攻克材料、工藝方面的難題。絕緣環(huán)氧樹脂也急需更新?lián)Q代，加快研發(fā)低介電常

30、數(shù)、耐熱性及強度等均良好的樹脂。另外，要通過模塊化設(shè)計和專業(yè)化生產(chǎn)，使c-gis的成本之比降低到1.5 : 1左右。 6.4 要為不同地區(qū)電網(wǎng)增加專用型產(chǎn)品 高海拔地區(qū)12kv的電網(wǎng)需要相適應的專用型c-gis，而市面上清一色的普通開關(guān)設(shè)備，顯然不能滿足需要。呼請生產(chǎn)廠商盡快在標準系列之外增添一些適應各種運行環(huán)境及各運行部門的個性化產(chǎn)品系列，并對開關(guān)柜的絕緣留足夠的裕度，甚至重新設(shè)計柜形，這樣就不必因為在現(xiàn)有柜形的局限下改進絕緣措施，因而更能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這種富有針對性的產(chǎn)品肯定大有市場。誠然，其內(nèi)容相對較廣，開發(fā)的難度較大，但隨著現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展和科技進步，勢必迎來一個較為完善的智能化、專用

31、型、系列化的c-gis應用與發(fā)展的喜人局面。三、 市場主要廠商情況1、目前市場主要還是被國外行業(yè)巨頭以及外資企業(yè)占據(jù)，國內(nèi)企業(yè)所占份額不大，但是正在逐步擴大影響。國外的主要有abb、西門子、alstom、三菱、ae power等，國內(nèi)主要是西高所、天水長城、上海天靈、廣州東芝白云以及西安森源電氣集團等。主要的技術(shù)創(chuàng)新來自西高所。產(chǎn)品型號主要是xgn系列。圖表 國外廠商的相關(guān)技術(shù)參數(shù)比較廠家型號技術(shù)參數(shù)絕緣水平(工頻/沖擊)/kv外形尺寸（寬高深）/（mmmmmm）額定電壓/kv額定電流/a額定短路開斷電流/ka充氣壓力/mpaabbzx012，246301250250.0328/7550/12

32、540085019504008501650zx1.21240.5200031.50.0528/7，50/125，85/1856002100130080021001800zx21240.5250025，31.50.0328/7538/9550/125 95/1856002300171080023001710西門子8da108db101240.52500 4031.5(40.5kv)0.1628/75，50/12570/17 80/20060023501625600235026608dc11 7.2241250250.0520/6028/7536/95 50/12560022501225nx pl

33、us24，40.5250031.50.0550/125 85/18560024501600alstomws1240.5630250031.5(1236kv)25(40.5kv)0.0528/75 50/12595/185 95/2506002300120060028001200wi1252630250031.540(12kv)0.0528/75 50/12570/1706002100170060026651700gmb12241250 250.0542/85 50/125 600230080060024251000三菱gx20v246301250250.0550/125700230016502

34、0gx、30gx24、366302000250.050.1250/12570/17070023001650hs-x1224630200025壓縮空氣28（42）7550（65）125550*2300*1300550*2300*1750ae powerhicld20ga3612502000250.0870/17065023001300fuji電機c-gis2100241250250.0850/12560023001315東芝sdd50872,84800,125025,31.50.07140 35 160 4001250*2450*3300（電纜出線）信息來源：來自于相關(guān)網(wǎng)站整理圖表 國內(nèi)廠商的技

35、術(shù)參數(shù)比較分析公司型號技術(shù)參數(shù)絕緣水平(工頻/沖擊)/kv外形尺寸（寬高深）/（mmmmmm）額定電壓/kv額定電流/a額定短路開斷電流/ka充氣壓力/mpa西高所、山東泰開電氣、北京北開電氣xgn4640.540.5125016002531.50.0495/18580023001570上海天靈開關(guān)廠（德國abb技術(shù)）n2s12121250250.0242.7550020001000 天水長城開關(guān)廠xgn6940.540.5125016002531.50.0495/18580024001550 廣州東芝白云（東芝）gfc30m25361250250.0370/17060022501700沈陽高

36、壓成套開關(guān)廠xgn5540.51250250.0495/1856002500140080025001400120025001400 信息來源：來自于相關(guān)網(wǎng)站整理2、 相關(guān)產(chǎn)品詳細介紹 2.1 xgn46-40.5箱式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備目前西高所、山東泰開電氣、北京北開電氣等國內(nèi)廠商的主要產(chǎn)品型號是xgn46-40.5箱式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。圖表 xgn46-40.5充氣式開關(guān)柜產(chǎn)品概述 xgn4640.5箱式氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備是40.5kv三相交流50hz單母線及單母線分段系統(tǒng)的成套配電裝置。主要用于輸配電系統(tǒng)以接受及分配電能以及高濕度（或凝露）、高海拔，污穢等環(huán)境條件下，實

37、行控制、保護、監(jiān)測。與其它產(chǎn)品相比在可靠性、小型化、經(jīng)濟性、適用性、安全性等方面具有顯著的優(yōu)越性。 開關(guān)柜滿足iec60298、iec60056、gb390691、gb1984-89等標準，元件布置合理密封性好、方案齊全可擴展，操作可靠安全，現(xiàn)場安裝方便、簡單，是先進的元器件與高新制造技術(shù)相結(jié)合的新型配電裝置。產(chǎn)品的主要特點1)體積小，占地少。2)高壓元件密封在低壓力sf6氣體內(nèi)，可有效地防止外界各種形式的有害影響，絕緣可靠，且有良好的抗老化、防腐蝕性能。3)采用插接式固體絕緣母線，可在不涉及sf6氣體的情況下進行擴展，大大縮短了施工周期。4)選用新型一體化設(shè)計的真空斷路器作為主開關(guān)，性能可靠

38、，免維護。5)采用轉(zhuǎn)動閘刀型三位置開關(guān)，實現(xiàn)接通、隔離、接地三種功能。簡化了結(jié)構(gòu)，減少了運動零部件數(shù)量，使可靠性更高。6)采用智能化控制和保護單元，實現(xiàn)繼電保護自動化。7)采用內(nèi)錐或外錐式電纜插接系統(tǒng)及外置插接式zno避雷器。主要技術(shù)參數(shù) 項 目單位參數(shù)額定電壓kv40.5額定電流a2000額定短路開斷電流(有效值)ka31.5額定動穩(wěn)定電流80額定熱穩(wěn)定電流（4s）31.5額定絕緣水平額定短時工頻耐受電壓對地、相間及斷路器斷口kv95隔離斷口110額定雷電沖擊耐受電壓對地、相間及斷路器斷口185隔離斷口215分合閘裝置和輔助回路的額定電源電壓vdc110、220、ac220六氟化硫氣體額定壓

39、力（20表壓）mpa0.04防護等級高壓部分箱體ip65機械操作及低壓箱體ip3x外形尺寸寬高深mm80023801650使用環(huán)境 使用地點戶內(nèi)環(huán)境溫度1540海拔高度2000m以下空氣濕度日平均相對濕度95% 月平均相對濕度90%污穢等級級地震強度水平加速度0.4 垂直加速度0.22.2 gzx2氣體絕緣中壓開關(guān)柜目前西安森源電氣集團的主要產(chǎn)品為gzx2氣體絕緣中壓開關(guān)柜12kv-40.5kv。其技術(shù)參數(shù)如下： 圖表 12kv充氣柜技術(shù)參數(shù)電氣參數(shù):額定電壓kv 12額定工頻耐受電壓（1min）kv 42額定雷電沖擊耐受電壓(峰值)kv 75絕緣氣體壓力bar 1.4額定頻率hz 50母線額

40、定電流a 630/1250額定峰值耐受電流ka 63額定短時耐受電流(4s)ka 25絕緣氣體系統(tǒng):絕緣氣體sf6設(shè)計壓力，絕對值bar 1.4額定工作壓力絕對值(+20)bar 1.4最低工作壓力絕對值(+20)bar 1.2防護等級（iec60529，gb/t11022）:密封氣室ip65控制隔室ip4x40.5kv開關(guān)柜技術(shù)參數(shù)電氣參數(shù):額定電壓kv 40.5額定工頻耐受電壓（1min）kv 95額定雷電沖擊耐受電壓(峰值)kv 185絕緣氣體壓力bar 1.4額定頻率hz 50主母線額定電流a 2000分支母線額定電流a 630 1250額定峰值耐受電流ka 63 80額定短時耐受電流

41、(4s)ka 25 31.5絕緣氣體系統(tǒng):絕緣氣體sf6設(shè)計壓力，絕對值bar 1.4額定工作壓力絕對值(+20)bar 1.4最低工作壓力絕對值(+20)bar 1.2防護等級（iec60529，gb/t11022）:密封氣室ip65控制隔室 ip4x外形尺寸：由于以12kv和40.5kv充氣柜為代表的此類開關(guān)設(shè)備的共同的、最大的特點是采用絕緣性能優(yōu)異的sf6氣體代替?zhèn)鹘y(tǒng)的空氣作為絕緣介質(zhì)，大大縮小了開關(guān)柜的體積，有利于向小型化發(fā)展；同時大大減小了維修和檢修的工作量。由此大大減小了開關(guān)設(shè)施的占地面積，是開關(guān)行業(yè)的重大發(fā)展。為使用戶具體了解其數(shù)據(jù)，下面列出12kv和40.5kv充氣柜的外形尺寸

42、。如下：12kv外形尺寸： 40.5kv外形尺寸： 總體結(jié)構(gòu)：充氣柜結(jié)構(gòu)：本開關(guān)柜采用單氣室結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計，由儀表箱、充氣箱、瀉壓通道、電纜室四部分組成。主要元件為：母線聯(lián)結(jié)器、三工位開關(guān)（分直動式和刀閘式）、三工位操作機構(gòu)、絕緣筒裝配、斷路器操作機構(gòu)、避雷器、電流互感器等等。柜殼材料為敷鋁鋅板。控制部分采用自行開發(fā)的智能控制單元?，F(xiàn)將12kv-40.5kv充氣柜結(jié)構(gòu)及組成介紹如下圖所示：充氣箱體：充氣箱體由3mm不銹鋼板焊接而成。斷路器：斷路器以vs1為藍本進行改進，以降低開發(fā)難度及成本。直動式或刀閘式三工位開關(guān)均單獨的裝在水平布置的絕緣筒上，與斷路器做成一體，使其結(jié)構(gòu)更加緊湊。從而構(gòu)

43、成兩種斷路器結(jié)構(gòu)。12kv-40.5kv斷路器具體結(jié)構(gòu)介紹如下圖所示：密封結(jié)構(gòu)：本開關(guān)設(shè)備在動密封技術(shù)上的創(chuàng)新與應用別具特色，用金屬波紋管實現(xiàn)操作桿穿過密封箱體的密封連接，而不是用傳統(tǒng)的密封圈。分別為直動式和旋轉(zhuǎn)式波紋管密封。導電部分：本開關(guān)設(shè)備的母線聯(lián)結(jié)器和直動式三工位開關(guān)大膽采用了彈簧觸指這一新型技術(shù)，具有重要意義。充氣環(huán)網(wǎng)柜產(chǎn)品介紹：城鄉(xiāng)電網(wǎng)的電力經(jīng)高壓一次變電至12kv后，需要大量的區(qū)域性二次變電站將電力分配至用戶終端。西安森源開關(guān)技術(shù)研究所通過成功開發(fā)12kv-40.5kv充氣柜，在以sf6開關(guān)設(shè)備方面積累了豐富的理論和實踐經(jīng)驗。隨后，采用計算機輔助設(shè)計及計算機模擬仿真技術(shù)，大膽吸收

44、、借鑒國內(nèi)外開關(guān)行業(yè)先進技術(shù)，并結(jié)合數(shù)年產(chǎn)品設(shè)計及制造經(jīng)驗，以市場為導向，開發(fā)了sf6絕緣的智能化環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜（12種組合）和sf6絕緣的緊湊型開關(guān)柜（7種模塊）。其突出特點是安全、可靠性高，操作簡單。既適合網(wǎng)絡節(jié)點或用戶終端的要求，又滿足各種二次變電站對緊湊型開關(guān)柜靈活使用的需要。技術(shù)參數(shù)：電氣參數(shù):額定電壓kv 12額定工頻耐受電壓（1min）kv 42額定雷電沖擊耐受電壓(峰值) kv 95絕緣氣體壓力bar 1.4額定頻率hz 50母線額定電流a 630額定峰值耐受電流ka 63額定短時耐受電流(4s)ka 25絕緣氣體系統(tǒng):絕緣氣體sf6設(shè)計壓力，絕對值bar 1.4額定工作壓力絕對值

45、(+20)bar 1.4最低工作壓力絕對值(+20)bar 1.2防護等級（iec60529，gb/t11022）:密封氣室ip67控制隔室ip3x開關(guān)柜外形尺寸圖：開關(guān)柜結(jié)構(gòu)：本開關(guān)柜是一個完全密封的系統(tǒng)，其所有帶電部件以及開關(guān)均被密封在一個不銹鋼sf6氣室中。sf6絕緣的智能化環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜在一個sf6絕緣氣室中最多可配置5個模塊可為配電網(wǎng)絡提供12種固定組合方式，適應絕大多數(shù)需用環(huán)網(wǎng)單元的場合。其12種組合方式分別為：cf、df、fc、ccc、ccf、cfc、cff、cccc、cccf、ccff、ccccc、ccfff。sf6絕緣的緊湊型開關(guān)柜在一個sf6絕緣氣室中最多可配置5個模塊，配置模

46、塊數(shù)多于5個的開關(guān)柜時，就要采用擴展母線將開關(guān)柜連接起來，實現(xiàn)半模塊化結(jié)構(gòu)；也可以通過在所有的模塊之間使用擴展母線的方式以實現(xiàn)全模塊化結(jié)構(gòu)。通過不同的7種功能模塊組合可以形成由簡單到復雜的配電方案，滿足二次變電站和開閉所中的各種配置要求要求。其7種功能模塊分別為：c、f、d、m、de、be、sl。所有模塊除m模塊寬度為695mm外，其余均為325mm。其結(jié)構(gòu)見下圖：開關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖開關(guān)柜前視圖1.充氣單元， 2.泄壓通道，3.機構(gòu)和儀表室， 4.電纜室，操動機構(gòu)：單彈簧操動機構(gòu)：用于負荷開關(guān)的分合及接地。操動機構(gòu)使用儲存在卷簧里的能量分合負荷開關(guān)。正常條件下，操動機構(gòu)在整個使用期限免維護。可實現(xiàn)電

47、動操作。在操動機構(gòu)的前部裝有靈活可靠的聯(lián)鎖裝置，以避免誤動作。聯(lián)鎖裝置可加裝掛鎖或鑰匙鎖。雙彈簧操動機構(gòu)：用于負荷開關(guān)的分合及接地。也用來操動接地開關(guān)。操動機構(gòu)使用儲存在2個卷簧中的能量進行操作。其中一個彈簧用于正常操作時分合負荷開關(guān)。另一個用于快速分斷負荷開關(guān)。它在正常操動過程中被鎖定，只有收到來自熔斷器、手動按鈕的信號才會釋放。負荷開關(guān)：負荷開關(guān)作為一個整體安裝在充有sf6氣體的氣室中，并用sf6作為絕緣和滅弧介質(zhì)，因此不但結(jié)構(gòu)緊湊，而且性能優(yōu)良。負荷開關(guān)由安裝架、三工位開關(guān)、滅弧柵、接地靜觸頭等組成。負荷開關(guān)有以下3種狀態(tài)：合閘、分閘、接地。動作時通過手動或電動操作使卷簧儲能，可實現(xiàn)由合

48、閘到分閘、由分閘到接地的循環(huán)操作。在此過程中滅弧柵起到了滅弧作用。充氣單元：由于所有的帶電部分以及開關(guān)封閉在不銹鋼的殼體內(nèi)，所以整個開關(guān)裝置不受外部環(huán)境條件的影響，可以確保運行可靠性及人身安全。實現(xiàn)了免維護。充氣殼體由3mm不銹鋼板焊接而成。熔斷器水平布置，跳閘機構(gòu)在前面。保證了整個系統(tǒng)的防水性能。2.3上海天靈電氣產(chǎn)品介紹上海天靈電氣的產(chǎn)品品種較多，考慮了環(huán)保型氣體的使用，減少sf6氣體的使用，包括先進的激光焊接，進口先進設(shè)備檢漏等。公司下設(shè)兩家中外合資企業(yè)希捷愛斯（上海）電氣有限公司、上海雷澤靈電氣有限公司。希捷愛斯（上海）電氣有限公司是專業(yè)研制和生產(chǎn)n2s、n2x系列中壓氣體絕緣開關(guān)設(shè)備

49、的中德合資企業(yè)，由具有四十多年中壓開關(guān)設(shè)計經(jīng)驗的資深德國專家擔當設(shè)計。上海雷澤靈電氣有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)充氣式環(huán)網(wǎng)柜的中加合資企業(yè)，是國際上第一家采用激光焊接技術(shù)和全自動氦氣檢測設(shè)備制造新一代小型化充氣式開關(guān)氣箱設(shè)備的企業(yè)。2.3.1 lmg、lcg系列氣體絕緣開關(guān)柜lmg、lcg系列充氣柜是應用德國當代先進技術(shù)設(shè)計開發(fā)的新一代小型化氣體絕緣中壓開關(guān)設(shè)備。氣箱箱體全部采用當今國際最先進的三維五軸激光焊接設(shè)備來焊接，運用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的懸吊生產(chǎn)線方式進行生產(chǎn)裝配，嚴格執(zhí)行來自德國開關(guān)柜制造業(yè)的生產(chǎn)裝配工藝。每臺產(chǎn)品都經(jīng)德國進口的同步抽真空氦氣檢漏設(shè)備的嚴酷檢驗，確保產(chǎn)品30年不漏氣。lmg系列為獨立

50、的單氣箱結(jié)構(gòu)，lcg系列為多間隔共箱式結(jié)構(gòu)，兩種系列產(chǎn)品可任意組合，左右可靈活擴展。產(chǎn)品特點：1、不受環(huán)境影響，所有高壓帶電部位全部密封在充以低壓力sf6氣箱內(nèi)，實現(xiàn)全絕緣；2、模塊化設(shè)計，由不同模塊組合實現(xiàn)各種主接線，并可根據(jù)用戶需要變換組合方式形成多回路開關(guān)系統(tǒng)，實現(xiàn)小型化、模塊化；3、采用硅橡膠連接器，方便且可靠地實現(xiàn)柜與柜之間的機械和電氣連接；4、采用全屏蔽電纜進出線；5、可配用高壓監(jiān)視元件、綜合數(shù)字式繼電器；6、可采用無源數(shù)字式繼電器；7、兩個回路進線單元可加裝備自投；8、可加裝遙控和監(jiān)控單元；2.3.2 n2s環(huán)保型氣體絕緣金屬封閉開關(guān)柜設(shè)備采用環(huán)保的非sf6氣體絕緣。不會產(chǎn)生對環(huán)

51、境的不利影響； 柜體占地面積小。每臺柜占地為500mm1200mm；模塊式結(jié)構(gòu)，上、下雙氣箱布置；母線氣室和斷路器氣室分開，增加運行的安全性和靈活性，主母線不停電即可更換斷路器氣箱； 一次回路真正免維護。高壓回路采用氣體密封，不受外界環(huán)境的影響； 采用德國進口veg型真空斷路器，機械壽命可達30,000次，提高了設(shè)備的性能和高可靠性；高壓氣箱采用三維五軸激光焊接機焊接加工和氦檢漏設(shè)備作泄漏測試。保證年泄漏率小于0.1%； 本開關(guān)柜操作安全方便，斷路器和隔離開關(guān)同時具備手動和電動操作功能，斷路器和隔離開關(guān)之間有可靠的機械聯(lián)鎖，符合“五防聯(lián)鎖”的要求； 采用硅橡膠連接器作為母線連接，直接插拔式安裝。簡化了現(xiàn)場