柜式气体绝缘金属封闭开关设备（CGIS）市场分析研究

柜式气体绝缘金属封闭开关设备（C-GIS）市场分析研究一、产品介绍1、产品的相关识别概念柜式气体绝缘金属封闭开关设备（CubicleGas-InsulatedSwitchgear）简称为C-GIS，是高压GIS产品向中压开关设备领域拓展而形成的新技术产品，它是采用低气压的SF6气体、N2气体或混合气体作为开关设备的绝缘介质，用真空或SF6为灭弧介质，将母线、断路器、隔离开关等中压元件集中密闭在箱体中，综合运用现代绝缘技术、开断技术、制造技术、传感技术、数字技术生产的集智能控制、保护、监视、测量、通讯于一体的高新技术产品。具有体积小、重量轻、安全性好、可靠性高、能适应恶劣环境条件下使用等优点。 2、开关柜发展历程过去的10kV开关柜一般有两个特点：占地和空间大、一次回路带电主元件未完全封闭在开关柜内。开关柜的发展也是按照这两个方向来发展的，譬如为了减小占地和空间，取消了隔离开关和旁路柜，由固定柜发展为手车柜；为了消除小动物短路事故和人员触电事故的发生，把原来半封闭式固定柜（GG-1AF型）发展为全封闭式的箱型固定柜（XGN2），即把母线放于开关柜内，并在柜内按功能进行不完全分隔，这种改造的成功是采用了旋转式隔离开关和穿墙套管的结果。（1）箱型固定柜箱型固定柜是一种空气绝缘开关柜，同时按照全工况条件选择绝缘件，可以有效防止绝缘事故的发生。箱型固定柜通过放宽一次带电元件紧凑化结构设计要求，并减少合成材料的使用来提高设备的气候适应能力，并采取一些如装设加热器和除湿器的定期投入来防止污闪、湿闪，定期清理或维护、及时更换损坏部件等措施，才能保证开关设备的运行安全。但箱型固定柜毕竟是一种以空间换可靠性的过渡产品，体积大的致命缺点限制了它的使用范围，特别是是在城镇中心和经济发展区域，使用小型化开关柜变得非常必要和迫切。（2）国产手车柜但小型化设计的开关柜对导电尘末和其他类型污染（包括酸雾、凝露等）更加敏感，这样的开关柜小型化进程同样未完全消除外界恶劣环境的影响，一方面由于大量采用了复合绝缘材料，对绝缘材料的可靠性要求很高，如以压铸环氧树脂为绝缘材料的开关柜，在污染严重的情况下会导致局部放电，在酸雾、凝露严重的情况下会引发开关柜短路事故；另一方面未能杜绝外界恶劣环境（特别是酸雾、凝露）对绝缘材料的严重腐蚀，往往运行一段时间后就会出现绝缘性能普遍下降现象，这在国产手车柜产品中普遍存在，采用的绝缘材料往往不过关，如绝缘材质不好，抗老化差，易受潮、凝露；国产手车柜还普遍存在发热问题，如由于加工精度不高或材质原因，隔离插头或隔离开关的动、静触头接触压力不够，触指在流过大电流时发热，弹簧退火导致触指压力减小，长期运行后触指和静触头之间放电，引起短路事故。由于国产手车柜在运行中，特别在2500A以上大电流运行情况下，频繁、重复发生手车柜短路烧毁事故，为彻底根治这一开关柜设备因先天性缺陷带来的事故隐患，需要投入大量资金专门用于国产手车柜的整体更换，无形中增加了成本。针对上述情况，对于市区或征地困难的地区，为节约土地资源和征地费用，10kV、35kV户内开关柜应选用金属铠装移开式开关柜。（3）C-GIS将成为开关柜的主流产品。中压开关柜要做到体积小，在运行中不受外界大气环境条件的影响，运行可靠性高，从根本上避免发生开关柜在运行中发生的三大类常见事故，出路就是C-GIS产品。1）C-GIS的特点开关柜尺寸的缩小可以节省设备的安装空间，C-GIS产品的尺寸非常适合并符合小型化要求。C-GIS产品可以保障运行、维护人员的安全性，气箱与电缆的模块化插接技术可以阻止接触带电导线，可以避免由于人员误操作导致的危险。C-GIS设备采用了激光焊或氩弧焊焊接技术，气箱密闭性很好，气体年泄漏率一般小于0.1%，使用年限可以超过20年，SF6绝缘可防止接触面和螺栓连接的氧化，外部环境不会对绝缘造成损害，开关柜高压元器件可以做到免维护。采用固定柜方式，以三工位负荷开关作为隔离开关，替代手车柜的隔离插头，避免了隔离插头接触不良引发事故的可能，采用模块化插接技术实现高压元器件气箱的扩展，以电缆终端作为进出线，即实现气室之间和气室内外高压元器件的相连。密封性是保证开关柜长期安全运行的基本要求，C-GIS设备的全密封、全绝缘性决定了它对环境的高适应性，它将一次回路带电主元件及其绝缘件装在密封充气金属箱体中，杜绝了外界大气环境的影响，绝缘材料不会因为受到腐蚀而导致绝缘性能下降，并大大延缓了绝缘材料老化，与高可靠性、长寿命、免维护的真空灭弧室和三工位负荷开关灭弧室相适应，提高了整个C-GIS产品的运行可靠性和使用寿命。3、C-GIS产品的技术发展趋势智能化测控装置的功能智能化测控装置的核心器件是微处理机，它充分利用数字技术和软件，将保护、监视、控制、测量与通信集于一身，在相同的硬件环境下，可实现多种功能。（1）基本保护功能：有方向或无方向的过流和接地故障保护、零序电压、过电压和低电压保护、断路器失灵保护、低周减载及自动重合闸等功能。（2）控制功能：保护跳闸、合闸，远方、就地控制，以及各种信号控制，控制对象的显示等。（3）测量电量功能：可测量相电流、相间和相对地电压、零序电压和电流、频率、有功功率、无功功率、功率因数和电能等。（4）通信功能：可完成与机就地通信或通过变电站通信系统与远方通信，装置一般可支持modbus协议和标准通信规约8705103等，标准接口包括232、485，通信介质可利用双绞线、光纤等。（5）监视功能：断路器状态监视、跳闸回路监视和本机运行自检。 二、 产品目前的应用现状与选择 1、产品型式的选择 （1）进口产品的主要选型特点 用户选型最多的是柜式C-GIS，约占总需求量的70%-85%；其次是筒式，如SIEMENS和AREVA的产品，就同72.5kV以上的GIS类似。选择主要集中在市场占主导地位的排名前8位产品上，如德国SIEMENS、ABB和AREVA(原Alstom)，马来西亚泰高(TAMCO)，韩国现代南自，日本AE。这些厂家在国内都有自己的公司或合资公司，其产品已经系列化，且摆脱了许多设计常规和习惯的束缚，形成了自己独特的设计思想和设计风格。如欧洲一些公司的C-GIS就颇为引人注目，既适合复杂的网络节点或用户终端的要求，又满足了各种二次变电站对紧凑型开关柜灵活使用的需要，使问津用户日渐增多。由于我国电网的质量还达不到国际一流要求，电网的不稳定性就要求C-GIS提高额定参数，加强产品的绝缘，现时用户在10kV供电网络上使用的C-GIS，多选择12kV额定电压的开关设备。（2）国产产品的主流选型特点国产额定电流一般在1600A以下，国内主要是XGN系列。由于C-GIS对工艺装备要求极高，加工难度很大，目前国内企业通过引进、消化、合作，开发出一批适用型的柜式C-GIS，不仅通过了型式试验，而且进入批量生产，有的已形成系列化 ，如西高所、西安森源、镇江龙源，以及天水长城、上海天灵、广东顺德等，其中采用密封压力系统和保护测控技术，以及应用绝缘老化在线检测技术和温升无线传感技术，使C-GIS状态监测和故障诊断技术得到质的提高的新产品，受到格外的关注。 符合标准：GB 3906（3.6kV40.5kV交流金属封闭开关设备）、DL 404（户内交流高压开关柜订货技术条件）、IEC62271200（额定电压1kV以上52kV以下交流金属封闭开关设备和控制设备）2、结构的选择 由于不同厂家不同型号的开关柜在外形和结构等方面存在较大的差异，用户的选择原则也各有侧重。其中，一个共同的关注点是用户的母线结构对12kV 的C-GIS的总体结构有限制要求，因而在选购时更看重将C-GIS技术与常规开关技术有机结合并发展的产品，为使母线在现场便于安装，都会顺应自己的母线结构来确定。按一次主回路中的母线、隔离开关和断路器三个主要模块之间的相对位置，划分为三种类型结构： （1）上中下布置 这是使用插接式固体绝缘母线和充气母线室+母线连接器结构的选择，其典型产品是日本三菱的HS-X12(见图1)。（2）下中上布置 信息来源: 这是使用充气母线室+母线连接器结构的选择，其典型产品是上海天灵的N2S、ABB的ZX1.2(见图2)，这种布置实现双母线不太方便。 信息来源: （3）后中前布置 信息来源: 这是使用气体绝缘母线和充气母线室+母线连接器结构的选择，其典型产品是ALSTOM的WS(见图3)。 信息请登陆:输配电设备网 3、 性能的选择 （1） 绝缘水平及体积 国外的C-GIS根据IEC标准确定绝缘水平，一次主回路和隔离断口的耐压值较国内产品低，因国内产品既要符合IEC标准，还需达国标。国内外产品体积差异也较大，国内产品相间、相对地及爬电距离较大，但体积较大，质量较重。高原用户多选择性价比高的5类产品： 在各气室、柜体间、电压互感器和避雷器等高压元件连接上，采用新型的固体界面绝缘插接技术的产品。 使用固体绝缘母线或充气母线室+母线连接器，现场安装已不需要抽真空充气的产品。 简化一次主接线，没有了线路侧隔离开关的产品。 大量使用电流/电压传感器、位置传感器、密度传感器等的产品。 把PT安装在开关柜顶上，省掉了一个PT柜的产品。 （2）载流能力 国外的C-GIS额定电流普遍都较高，如ABB的ZX2和西门子的8DA10的母线额定电流均达2500A，而国内基本上是1250A。其主要原因是受产品整体设计水平尤其是散热设计水平的影响，以及受绝缘母线和电缆接插件本身通流能力的限制。而载流能力大小往往左右着产品的选择取向。 （3）系列化 国外大公司起步早，经过多年的开发已形成系列化产品，如ABB推出的ZXO、ZX1、ZX2等产品，主开关既可选负荷开关，也可选真空断路器或SF6断路器;主接线既有单母线方案，又有双母线方案，适宜用户的多种需求。国产的品种就比较单一，选择的余地较小，一些厂家的产品系列化还尚有时日。（4）制造工艺中外主导厂商纷纷采用现代化的加工装备、加工工艺和焊接工艺。如采用SF6气体较多的欧洲产品，他们拥有先进的充气罐和一流的质量监控技术，箱式壳体采用机器人焊接，无漏气，占地面积很小。国内的主流厂商也奋起迎接挑战，利用先进的板材下料、折弯和焊接设备，密封箱体采用薄型不锈钢焊接结构，运用激光焊接、氦质谱检漏等技术，使密封箱体的精度和刚度提高，漏气率降低。从而，把柜体结构发展为有灵活组合、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，使单母线和双母线组合灵活。 4、 应用效果与缺陷 4.1应用的地理条件和区域特点我国地势西高东低，山地约占33%，高海拔地区约占26%，青藏高原平均海拔4000m以上，其以北和以东浩瀚的高原及盆地多为海拔1000m至2000m。高海拔地区气候复杂多样，时受潮湿、凝露、盐雾和台风的侵袭；加之西部大开发以后，日益兴旺发达的工业和交通等，也使电网开关设备极易产生污秽和腐蚀。配电网上使用的传统空气绝缘开关设备，受此环境条件的局限，已不能满足要求，开始逐步更新换代。12kV的柜式气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称C-GIS)，虽然在我国起步才几年，但由于具有占地面积小、智能化程度高、免维护、全工况等特点，使其逐渐成为一个新的选择。近几年，四川和云贵等地相继组织过几次较大范围的电网开关设备改造，将传统的15-20年的更新周期一举改变为连续频繁的更新。尤其是一些新开工的电网工程，从设计源头抓起，选择配置12kV的C-GIS，以满足在一定时间内仍能正常应用的必备条件。目前，C-GIS在冶金、石化、矿山、开发区、城市轨道交通和高层建筑等范围内的应用越来越多。随着社会、经济的不断发展，工程建设的复杂程度的加大，用户对开关设备小型化、免维护、智能化的要求越来越高。中压领域尤其是在35kV电压等级，常规的以空气为绝缘介质的开关柜普遍体积较大（柜宽不小于1200mm，体积一般不小于7m），重量较重（一般不小于2t），操作困难，尤其不能满足在高海拔、潮湿、污秽等恶劣环境条件下使用要求。在这种背景下，C-GIS越来越被引起广泛关注。 近年来，气体绝缘开关设备在我国也得到了迅速地推广与应用，特别是随着我国城市电网建设和改造、轨道交通以及大型工矿企业等对开关设备提出了小型化、智能化、免维护、全工况等新的更高要求，高性能、高品质的充气柜在国内的需求越来越强烈。由于传统空气绝缘开关设备受环境条件（如高海拔、潮湿、盐雾、污秽、腐蚀等）的局限性，已不能满足冶金、石化、矿山以及沿海地区等用户的要求；城市地铁和轻轨、高层建筑、大型企业等场合，因占地面积、空间限制等因素，也必将选用35kV气体绝缘开关设备。35kVC-GIS产品具有广阔的应用前景，目前国内所使用的绝大部分为进口产品。但是，国外产品由于电压等级、35kV电力系统中性点接地方式的差异，还不能完全满足国内用户的使用，因此必须加快国内C-GIS产品的研发、制造步伐。 4.2应用的效果显著 （1） 适用性能强 我国西部有高海拔、凝露、盐雾和污秽等外界环境条件的影响，还有越来越多的要求高可靠性的空间狭小的高层建筑、集中的工商业区和轨道交通等建设工程，C-GIS已成为最佳的配电设备。它不但不存在大气状态的影响，而且柜型外壳体积很小，节省了占地面积，与周围环境在布局、大小和外观等方面更加协调，更加相适应，使工程建设的综合经济效益十分明显。昆明、贵阳和成都等地城网的升级和增容工程中选用了C-GIS，运行就带来了较好的收益。 （2）安装性能好 C-GIS将各种高压元件组成若干标准模块，通过组合可以满足各种主接线的要求，满足各种不同使用场合的需要。它整体运输到现场，成套吊装就位，安装时可不涉及SF6气体的处理。还可很方便地通过预留的电缆插座，增加进出线电缆的数量进行扩容，或增加柜子向柜体的一边或两边进行扩展。高压元件设置在箱形的充气壳体内，更易于采用电缆作为电源的引入和引出，更方便与变压器的连接和布置，还不受空间的限制，更容易组成系统。 （3）安全性能大 因C-GIS主回路的导电部分密封于SF6等绝缘气体中，且高压带电导体封闭，使其具有可靠性高和适宜频繁操作的优点，满足了电网变电所负荷急剧增加运行导致大额定电流、大短路开断电流，以及频繁操作、低过电压等技术的需求;还能准确地接受和分配电能，对电路实行有效的控制和保护及检测。如杭州的用户在使用C-GIS时均没有发现触电和火灾的危险发生，保证了设备和操作人员的安全。 （4）维护性能高 因C-GIS各种高压元件或用气体密封，或以金属封闭，零部件无腐蚀、生锈现象，也没有由此造成的操作和导电的影响，需要维修的工作量很小。采用的真空断路器寿命长，性能稳定，也可免维护或少维护。 4.3 应用的主要缺陷 开关柜在运行中发生事故主要有三大类起因：一是绝缘事故，主要是为了缩小开关柜体积，在柜中采用了大量的绝缘材料，绝缘材料在脏污、潮湿、凝露的环境条件下会受到严重的腐蚀，导致介电性能下降，引起放电、闪络；二是载流回路不良引起，这类事故多发生于手车柜中的手车动静隔离插头和固定柜中的隔离开关的动静接头，由于一些接插头接触不良，在长时间流过大电流时，引起接插头发热、冒火进而破坏绝缘引发相间、相对地击穿；三是因小动物短路引起事故和人员触电事故，这类事故多发生于GG-1A等早期的固定柜中，这类开关柜未完全封闭、也无隔离措施，母线是暴露在开关柜外，开关柜内各个间隔之间也没有进行有效的隔离，五防装置不完善，不能有效杜绝人员触电事故。目前看来，C-GIS产品在应用中主要存在着绝缘气体的问题、价格的问题、国内焊接和密封技术的问题、C-GIS对于状态检修在线监测功能尚显不足、额定电流不高限制应用、产品体系较为单一等问题。（1）内部元件的后续维修由于C-GIS的充气隔离室封装后无法再对C-GIS的内部的元件进行调整和维修，因此，在C-GIS产品装配过程中，要对需要装入的零部件必须预先进行更加严格的检查和确认；充气隔离室的密封及漏气。在产品装配过程中要特别重视结构的密封性，并且在装配后还需要进行严格的检漏测试；充气隔离室内主回路布置更精细。在安装主回路时，要注意零部件的外形、表面精度及连接用紧固件的表面形状和表面粗糙度；充气隔离室内要充入0.05 Mpa左右的SF6气体。专家们认为，结合我国具体情况，即目前40.5KV等级空气柜体积大、强度差，因此首先开发40.5KV等级的C-GIS更为迫切；而且要同步开发具有智能化功能的C-GIS产品，以适应配电自动化的要求。专家们相信，近几年来我国在这个电压等级SF6断路器、真空断路器的技术水平已有很大提高，我国中压智能化水平也有很大提高，所以完全可以开发出先进的C-GIS产品。 （2）产需双方对接不够稳妥 有的厂家还处在20世纪90年代初的水平，生产12kV 的C-GIS仅仅在早期40.5kV的C-GIS基础上，将40.5kV的部件更换为12kV的相应部件，而柜体外形减小量不大，甚至就没有变化，这样的产品相比之下就很显逊色。 12kV的C-GIS市场售价过高，还不被并不一定要使用C-GIS的用户所接受。预计其综合成本为正常柜子的1.5倍，但现在多数仍为3倍左右，价格为相当一部分用户不能接受。 许多产品还处于不完善的发展期，如以压缩空气作为充气介质, 由于其压力与SF6的压力相差很多, 有可能导致选用材质的变化, 进而导致设备的性能变化。再如，根据GB39061991国家标准产品供电连续性最高级别为LSCB2级, 而50%的C-GIS仍采用单气室, 就势必要改为双气室。 （3）厂商配套服务没有跟上 由于一些12kV的C-GIS生产厂家夸大宣传产品性能，加之规定检修周期的延长和系统停电检修困难，使一部分用户放松了检修和管理，设备带病运行的情况时有发生，以致开关柜绝缘被击穿。 生产厂家出于竞争的考虑，构筑的技术壁垒本无可厚非，但用户购买产品时，仅仅拿到一本通用型的简要使用说明书，缺少一本权威的12kV的C-GIS检修工艺指导书，妨碍了用户使用和检修技能的提高。 不同生产厂家的设备种类配件有差异，检修使用的备品配件难配发，同种型号不同厂家的检修工艺及技术标准不统一，且各用户的安装布置方式不同，特别是有的产品质量存在先天不足。如日韩的产品较多采用笨拙的铸造罐加焊接，占地面积大，因铸造工艺精度较难保证，漏气点较多。 5、制约大量采用的因素目前，制约C-GIS产品大量采用主要有以下几个因素：箱体的密封装配是C-GIS产品的可靠性能否得到保障的重要因素，由于国内厂家在焊接工艺、动静密封材料的质量、模块化插接技术等方面还有待进一步提高和完善，导致进口、合资产品的价格居高不下。限制使用范围的原因是三工位负荷开关的额定电流一般在1600A以下，不能满足城市负荷中心区变电站内采用，局限在开闭所内采用。电力公司将在2007年度开闭所开关柜改造项目中逐步采用C-GIS产品。6、 设备改造与展望 6.1 要为预装式变电所做好配供产品 近年来，我国西部高海拔地区城网改造和农村电网的终端12kV变电所中越来越多地采用了预装式变电所，既便于建设安装，又不需建房占用过多的土地。其技术参数和功能，以及C-GIS等主要设备，多数是按照国家标准GB/T174671998规定来要求，促进了电网技术装备的进步，因而倍受运行部门的欢迎。但也有一些12kV预装式变电所的高压配电装置及综合自动化系统，使用一个公用的外壳，或者一组外壳封闭起来，其高压开关设备等主要元件内涵与国GB/T17467-1998规定相距较大。现在，用户普遍对12kV的C-GIS 机械寿命、电器寿命提出了新的要求。所以，其生产厂商不仅要对产品设计、质量控制、制造水平严格选择；还要在工程设计中，对于技术参数、机械特性、操作方法等的配置，必须遵循国家相关技术标准的规定，以推动电气工程整体水平的提高。 6.2 要为电网自动化提供智能化产品 我国西部高海拔地区电网的智能化改造步伐日益加快，在电气工程设计中对开关设备的配置都表现出极强的超前意识，去年选购智能型C-GIS的客户就比上年增加一成多。用户青睐能实现状态监测、建立计算机辅助维护系统和故障诊断系统的产品，因它记录的运行参数可提供防止误动作或维护措施的信息，有助于防止突发的和费用较大的故障。而现时C-GIS对于状态检修在线监测功能尚显不足，如导体温度、分合闸线圈断线、内绝缘凝露、机械特性和局部放电等，有待进一步的研发提高，以适应配电网自动化和免维护的新需求。 6.3 要为增加社会效益多产环保型产品 由于C-GIS常用的充气介质SF6属于温室气体， 其使用量应尽可能减少。日本东芝公司已经研制出压缩空气作为充气介质，也有的主流厂商不再采用高压力，改用小于0.25MPa (20时的绝对值)的SF6气体，也有的采用N2和SF6+ N2混合气体。这是发展方向，理应尽快研制这类特色产品。还要降低带电场控制元件的绝缘子尺寸，提高其浇注工艺水平，尽快攻克材料、工艺方面的难题。绝缘环氧树脂也急需更新换代，加快研发低介电常数、耐热性及强度等均良好的树脂。另外，要通过模块化设计和专业化生产，使C-GIS的成本之比降低到1.5 : 1左右。 6.4 要为不同地区电网增加专用型产品 高海拔地区12kV的电网需要相适应的专用型C-GIS，而市面上清一色的普通开关设备，显然不能满足需要。呼请生产厂商尽快在标准系列之外增添一些适应各种运行环境及各运行部门的个性化产品系列，并对开关柜的绝缘留足够的裕度，甚至重新设计柜形，这样就不必因为在现有柜形的局限下改进绝缘措施，因而更能保证产品的质量，这种富有针对性的产品肯定大有市场。诚然，其内容相对较广，开发的难度较大，但随着现代电网的发展和科技进步，势必迎来一个较为完善的智能化、专用型、系列化的C-GIS应用与发展的喜人局面。三、 市场主要厂商情况1、目前市场主要还是被国外行业巨头以及外资企业占据，国内企业所占份额不大，但是正在逐步扩大影响。国外的主要有ABB、西门子、Alstom、三菱、AE Power等，国内主要是西高所、天水长城、上海天灵、广州东芝白云以及西安森源电气集团等。主要的技术创新来自西高所。产品型号主要是XGN系列。图表 国外厂商的相关技术参数比较厂家型号技术参数绝缘水平(工频/冲击)/kV外形尺寸（宽高深）/（mmmmmm）额定电压/kV额定电流/A额定短路开断电流/kA充气压力/MPaABBZX012，246301250250.0328/7550/12540085019504008501650ZX1.21240.5200031.50.0528/7，50/125，85/1856002100130080021001800ZX21240.5250025，31.50.0328/7538/9550/125 95/1856002300171080023001710西门子8DA108DB101240.52500 4031.5(40.5kV)0.1628/75，50/12570/17 80/20060023501625600235026608DC11 7.2241250250.0520/6028/7536/95 50/12560022501225NX PLUS24，40.5250031.50.0550/125 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GX20V246301250250.0550/1257002300165020GX、30GX24、366302000250.050.1250/12570/17070023001650HS-X1224630200025压缩空气28（42）7550（65）125550*2300*1300550*2300*1750AE PowerHICLD20GA3612502000250.0870/17065023001300FuJi电机C-GIS2100241250250.0850/12560023001315东芝SDD50872,84800,125025,31.50.07140 35 160 4001250*2450*3300（电缆出线）信息来源：来自于相关网站整理图表 国内厂商的技术参数比较分析公司型号技术参数绝缘水平(工频/冲击)/kV外形尺寸（宽高深）/（mmmmmm）额定电压/kV额定电流/A额定短路开断电流/kA充气压力/MPa西高所、山东泰开电气、北京北开电气XGN4640.540.5125016002531.50.0495/18580023001570上海天灵开关厂（德国ABB技术）N2S12121250250.0242.7550020001000 天水长城开关厂XGN6940.540.5125016002531.50.0495/18580024001550 广州东芝白云（东芝）GFC30M25361250250.0370/17060022501700沈阳高压成套开关厂XGN5540.51250250.0495/1856002500140080025001400120025001400 信息来源：来自于相关网站整理2、 相关产品详细介绍 2.1 XGN46-40.5箱式气体绝缘金属封闭开关设备目前西高所、山东泰开电气、北京北开电气等国内厂商的主要产品型号是XGN46-40.5箱式气体绝缘金属封闭开关设备。图表 XGN46-40.5充气式开关柜产品概述 XGN4640.5箱式气体绝缘金属封闭开关设备是40.5kV三相交流50Hz单母线及单母线分段系统的成套配电装置。主要用于输配电系统以接受及分配电能以及高湿度（或凝露）、高海拔，污秽等环境条件下，实行控制、保护、监测。与其它产品相比在可靠性、小型化、经济性、适用性、安全性等方面具有显著的优越性。 开关柜满足IEC60298、IEC60056、GB390691、GB1984-89等标准，元件布置合理密封性好、方案齐全可扩展，操作可靠安全，现场安装方便、简单，是先进的元器件与高新制造技术相结合的新型配电装置。产品的主要特点1)体积小，占地少。2)高压元件密封在低压力SF6气体内，可有效地防止外界各种形式的有害影响，绝缘可靠，且有良好的抗老化、防腐蚀性能。3)采用插接式固体绝缘母线，可在不涉及SF6气体的情况下进行扩展，大大缩短了施工周期。4)选用新型一体化设计的真空断路器作为主开关，性能可靠，免维护。5)采用转动闸刀型三位置开关，实现接通、隔离、接地三种功能。简化了结构，减少了运动零部件数量，使可靠性更高。6)采用智能化控制和保护单元，实现继电保护自动化。7)采用内锥或外锥式电缆插接系统及外置插接式ZnO避雷器。主要技术参数 项 目单位参数额定电压kV40.5额定电流A2000额定短路开断电流(有效值)kA31.5额定动稳定电流80额定热稳定电流（4s）31.5额定绝缘水平额定短时工频耐受电压对地、相间及断路器断口kV95隔离断口110额定雷电冲击耐受电压对地、相间及断路器断口185隔离断口215分合闸装置和辅助回路的额定电源电压VDC110、220、AC220六氟化硫气体额定压力（20表压）MPa0.04防护等级高压部分箱体IP65机械操作及低压箱体IP3X外形尺寸宽高深mm80023801650使用环境 使用地点户内环境温度1540海拔高度2000m以下空气湿度日平均相对湿度95% 月平均相对湿度90%污秽等级级地震强度水平加速度0.4 垂直加速度0.22.2 GZX2气体绝缘中压开关柜目前西安森源电气集团的主要产品为GZX2气体绝缘中压开关柜12kV-40.5kV。其技术参数如下： 图表 12kV充气柜技术参数电气参数:额定电压kV 12额定工频耐受电压（1Min）kV 42额定雷电冲击耐受电压(峰值)kV 75绝缘气体压力bar 1.4额定频率Hz 50母线额定电流A 630/1250额定峰值耐受电流kA 63额定短时耐受电流(4S)kA 25绝缘气体系统:绝缘气体SF6设计压力，绝对值bar 1.4额定工作压力绝对值(+20)bar 1.4最低工作压力绝对值(+20)bar 1.2防护等级（IEC60529，GB/T11022）:密封气室IP65控制隔室IP4X40.5kV开关柜技术参数电气参数:额定电压kV 40.5额定工频耐受电压（1min）kV 95额定雷电冲击耐受电压(峰值)kV 185绝缘气体压力bar 1.4额定频率Hz 50主母线额定电流A 2000分支母线额定电流A 630 1250额定峰值耐受电流kA 63 80额定短时耐受电流(4S)kA 25 31.5绝缘气体系统:绝缘气体SF6设计压力，绝对值bar 1.4额定工作压力绝对值(+20)bar 1.4最低工作压力绝对值(+20)bar 1.2防护等级（IEC60529，GB/T11022）:密封气室IP65控制隔室 IP4X外形尺寸：由于以12kV和40.5kV充气柜为代表的此类开关设备的共同的、最大的特点是采用绝缘性能优异的SF6气体代替传统的空气作为绝缘介质，大大缩小了开关柜的体积，有利于向小型化发展；同时大大减小了维修和检修的工作量。由此大大减小了开关设施的占地面积，是开关行业的重大发展。为使用户具体了解其数据，下面列出12kV和40.5kV充气柜的外形尺寸。如下：12kV外形尺寸： 40.5kV外形尺寸： 总体结构：充气柜结构：本开关柜采用单气室结构，采用模块化设计，由仪表箱、充气箱、泻压通道、电缆室四部分组成。主要元件为：母线联结器、三工位开关（分直动式和刀闸式）、三工位操作机构、绝缘筒装配、断路器操作机构、避雷器、电流互感器等等。柜壳材料为敷铝锌板。控制部分采用自行开发的智能控制单元。现将12kV-40.5kV充气柜结构及组成介绍如下图所示：充气箱体：充气箱体由3mm不锈钢板焊接而成。断路器：断路器以VS1为蓝本进行改进，以降低开发难度及成本。直动式或刀闸式三工位开关均单独的装在水平布置的绝缘筒上，与断路器做成一体，使其结构更加紧凑。从而构成两种断路器结构。12kV-40.5kV断路器具体结构介绍如下图所示：密封结构：本开关设备在动密封技术上的创新与应用别具特色，用金属波纹管实现操作杆穿过密封箱体的密封连接，而不是用传统的密封圈。分别为直动式和旋转式波纹管密封。导电部分：本开关设备的母线联结器和直动式三工位开关大胆采用了弹簧触指这一新型技术，具有重要意义。充气环网柜产品介绍：城乡电网的电力经高压一次变电至12kV后，需要大量的区域性二次变电站将电力分配至用户终端。西安森源开关技术研究所通过成功开发12kV-40.5KV充气柜，在以SF6开关设备方面积累了丰富的理论和实践经验。随后，采用计算机辅助设计及计算机模拟仿真技术，大胆吸收、借鉴国内外开关行业先进技术，并结合数年产品设计及制造经验，以市场为导向，开发了SF6绝缘的智能化环网开关柜（12种组合）和SF6绝缘的紧凑型开关柜（7种模块）。其突出特点是安全、可靠性高，操作简单。既适合网络节点或用户终端的要求，又满足各种二次变电站对紧凑型开关柜灵活使用的需要。技术参数：电气参数:额定电压kV 12额定工频耐受电压（1Min）kV 42额定雷电冲击耐受电压(峰值) kV 95绝缘气体压力bar 1.4额定频率Hz 50母线额定电流A 630额定峰值耐受电流kA 63额定短时耐受电流(4S)kA 25绝缘气体系统:绝缘气体SF6设计压力，绝对值bar 1.4额定工作压力绝对值(+20)bar 1.4最低工作压力绝对值(+20)bar 1.2防护等级（IEC60529，GB/T11022）:密封气室IP67控制隔室IP3X开关柜外形尺寸图：开关柜结构：本开关柜是一个完全密封的系统，其所有带电部件以及开关均被密封在一个不锈钢SF6气室中。SF6绝缘的智能化环网开关柜在一个SF6绝缘气室中最多可配置5个模块可为配电网络提供12种固定组合方式，适应绝大多数需用环网单元的场合。其12种组合方式分别为：CF、DF、FC、CCC、CCF、CFC、CFF、CCCC、CCCF、CCFF、CCCCC、CCFFF。SF6绝缘的紧凑型开关柜在一个SF6绝缘气室中最多可配置5个模块，配置模块数多于5个的开关柜时，就要采用扩展母线将开关柜连接起来，实现半模块化结构；也可以通过在所有的模块之间使用扩展母线的方式以实现全模块化结构。通过不同的7种功能模块组合可以形成由简单到复杂的配电方案，满足二次变电站和开闭所中的各种配置要求要求。其7种功能模块分别为：C、F、D、M、De、Be、Sl。所有模块除M模块宽度为695mm外，其余均为325mm。其结构见下图：开关柜结构图开关柜前视图1.充气单元， 2.泄压通道，3.机构和仪表室， 4.电缆室，操动机构：单弹簧操动机构：用于负荷开关的分合及接地。操动机构使用储存在卷簧里的能量分合负荷开关。正常条件下，操动机构在整个使用期限免维护。可实现电动操作。在操动机构的前部装有灵活可靠的联锁装置，以避免误动作。联锁装置可加装挂锁或钥匙锁。双弹簧操动机构：用于负荷开关的分合及接地。也用来操动接地开关。操动机构使用储存在2个卷簧中的能量进行操作。其中一个弹簧用于正常操作时分合负荷开关。另一个用于快速分断负荷开关。它在正常操动过程中被锁定，只有收到来自熔断器、手动按钮的信号才会释放。负荷开关：负荷开关作为一个整体安装在充有SF6气体的气室中，并用SF6作为绝缘和灭弧介质，因此不但结构紧凑，而且性能优良。负荷开关由安装架、三工位开关、灭弧栅、接地静触头等组成。负荷开关有以下3种状态：合闸、分闸、接地。动作时通过手动或电动操作使卷簧储能，可实现由合闸到分闸、由分闸到接地的循环操作。在此过程中灭弧栅起到了灭弧作用。充气单元：由于所有的带电部分以及开关封闭在不锈钢的壳体内，所以整个开关装置不受外部环境条件的影响，可以确保运行可靠性及人身安全。实现了免维护。充气壳体由3mm不锈钢板焊接而成。熔断器水平布置，跳闸机构在前面。保证了整个系统的防水性能。2.3上海天灵电气产品介绍上海天灵电气的产品品种较多，考虑了环保型气体的使用，减少SF6气体的使用，包括先进的激光焊接，进口先进设备检漏等。公司下设两家中外合资企业希捷爱斯（上海）电气有限公司、上海雷泽灵电气有限公司。希捷爱斯（上海）电气有限公司是专业研制和生产N2S、N2X系列中压气体绝缘开关设备的中德合资企业，由具有四十多年中压开关设计经验的资深德国专家担当设计。上海雷泽灵电气有限公司是一家专业生产充气式环网柜的中加合资企业，是国际上第一家采用激光焊接技术和全自动氦气检测设备制造新一代小型化充气式开关气箱设备的企业。2.3.1 LMG、LCG系列气体绝缘开关柜LMG、LCG系列充气柜是应用德国当代先进技术设计开发的新一代小型化气体绝缘中压开关设备。气箱箱体全部采用当今国际最先进的三维五轴激光焊接设备来焊接，运用业内领先的悬吊生产线方式进行生产装配，严格执行来自德国开关柜制造业的生产装配工艺。每台产品都经德国进口的同步抽真空氦气检漏设备的严酷检验，确保产品30年不漏气。LMG系列为独立的单气箱结构，LCG系列为多间隔共箱式结构，两种系列产品可任意组合，左右可灵活扩展。产品特点：1、不受环境影响，所有高压带电部位全部密封在充以低压力SF6气箱内，实现全绝缘；2、模块化设计，由不同模块组合实现各种主接线，并可根据用户需要变换组合方式形成多回路开关系统，实现小型化、模块化；3、采用硅橡胶连接器，方便且可靠地实现柜与柜之间的机械和电气连接；4、采用全屏蔽电缆进出线；5、可配用高压监视元件、综合数字式继电器；6、可采用无源数字式继电器；7、两个回路进线单元可加装备自投；8、可加装遥控和监控单元；2.3.2 N2S环保型气体绝缘金属封闭开关柜设备采用环保的非SF6气体绝缘。不会产生对环境的不利影响； 柜体占地面积小。每台柜占地为500mm1200mm；模块式结构，上、下双气箱布置；母线气室和断路器气室分开，增加运行的安全性和灵活性，主母线不停电即可更换断路器气箱； 一次回路真正免维护。高压回路采用气体密封，不受外界环境的影响； 采用德国进口VEG型真空断路器，机械寿命可达30,000次，提高了设备的性能和高可靠性；高压气箱采用三维五轴激光焊接机焊接加工和氦检漏设备作泄漏测试。保证年泄漏率小于0.1%； 本开关柜操作安全方便，断路器和隔离开关同时具备手动和电动操作功能，断路器和隔离开关之间有可靠的机械联锁，符合“五防联锁”的要求； 采用硅橡胶连接器作为母线连接，直接插拔式安装。简化了现场安装工作，无需现场充放气； 电缆接头、母线连接器、内锥绝缘子等高压元器件全部采用德国制造。高品质的元件是高品质产品的保证；柜体采用进口敷铝锌板经折弯组装而成，机械强度高，抗氧化、腐蚀性能强。敷铝锌板在板金加工过程中表面覆有薄膜，防止划伤；所有操作均与高压部件绝对隔离；简单且有效的闭锁，防止了误操作；本开关柜能满足GB 3906、DL 404、 IEC62271200等标准要求。 不用移开相邻的开关柜，即可移出整个开关柜。2.3.3 KYN28A金属铠装中置移开式开关设备KYN28A设备是吸收、消化国外先进技术，并结合国内用户的具体要求不断完善而推出的中置式开关柜。柜体采用进口敷铝锌板，经CNC机床重复折弯等工艺加工，用高强度铆螺母，8.8级螺钉拼装而成，具有强度高、外观新颖、美观等特点；可配ABB VD4、VM1系列和本厂生产的VDS系列真空断路器；开关柜既可双面维护又可靠墙安装。 外形尺寸：宽x深x高(mm):800 x1500/1660 x23002.4 GFC型气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)该产品由广州白云电器设备股份有限公司生产，该公司是与日本株式会社东芝、东芝（中国）有限公司于2002年2月26日合资成立。2003年7月1日，C-GIS试制成功，并通过验证。2.6 HMGS-G20/G80该产品由现代重工电气中国有限公司制造，主要结构及技术构造如下：1、HMGS-G20/G80由真空断路器、三工位隔离开关、母线连接系统，以及电路电气及机械保护装置组成。符合IEC-60298，GB-3906标准。2、C-GIS结构紧凑，由进线柜、出线柜、PT柜、母线分断提升柜、母线分断柜、母线连接柜组成。参数说明型号单位HMGS-G20/G80额定电压KV1224（25.8）40.5额定母线电流A最大2000最大2000最大2000额定馈线电流A630/1250/2000630/1250/2000630/1250/2000额定短时耐受电流KA252531.5H230023002300D172017201445W600/650）600/650）600产品名/技术条件试验标准开发日程备注双母线系统25.8kV 25kA/3S 2000AIEC 602982000.62002.5KERI Certificate2002年10月获得2.7 目前在西高速型式试验的产品主要有：C-GIS 现代重工(中国)电气有限公司 、HMGS-G80(2500A)、HMGS-G80(1250A) 以及江苏长江电器股份有限公司DQC-40.5 户内气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)3、35kV气体绝缘开关设备发展现状及存在问题3.1 市场现状目前看来国内主要还是重点发展35kV C-GIS，对于该产品的研究是对国内市场的充分的研究。1982年西门子公司首次在汉诺威展览会上展出了8DA10/8DB10型配真空断路器的SF6气体绝缘开关设备。之后，国外许多制造公司纷纷效仿，各自开发了自己的产品。不同的充气柜结构形式差别很大：一种是铝筒封闭式，一种是钢板封闭式。前者外形象高压SF6封闭式组合电器，后者外形象一般空气绝缘的开关柜。钢板封闭式与铝筒封闭式相比，具有较低的成本、较好的环境协调性和适应性，更容易被用户所接受。就35kV电压等级而言，目前出现较多的主要有：ABB公司的ZV2、ZX2，SEIMENS公司的NXPLUS，ALOSTOM公司的WS，三菱公司的30-GX等，额定电流最大到2500A，额定短路开断电流一般为25或31.5kA，有个别公司达到40kA，依据额定电流大小，宽度尺寸一般为600mm或800mm。随着计算机技术、传感技术的不断发展，国外C-GIS已在智能化方面取得较大突破，可靠性、安全性进一步得到提高。我国柜式充气柜的研发起步较晚，90年代，一些科研院所和部分企业开始了C-GIS的研制工作，到本世纪，有更多的企业参加进来，研发方向主要集中在35kV电压等级产品。除一些合资企业直接引进母公司技术组装生产外，大部分C-GIS生产厂家都是采用引进技术生产，还