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中图分类号：F407.6 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）01-0020-02
摘要：為了更加清楚地了解12kVSF6充气柜，以方便对充气柜的选用及设计，本文就12kVSF6充气柜的性能与特点作浅要的分析，并根据12kVSF6充气柜的优点和缺点，提出12kVSF6充气柜改进与设计的途径。
关键词：12kV；SF6；充气柜；性能；特点
1、前言
SF6充气柜是将高压元件如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、互感器及母线等密封在充有较低压力（一般为0.02~0.05MPa）SF6气体的封闭壳体内的一种金属封闭开关设备。1982年西门子公司率先开发出SF6绝缘断路器柜。之后，各大知名公司相继推出自己的产品。如ABB的Safeplus系列、施耐德RM6系列及阿尔斯通的FB系列产品。从国外来看充气柜发展相当快，制造厂家相当多，而且应用比较广泛，已有相当多的产品进入国内。而我国在充气柜行业发展较晚，据我国高压开关行业协会统计，我国2001年的充气柜产量为零，从2002年开始起步，2002年有两制造厂家设计、制造的产品进行了产品的型式试验。
2、12kVSF6充气柜的优越性能
2.1 12kVSF6充气柜的体积小，质量轻。SF6充气柜使用了性能优异SF6绝缘，SF6气体的绝缘强度为空气的2~3倍，大大缩小了柜体外形尺寸，有利于向小型化发展。与空气绝缘相比，SF6充气柜安装面积为其26%，体积为其27%。在人口密集的地区、大型工矿企业、高层建筑等场合，因占地面积、空间限制，都需要使用这种设备。
2.2 12kVSF6充气柜的所有高压带电部分密封在不锈钢箱体内，不受外部环境条件的影响。而箱体充入工作压力1.4bar的SF6气体，防护等级达IP67。由此SF6充气柜可安装于狭小、潮湿、多沙多尘、盐污、矿山和任何由于空气污染容易引发表面污闪的恶劣环境场所，无需特殊防护措施。近年来，广泛应用于箱式变电站、户外高压分接箱、地下室变电站、开闭所等场所。
2.3 12kVSF6充气柜采用预制式硅橡胶绝缘的电缆终端在正面插接，免除了充气柜由于体积小、空间窄，带来的电缆安装不方便的缺点。检修时可拆卸、快速恢复、安装方便；外表面使用新型半导体材料作屏蔽层，运行时外表面接地，不受潮湿、凝露、尘埃、污秽等的影响，安全性更高，免维护；外观多样、新颖、美观，可分支或并联；并具有防洪水功能，可在水下4.5m短时运行。1998年捷克发生河水泛滥，2002年德国易北河泛滥，充气柜部分被淹，但又很快恢复供电。
2.4 12kVSF6充气柜的气密性。SF6负荷开关普遍采用密封圈来实现气体动静密封（如ABBSFG、施耐德SM6开关），但由于密封圈的压缩量、寿命、老化及可靠性方面的因素，大大地影响了SF6负荷开关的气密性，容易造成气体泄漏。而SF6充气柜的气箱一般采用3mm不锈钢板密封激光焊接而成，焊接效果等同于钢板折弯，确保了气箱的气密性和同一性。
3、12kVSF6充气柜的缺点
3.1 12kVSF6充气柜的可扩展性。SF6充气柜可分为单元组合式和共箱式。单元组合式是单个模块为一面开关柜（即单独为一个气箱），各柜子再进行母线连接。共箱式是把一个以上的模块安装到一个气箱内。单元组合式充气柜每个都是独立的模块，可任意组合及扩展。但单元组合式充气柜造价比较贵，占地面积较大，一般采用共箱式。共箱模块在同一个SF6气室中最多可配置6个开关模块，对于控制回路大于6的开关柜，需要采用扩展母线将开关柜连接起来。对于以后需要改造加柜的，要预留扩展母线。共箱式充气柜由于各负荷开关或断路器单元是封闭在共同的壳体之中，其联结排布位置及各单元的数目在产品下线后是固定不变的。所以开关单元间组合的灵活性差。尤其是产品在运行之后，不方便甚至无法满足扩展的需求。
3.2 12kVSF6充气柜停电检修方面。单元组合式充气柜检修分支，环网回路可不停电。共箱式充气柜一检修需全部停电。安全性方面，共箱式充气柜各个支路会互相影响，不如单元组合式充气柜安全性高。
3.3 12kVSF6充气柜是免维护开关设备，一旦密封箱体内零部件有质量问题，将极有可能遭成整台开关设备报废。这就要保证零部件质量，严格控制零部件材料、加工工艺和检验方法，其机械强度、电气性能等各方面参数满足产品要求。对要求装入零部件进行更加严格检查，对整个装配过程要求给以更加严格工艺过程控制和工序检验控制，以保证装配正确性和一致性。
3.4 12kVSF6充气柜使用了性能优异的SF6气体，但SF6气体电弧放电时，分解形成硫低氟化物，这些分解物既有毒又对许多绝缘材料和金属材料有腐蚀作用。另外SF6气体对环境温度也有一定影响（温室效应）。
4、结语
综上所述，12kVSF6充气柜由于不受外界环境的影响、免维护及结构紧凑，充气柜使用场合充气柜以它的结构优势，可用于一般空气绝缘柜不能用的地方，如温度变化大和高湿环境(如湿热带地区)、高温及低温地区(如沙漠地区和南北两极区)，环境中含有自然物质(如沿海的盐雾，工业粉尘)或化学性腐蚀物质(化工厂，炼油厂)的地方，还有地震区、有振动的场合、高海拔地区以及安装受限制的窄狭地方等。虽然12kVSF6充气柜有不少的优点，但也有不少的缺点。在对12kVSF6充气柜选用以及设计时应作周详的考虑。在现阶段，寻找一种能代替SF6，性能与SF6相近，而无毒无害又不污染环境的气体是急需解决的问题。
参考文献
[1]殷立军. SF6全绝缘环网柜及负荷开关-熔断器特点应用[J].供用电,2005(4)：40-41.
[2]王岩，武军辉. 中压充气柜的发展及现状[J].电气制造，2006(02):14-16. [3]李建基.中压气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)市场前景分析[J].电力设备，2006，7(10)：111-113.
[4]周慧东，晁志刚.浅谈SF6充气柜的柜体设计[J].电气制造，2009(12)：38-39.
摘要：為了更加清楚地了解12kVSF6充气柜，以方便对充气柜的选用及设计，本文就12kVSF6充气柜的性能与特点作浅要的分析，并根据12kVSF6充气柜的优点和缺点，提出12kVSF6充气柜改进与设计的途径。
关键词：12kV；SF6；充气柜；性能；特点
1、前言
SF6充气柜是将高压元件如断路器、隔离开关、负荷开关、接地开关、互感器及母线等密封在充有较低压力（一般为0.02~0.05MPa）SF6气体的封闭壳体内的一种金属封闭开关设备。1982年西门子公司率先开发出SF6绝缘断路器柜。之后，各大知名公司相继推出自己的产品。如ABB的Safeplus系列、施耐德RM6系列及阿尔斯通的FB系列产品。从国外来看充气柜发展相当快，制造厂家相当多，而且应用比较广泛，已有相当多的产品进入国内。而我国在充气柜行业发展较晚，据我国高压开关行业协会统计，我国2001年的充气柜产量为零，从2002年开始起步，2002年有两制造厂家设计、制造的产品进行了产品的型式试验。
2、12kVSF6充气柜的优越性能
2.1 12kVSF6充气柜的体积小，质量轻。SF6充气柜使用了性能优异SF6绝缘，SF6气体的绝缘强度为空气的2~3倍，大大缩小了柜体外形尺寸，有利于向小型化发展。与空气绝缘相比，SF6充气柜安装面积为其26%，体积为其27%。在人口密集的地区、大型工矿企业、高层建筑等场合，因占地面积、空间限制，都需要使用这种设备。
2.2 12kVSF6充气柜的所有高压带电部分密封在不锈钢箱体内，不受外部环境条件的影响。而箱体充入工作压力1.4bar的SF6气体，防护等级达IP67。由此SF6充气柜可安装于狭小、潮湿、多沙多尘、盐污、矿山和任何由于空气污染容易引发表面污闪的恶劣环境场所，无需特殊防护措施。近年来，广泛应用于箱式变电站、户外高压分接箱、地下室变电站、开闭所等场所。
2.3 12kVSF6充气柜采用预制式硅橡胶绝缘的电缆终端在正面插接，免除了充气柜由于体积小、空间窄，带来的电缆安装不方便的缺点。检修时可拆卸、快速恢复、安装方便；外表面使用新型半导体材料作屏蔽层，运行时外表面接地，不受潮湿、凝露、尘埃、污秽等的影响，安全性更高，免维护；外观多样、新颖、美观，可分支或并联；并具有防洪水功能，可在水下4.5m短时运行。1998年捷克发生河水泛滥，2002年德国易北河泛滥，充气柜部分被淹，但又很快恢复供电。
2.4 12kVSF6充气柜的气密性。SF6负荷开关普遍采用密封圈来实现气体动静密封（如ABBSFG、施耐德SM6开关），但由于密封圈的压缩量、寿命、老化及可靠性方面的因素，大大地影响了SF6负荷开关的气密性，容易造成气体泄漏。而SF6充气柜的气箱一般采用3mm不锈钢板密封激光焊接而成，焊接效果等同于钢板折弯，确保了气箱的气密性和同一性。
3、12kVSF6充气柜的缺点
3.1 12kVSF6充气柜的可扩展性。SF6充气柜可分为单元组合式和共箱式。单元组合式是单个模块为一面开关柜（即单独为一个气箱），各柜子再进行母线连接。共箱式是把一个以上的模块安装到一个气箱内。单元组合式充气柜每个都是独立的模块，可任意组合及扩展。但单元组合式充气柜造价比较贵，占地面积较大，一般采用共箱式。共箱模块在同一个SF6气室中最多可配置6个开关模块，对于控制回路大于6的开关柜，需要采用扩展母线将开关柜连接起来。对于以后需要改造加柜的，要预留扩展母线。共箱式充气柜由于各负荷开关或断路器单元是封闭在共同的壳体之中，其联结排布位置及各单元的数目在产品下线后是固定不变的。所以开关单元间组合的灵活性差。尤其是产品在运行之后，不方便甚至无法满足扩展的需求。
3.2 12kVSF6充气柜停电检修方面。单元组合式充气柜检修分支，环网回路可不停电。共箱式充气柜一检修需全部停电。安全性方面，共箱式充气柜各个支路会互相影响，不如单元组合式充气柜安全性高。
3.3 12kVSF6充气柜是免维护开关设备，一旦密封箱体内零部件有质量问题，将极有可能遭成整台开关设备报废。这就要保证零部件质量，严格控制零部件材料、加工工艺和检验方法，其机械强度、电气性能等各方面参数满足产品要求。对要求装入零部件进行更加严格检查，对整个装配过程要求给以更加严格工艺过程控制和工序检验控制，以保证装配正确性和一致性。
3.4 12kVSF6充气柜使用了性能优异的SF6气体，但SF6气体电弧放电时，分解形成硫低氟化物，这些分解物既有毒又对许多绝缘材料和金属材料有腐蚀作用。另外SF6气体对环境温度也有一定影响（温室效应）。
4、结语
综上所述，12kVSF6充气柜由于不受外界环境的影响、免维护及结构紧凑，充气柜使用场合充气柜以它的结构优势，可用于一般空气绝缘柜不能用的地方，如温度变化大和高湿环境(如湿热带地区)、高温及低温地区(如沙漠地区和南北两极区)，环境中含有自然物质(如沿海的盐雾，工业粉尘)或化学性腐蚀物质(化工厂，炼油厂)的地方，还有地震区、有振动的场合、高海拔地区以及安装受限制的窄狭地方等。虽然12kVSF6充气柜有不少的优点，但也有不少的缺点。在对12kVSF6充气柜选用以及设计时应作周详的考虑。在现阶段，寻找一种能代替SF6，性能与SF6相近，而无毒无害又不污染环境的气体是急需解决的问题。
参考文献
[1]殷立军. SF6全绝缘环网柜及负荷开关-熔断器特点应用[J].供用电,2005(4)：40-41.
[2]王岩，武军辉. 中压充气柜的发展及现状[J].电气制造，2006(02):14-16. [3]李建基.中压气体绝缘金属封闭开关设备(C-GIS)市场前景分析[J].电力设备，2006，7(10)：111-113.
[4]周慧东，晁志刚.浅谈SF6充气柜的柜体设计[J].电气制造，2009(12)：38-39.