高海拔地區(qū)C—GIS工程設計的注意事項

厲復新　趙睿哲　趙亞中

1、引言

柜式氣體絕緣金屬封閉開關設備，國際上簡稱C-GIS（Cubicle type Gas Insulated Switchgear），俗稱充氣柜，是一種用于10～35kV或更高電壓輸配電系統(tǒng)實現(xiàn)控制、保護、測量、監(jiān)視、通訊等功能的新型開關設備，它將各高壓元件設置在密封容器內，充入較低壓力的絕緣氣體作為絕緣介質，因此，其最大特點是不受外界環(huán)境條件的影響，如高海拔、凝露、污穢、小動物及化學物質的影響。我國幅員遼闊，海拔超過2000米的高原地區(qū)約占35%，青藏高原平均海拔4000米以上，西部大開發(fā)以后，日益興旺發(fā)達的工業(yè)和交通等促使興建越來越多的高原變電站，而C-GIS便是首選設備。但是，C-GIS適用于高海拔地區(qū)并非說高海拔對其沒有影響，在做高海拔地區(qū)工程設計時，仍然有一些必須注意的事項。我們自2001年開始，一直從事C-GIS的開發(fā)研究和工程設計工作，積累了一些高海拔地區(qū)工程設計的經驗，總結出來，謹供大家參考。

2、工程設計注意事項

2.1氣室的結構設計和生產

氣室是C-GIS產品結構的核心部件，是各組件的安裝基礎。氣室結構設計必須考慮密封受壓的設計壓力條件及內部燃弧故障工況的承壓等，需要對氣室的強度和剛度進行設計計算。產品運行時充入氣室內的氣體總量是一定的，當運行于高海拔地區(qū)時，由于大氣壓降低造成氣室內外壓力差增大，對氣室的強度提出更高要求。當前，主流的氣室結構為薄壁方箱型，即氣室由薄板構成的，通常采用加強板厚和加強筋的方法來提高強度，通過分析計算才能確定氣室的板件厚度、加強筋的截面和布置位置、方式等。有了好的設計結構必須要有好的生產工藝來保證實現(xiàn)。我公司的C-GIS產品所配的氣室全部采用新型設計結構，整體焊接采用進口的三維五軸激光焊接設備，生產的氣室最大變形控制在0.5mm以下，可同時滿足氣密性、強度和剛度的要求，通用于海拔低于5000米的區(qū)域。

2.2主開關的機械特性

通常，主開關的機械特性都是在空氣中邊調試邊測量的，調試測量合格后封裝入氣室內，抽真空，充絕緣氣體至額定壓力后進行各項出廠試驗，包括機械特性測試，對用于低海拔地區(qū)的產品，這樣是可以的。但是經驗告訴我們，對用于高海拔地區(qū)的產品，運到現(xiàn)場后，氣室內外壓力差變大會對主開關的機械特性產生一定的影響，甚至有個別會超出合格范圍以外，給安裝驗收和工程進度造成不好的影響。針對此，我們的做法是：先根據運行地的海拔高度，推算出設備在現(xiàn)場運行時氣室內外的壓力差值，做機械特性測量時，充絕緣氣體至該壓力差值再測，測量合格后回收氣體至額定壓力，然后做其它各項出廠試驗。

2.3氣體密度繼電器的選擇

C-GIS用于高海拔地區(qū)時，配裝的密度繼電器根據指示不同分為三種。

第一種：指示為絕對壓力的。這種繼電器始終指示氣室內的絕對壓力，不受海拔高度影響，使用起來比較方便，推薦使用。

第二種：指示為相對壓力（即壓力差）的。這種繼電器的指示值會隨著海拔高度變化而變化，在低海拔工廠生產的C-GIS，已充氣至額定工作壓力，運到高海拔現(xiàn)場后，繼電器所指示的額定工作壓力就會變大，相應的報警和閉鎖壓力也會隨之變化，因此，選用這種密度繼電器時特別應注意兩點：首先應根據運行地的大氣壓值，計算設定出C-GIS在現(xiàn)場的額定工作壓力以及報警和閉鎖壓力，特殊訂制密度繼電器；其次要對產品的銘牌參數、安裝使用說明書等作相應的修改，以保持與產品的一致性。

第三種：帶提前量、指示為相對壓力的，是第二種密度繼電器的一種特例。這種繼電器的刻度值，在低海拔工廠指示為額定氣壓減去與運行地的壓力差；當運到高海拔現(xiàn)場后，繼電器指示剛好為額定工作壓力。這種繼電器在高海拔地區(qū)表現(xiàn)出低海拔地區(qū)的特征，比較直觀，因此應用也較多。

2.4輔助和控制回路元器件的選擇

海拔高度對二次低壓輔助和控制回路的影響還是比較明顯的。一般來說，絕大多數輔助和控制回路元器件的使用環(huán)境低于海拔1000米，部分能達到海拔2000米，當海拔高度高于2000米時，所有二次元器件（如繼電器、空氣開關、信號燈、按鈕、端子、計數器等）必須選用特殊要求的高原型產品。

2.5低溫環(huán)境要求

在環(huán)境溫度較低的高海拔地區(qū)，開關柜內的一、二次元器件除了滿足高海拔的要求外，還必須滿足低溫環(huán)境的要求。傳動組件的潤滑方式必須滿足低溫環(huán)境的要求。

3、結束語

綜上所述，在進行高海拔地區(qū)C-GIS工程設計時，應著重注意以上介紹的五個方面注意事項，除此之外，再嚴格按照用戶的其它特殊要求進行設計，我們的整個工程設計質量就一定能夠得到保障。

（作者單位：河南森源電氣股份有限公司）