高海拔地区C—GIS工程设计的注意事项

厉复新　赵睿哲　赵亚中

1、引言

柜式气体绝缘金属封闭开关设备，国际上简称C-GIS（Cubicle type Gas Insulated Switchgear），俗称充气柜，是一种用于10～35kV或更高电压输配电系统实现控制、保护、测量、监视、通讯等功能的新型开关设备，它将各高压元件设置在密封容器内，充入较低压力的绝缘气体作为绝缘介质，因此，其最大特点是不受外界环境条件的影响，如高海拔、凝露、污秽、小动物及化学物质的影响。我国幅员辽阔，海拔超过2000米的高原地区约占35%，青藏高原平均海拔4000米以上，西部大开发以后，日益兴旺发达的工业和交通等促使兴建越来越多的高原变电站，而C-GIS便是首选设备。但是，C-GIS适用于高海拔地区并非说高海拔对其没有影响，在做高海拔地区工程设计时，仍然有一些必须注意的事项。我们自2001年开始，一直从事C-GIS的开发研究和工程设计工作，积累了一些高海拔地区工程设计的经验，总结出来，谨供大家参考。

2、工程设计注意事项

2.1气室的结构设计和生产

气室是C-GIS产品结构的核心部件，是各组件的安装基础。气室结构设计必须考虑密封受压的设计压力条件及内部燃弧故障工况的承压等，需要对气室的强度和刚度进行设计计算。产品运行时充入气室内的气体总量是一定的，当运行于高海拔地区时，由于大气压降低造成气室内外压力差增大，对气室的强度提出更高要求。当前，主流的气室结构为薄壁方箱型，即气室由薄板构成的，通常采用加强板厚和加强筋的方法来提高强度，通过分析计算才能确定气室的板件厚度、加强筋的截面和布置位置、方式等。有了好的设计结构必须要有好的生产工艺来保证实现。我公司的C-GIS产品所配的气室全部采用新型设计结构，整体焊接采用进口的三维五轴激光焊接设备，生产的气室最大变形控制在0.5mm以下，可同时满足气密性、强度和刚度的要求，通用于海拔低于5000米的区域。

2.2主开关的机械特性

通常，主开关的机械特性都是在空气中边调试边测量的，调试测量合格后封装入气室内，抽真空，充绝缘气体至额定压力后进行各项出厂试验，包括机械特性测试，对用于低海拔地区的产品，这样是可以的。但是经验告诉我们，对用于高海拔地区的产品，运到现场后，气室内外压力差变大会对主开关的机械特性产生一定的影响，甚至有个别会超出合格范围以外，给安装验收和工程进度造成不好的影响。针对此，我们的做法是：先根据运行地的海拔高度，推算出设备在现场运行时气室内外的压力差值，做机械特性测量时，充绝缘气体至该压力差值再测，测量合格后回收气体至额定压力，然后做其它各项出厂试验。

2.3气体密度继电器的选择

C-GIS用于高海拔地区时，配装的密度继电器根据指示不同分为三种。

第一种：指示为绝对压力的。这种继电器始终指示气室内的绝对压力，不受海拔高度影响，使用起来比较方便，推荐使用。

第二种：指示为相对压力（即压力差）的。这种继电器的指示值会随着海拔高度变化而变化，在低海拔工厂生产的C-GIS，已充气至额定工作压力，运到高海拔现场后，继电器所指示的额定工作压力就会变大，相应的报警和闭锁压力也会随之变化，因此，选用这种密度继电器时特别应注意两点：首先应根据运行地的大气压值，计算设定出C-GIS在现场的额定工作压力以及报警和闭锁压力，特殊订制密度继电器；其次要对产品的铭牌参数、安装使用说明书等作相应的修改，以保持与产品的一致性。

第三种：带提前量、指示为相对压力的，是第二种密度继电器的一种特例。这种继电器的刻度值，在低海拔工厂指示为额定气压减去與运行地的压力差；当运到高海拔现场后，继电器指示刚好为额定工作压力。这种继电器在高海拔地区表现出低海拔地区的特征，比较直观，因此应用也较多。

2.4辅助和控制回路元器件的选择

海拔高度对二次低压辅助和控制回路的影响还是比较明显的。一般来说，绝大多数辅助和控制回路元器件的使用环境低于海拔1000米，部分能达到海拔2000米，当海拔高度高于2000米时，所有二次元器件（如继电器、空气开关、信号灯、按钮、端子、计数器等）必须选用特殊要求的高原型产品。

2.5低温环境要求

在环境温度较低的高海拔地区，开关柜内的一、二次元器件除了满足高海拔的要求外，还必须满足低温环境的要求。传动组件的润滑方式必须满足低温环境的要求。

3、结束语

综上所述，在进行高海拔地区C-GIS工程设计时，应着重注意以上介绍的五个方面注意事项，除此之外，再严格按照用户的其它特殊要求进行设计，我们的整个工程设计质量就一定能够得到保障。

（作者单位：河南森源电气股份有限公司）