充氣櫃(氣體絕緣開關櫃，GIS -Gas Insulated Switchgear)知識介紹分享
充氣櫃(氣體絕緣開關櫃，GIS -Gas Insulated Switchgear)知識介紹分享
充氣櫃(氣體絕緣開關櫃，GIS -Gas Insulated Switchgear)，顧名思義就是開關主回路係統安裝在充滿氣體的密閉的氣箱裏，開關主回路係統包括斷路器、隔離開關、接地開關、負荷開關、母線等元器件，開關母線通過絕緣套管與櫃外相連。出線套管與電纜通過電纜靴固體絕緣密封連接，實現整個全高壓回路的全絕緣，由於充有壓力氣體和帶接地屏蔽固體絕緣，因此尺寸緊湊，不受外界大氣壓、溫濕度等環境因素的影響。
長期以來，充氣櫃沿用高壓領域應用的SF6作為絕緣介質，相同壓力的SF6氣體絕緣強度是空氣的3倍，12kV氣箱中導體之間以及對地間距隻要大於40就能夠滿足絕緣要求。同時SF6又具有優異的滅弧能力，應用於高壓斷路器及負荷開關，因此充氣環網櫃廣泛使用，RM6環網櫃負荷開關、斷路器都是SF6滅弧，尺寸緊湊。由於SF6是國際公認破壞大氣環境的六種氣體之一，其溫室效應指數全球變暖潛力值GWP是23500，排放1噸SF6相當於排放23500噸的二氧化碳，其破壞程度可想而知。
因此就必須選擇SF6替代氣體來用於充氣櫃，選擇的氣體從天然氣體到人工合成氣體，對於12kV的產品，通過優化電場，充入一定壓力的幹燥空氣/氮氣就可以替代。或者固體絕緣來補償氣體絕緣不足的部分，實現替代。40.5kV充氣櫃選擇SF6+N2或C4/C5+CO2混合氣體來實現替代。
與充氣櫃對應的是空氣櫃(空氣絕緣開關櫃， AIS -Air Insulated Switchgear)，空氣就是乐鱼官网每天都離不開、都需要的周圍的空氣，依靠空氣絕緣，意味著開關及帶電主回路都與空氣直接接觸，依靠空氣的絕緣強度，保持足夠的空氣間隙實現絕緣，如12kV空氣絕緣淨距要大於等於125mm，40.5kV要大於等於300mm等，這樣開關櫃的尺寸就比較大，簡單的說交流開關櫃有A、B、C三相，每相導體有一定的寬度，根據電流決定，如1250A采用80mm寬的銅排，這樣12kV空氣絕緣1250A開關櫃的寬度就需要大於等於 125+80+125+80+125+80+125=660mm，因此一般AIS 1250A的寬度是800mm，相間距是210mm，可以算出相間淨距 210-80=130>125mm，而距地間距是(800-210*2)/2-40=150mm，側麵留有一定空間用於安裝其它金屬線槽，機械聯鎖等可能影響淨距的結構。
那麽問題來了，充幹燥空氣的充氣櫃和空氣櫃都是使用空氣，氣體是一樣的嗎?那麽優點在哪裏呢? 首先，充氣櫃使用的是幹燥空氣密封在氣箱內，即含水率很低，不會對導電回路造成影響，而空氣櫃導體與大氣直接接觸，空氣中濕度大，長期運行會降低絕緣件絕緣強度，加速老化;
組成 20%氧氣O2/80%氮氣N2混合物
特性 無色、無味、無害、不易燃、無毒、無反應
異物純度 ≤ 1 ppm
水分含量 ≤ 5 ppm H2O
混合容差 ≤ 1.5 %
CAS-編號7782-44-7
其次，一定壓力的空氣絕緣強度比大氣中的絕緣強度有所提高，雖然壓力要增加到3倍以上才能達到SF6水平，即如果絕對壓力達到0.22MPa以上，可以達到替換，一般微正壓增長不大。
第三，還是充氣櫃不受環境影響，沒有汙穢，動物入侵等，因此可以長期穩定運行，眾所周知，爬電比距是與汙穢程度對應，絕緣件在幹燥潔淨空氣中，其爬電比距可以很小，采用板型支撐也是可以滿足絕緣的，而在空氣櫃中則必須增加傘裙。
第四，通過圓棒型母線，均勻電場縱向布置，空氣間距大於等於90則完全可以滿足75kV衝擊耐壓要求，加之固體絕緣/複合絕緣實現了小型化，體積增加不大，縱向布置寬度影響不大，氣箱寬度420mm，高度、深度增加約1/3就可以實現環網櫃/小電流櫃的SF6替代，簡單計算即可以證明這一點。
因此幹燥空氣絕緣+真空滅弧是現階段低電壓經濟簡單的替代方案，高電壓大電流雖然外形尺寸比空氣櫃優勢不大，但安全可靠、壽命長、免維護的特點還是有利於可持續發展的。