目前，國內10kV開關拒大都采用空氣絕緣形式(簡稱AIS)，雖然柜體大些，但由于其絕緣性能可靠、維護方便、造價較低等優點，它仍為主流，有的開關柜還采用復合絕緣，作為輔助的絕緣措施。

　　除了空氣絕緣之外，還有氣體絕緣的開關拒，簡稱GIS。它是高壓GIS產品在中壓領域的拓展，這種開關柜是采用低氣壓的SF6氣體、N2氣體或混合氣體作為開關設備的絕緣介質，用真空或SF6為滅弧介質，將母線、斷路器、隔離開關等中壓元件集中密閉在箱體中，綜合運用現代絕緣技術、開斷技術、制造技術、傳感技術、數字技術生產的集智能控制、保護、監視、測量、通訊于一體的高新技術產品。其優點是體積縮小，與外部環境條件(如濕度、海拔高度、灰塵、霧、污穢等)完全沒有關系，缺點是技術復雜、精度高、電器元件本身的可靠性要求極高，價格較高。

　　對10kV氣體絕緣開關柜在地鐵項目中的應用前景分析如下。

　　1、 GIS的特點

　　(1)采用低壓力氣體作介質絕緣

　　依靠低壓力的SF6等氣體作絕緣介質，可以充分發揮氣體介質絕緣性能的優點。SF6氣體是一種大分子量的惰性氣體，性能穩定、難于電離，絕熱系數小，經過拉弧擊穿后能夠自行恢復原介質絕緣強度，氣體無毒無腐蝕性，對人員和設備安全，SF6氣體絕緣性能為空氣的2～3倍，并且隨著電壓等級的升高，優勢更加明顯。

　　(2)采用真空斷路器

　　GIS所配開關以真空斷路器為主，真空滅弧室具有開斷能力強、電壽命長、可靠性高、滅弧室部分免維護等特點，真空斷路器在開斷過程中不會產生很高的壓力，因而爆炸的危險性較小，開斷短路電流時也不會有很大的噪聲。目前在普通空氣絕緣開關柜中也大都采用真空斷路器。

　　(3)可實現小型化

　　由于采用了氣體絕緣介質以及合理的絕緣結構，使高壓元件尺寸得以縮小;在箱形容器內布置高壓元件，排列方便、集裝程度高，使設備得以小型化。GIS比空氣絕緣開關柜(簡稱AIS)占地面積減小了約1/3，體積減小了約1/2;35kV等級GIS的占地面積、體積減小得更加顯著。

　　(4)可靠性較高

　　因氣體壓力低，密封問題已不突出，氣密性可達30年不用補氣。因高壓帶電導體要么密封于低壓力的SF6等絕緣氣體中，要么用具有接地屏蔽的固體絕緣件封閉，故GIS的最大優點是不受外界環境，如凝露、污穢、海拔高度、化學物質、小動物等的影響，無銹蝕、氧化程度很低，可靠性較高。

　　(5)三相共箱方箱型結構占主流

　　GIS的結構包括分相型、三相共箱圓筒形、三相共箱方箱型3種。由于新的制造技術、焊接技術和材料的出現，GIS密封箱體在制造過程中可以利用現代先進的板材下料、折彎、焊接設備以及氦氣檢漏技術，使密封箱體的精度、剛度、強度提高，漏氣率降低。密封箱體制造技術的提高給GIS向方箱型發展提供了條件。現在新開發的產品大多為三相共箱方箱型。

　　(6)三種母線結構共存

　　GIS的母線結構包括氣體絕緣母線、插接式固體絕緣母線2種。氣體絕緣母線現場安裝時需要打開密封蓋板進行母線的聯接，然后進行抽真空、充氣SF6;插接式固體絕緣母線現場安裝時不需要打開密封蓋板，用插接件將母線單相地連接起來，母線是干式的。氣體絕緣母線，現場連接復雜，但對制造和現場安裝精度的要求較低;插接式固體絕緣母線，便于現場的母線連接，但對制造和現場安裝的精度要求較高。

　　(7)結構模塊化

　　GIS采用積木方式，模塊化設計，使結構簡化、統一、靈活，各氣室之間互不影響，通過密封箱體上預留的插座孔插接避雷器、電壓互感器、電纜終端以及進行密封箱體間的插接。根據需要，可很方便地通過預留的電纜插座來增加進出線電纜的數量，也可以很方便地向柜體兩邊擴展。

　　(8)全屏蔽電纜終端進出線

　　GIS采用電纜作為電源的引入、引出。插接式電纜終端可配用不同截面的電纜。

　　(9)免維護

　　因在柜內配置了電壽命長、可靠性高的真空斷路器，以及其他高壓元件可靠性的提高，GIS在整個壽命期主回路可以做到不檢修;同時又由于密封技術的提高，氣室的漏氣率極低，在壽命期內無需補氣。

　　(10)信息化

　　GIS正朝著信息化、智能化方向發展，GIS同現代計算機技術進行了有機結合，使GIS具有控制、保護、測量、通信、顯示、故障錄波和事件記錄等功能，并可實現運行狀況的實時監測和故障預測。

　　3、 GIS主要技術性能

　　1)主要技術參數

　　典型10kV等級GIS產品的主要技術性能見表1。

　　

　　2)基本柜型

　　GIS按柜的用途可分為進線柜、出線柜、母聯柜、母線提升柜、測量柜等實現不同功能的柜型。

　　可實現的一次主接線方案有單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段等。

　　3)元件組成

　　GIS的隔室主要包括斷路器氣室、母線氣室、三工位開關氣室、電纜隔室、低壓隔室、泄壓隔室等。

　　GIS主要組成部件可分為：母線、斷路器、三工位開關(即閉合、隔離、接地三個位置)、電壓互感器、電流互感器、避雷器、電纜頭、低壓裝置、機構、母線聯接器等。

　　4、 國內城市軌道交通工程中GIS的采用情況

　　我國目前的軌道交通工程中10kV GIS還沒有工程應用實例，但是35kV GIS，由于體積優勢更加明顯，能節省占地面積，減小車站規模，并且已經有多家國內企業能夠生產，因此在國內的地鐵工程中得到廣泛采用，例如：上海地鐵一號線、二號線、明珠二期、莘閔線、共和新路線、廣州地鐵一號線、二號線、三號線、南京地鐵一期、天津津濱輕軌、深圳地鐵一期等項目均采用了35kV GIS，據不完全統計，約有1000多面GIS在軌道交通中投入運營。

　　5、 10kV GIS在國內城市軌道交通工程中的實際應用分析

　　目前國內城市軌道交通10kV電壓等級的開關柜主要在北京地鐵、武漢地鐵使用。

　　1)既有線牽引降壓混合變電所帶開閉所主接線

　　以北京地鐵既有線的采用10kV的AIS的牽引降壓混合變電所兼開閉所為例，其主接線如圖1所示。

　　

　　根據供電局的要求，開閉所的進線設置了隔離手車，用于與供電局的隔離，為防止故障關合的誤操作，線路側不設置接地開關。

　　2)采用GIS的方案

　　由于GIS的結構與AIS不同，GIS沒有隔離手車，GIS的隔離功能只能由三工位開關實現，三工位開關是連在母線上的，如果僅用三工位開關實現隔離功能，那么存在故障關合的誤操作的隱患，當故障關合接地開關后，必將產生電弧，造成SF6分解，分解物對柜內的環境污染很大，勢必影響柜內其它元件的正常運行，關合短路電流后的接地開關也需進行檢修。而采用三工位開關加斷路器接線，對于GIS母線側的三工位開關，在隔離位置實現的是隔離功能，在接地位置僅僅是預接地，只有當斷路器合閘后才真正實現線路側接地。通過斷路器進行接地操作，即使發生故障關合的誤操作，只要電壽命不超過斷路器允許的次數，就不會產生電弧使SF6分解，污染柜內環境，不會對柜內其它元件的正常運行造成影響，這種主接線實際上對提高運行可靠性是有利的。所以，一面GIS柜即可替代AIS的三面柜子(外電源進線隔離柜、進線斷路器柜、提升柜)，節省了占地面積。

　　另外，為減少柜子數量，節省占地面積，可以將母線電壓互感器布置在母線上方，將避雷器布置在電纜進出線處。

　　根據GIS的結構特點，上面的變電所采用GIS方案的主接線如圖2所示。

　　

　　3)GIS與AIS的比較

　　綜合以上分析，GIS與AIS的技術經濟比較見表2。

　　

　　6、 GIS的國產化分析

　　從國外來看，GIS發展相當快，制造廠家很多，而且應用比較廣泛。

　　我國GIS的研發起步較晚，上世紀90年代，一些分企業開始了GIS的研制工作，到本世紀初，有更多的企業參與進來，大部分企業都是合資企業，直接引進母公司技術組裝生產，國內只有極少數單位自主研發，并完成了型式試驗，有個別生產廠家通過了產品鑒定。

　　國內GIS的生產廠家有廈門ABB、上海SIEMENS、蘇州AREVA(施耐德)、廣州白云、沈陽成套等，這些廠商都是通過與知名國際生產商進行合資或關鍵部件原裝引進等方式，在國內完成開關柜的整體組裝，西高所聯合六廠進行自主研發。

　　因此，10kVGIS可在國內采購。

　　7、 GIS的發展趨勢

　　近年來，GIS在我國也得到了迅速地推廣與應用，特別是在一些關鍵場所和市區中心地帶公共建筑內其變電所很多采用了10kVGIS。隨著社會的發展，尤其我國城市軌道交通以及大型工礦的發展，對開關設備提出了小型化、智能化、免維護、全工況等更高的要求，高性能、高品質的GIS在國內的需求越來越強烈。

　　由于城市地鐵和輕軌的占地面積、空間限制等因素，使得35kVGIS產品在國內軌道交通廣泛應用。盡管目前10kVGIS價格相對較高，如果市場條件成熟，考慮競爭因素，不久的將來，其也會在軌道交通中推廣應用。