摘要：概述了SF6氣體絕緣變壓器在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了這種變壓器的結(jié)構(gòu)特點、制造過程等，并對其生產(chǎn)成本及市場銷售價格進(jìn)行了分析探討，指出了SF6氣體對環(huán)保的影響。
　　關(guān)鍵詞：SF6氣體絕緣變壓器；結(jié)構(gòu)；生產(chǎn)成本；價格；環(huán)境保護(hù)
　　中圖分類號：TM415文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1001-8425(2000)01-0009-08
　　
　　1前言
　　 SF6氣體絕緣變壓器(以下簡稱GIT)使用不燃的、防災(zāi)性與安全性都很好的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，迄今已被公認(rèn)為是唯一電壓可達(dá)275～500kV，容量可達(dá)300MVA的一種防災(zāi)性能優(yōu)越且技術(shù)成熟的電力變壓器。它特別適合于地下變電所以及人口密集、場地狹窄的市區(qū)變電所使用。GIT在國外已有30多年安全運行的經(jīng)驗，無論制造與運行維護(hù)都已有成熟的技術(shù)。因而，在我國當(dāng)前的城網(wǎng)改造熱潮中，這種產(chǎn)品日益受到人們的關(guān)注是不難理解的。
　　關(guān)于GIT的優(yōu)點，在迄今為止的許多文獻(xiàn)中都曾有過詳細(xì)的敘述［1，2，3］，筆者在這里不打算重復(fù)。但為了更全面地看待GIT，在此強(qiáng)調(diào)以下幾點。
　　(1)GIT的主要優(yōu)點是它的防火性能最優(yōu)。SF6氣體是不燃性氣體，且物理、化學(xué)性能都十分穩(wěn)定；相對而言，環(huán)氧樹脂則為難燃性材料，仍具有一定的燃點，所以GIT的防火、防災(zāi)性能是最好的。
　　(2)在防災(zāi)型變壓器中，它是唯一一種能實現(xiàn)高電壓與大容量的。迄今為止，在世界上采用的防火、防災(zāi)型變壓器中，主要是干式變壓器［包括環(huán)氧澆注式干變與H級敞開通風(fēng)式(OVDT)干變］與GIT兩大類型。但前者公認(rèn)的最高電壓為35kV，容量為20MVA；而后者卻可達(dá)275～500kV以及300MVA。在我國當(dāng)前的城網(wǎng)改造中，許多城市都要求在市中心建立110～220kV級的變電所(其中一部分為地下變電所)，顯然這必將促進(jìn)對GIT的需求的增加。
　　(3)GIT的占地面積大致與同容量、同電壓等級的油浸式變壓器相當(dāng)，但無需另設(shè)消火設(shè)備，僅從這點看，GIT節(jié)省變電所占地面積的效果并不大。但當(dāng)配電裝置采用全封閉組合電器(GIS)時，如采用GIT與GIS直接相連，則可省去電纜頭等附屬設(shè)備，從而使變電所的占地面積大為縮減。國外許多變電所的實例都證明了這點。
　　(4)GIT由于沒有儲油柜，故相對油浸變壓器而言，可使其高度降低20%，這對降低地下變電所的土建投資十分有利。
　　(5)GIT雖然總體結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器相同，但SF6氣體的絕緣特性受氣壓大孝電場均勻度、塵埃含量等的影響較大，因而GIT不僅結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且對生產(chǎn)車間的環(huán)境條件與加工工藝等都要求較高。另外，由于SF6氣體的散熱冷卻能力較變壓器油要差，加之，外殼箱體為受壓容器，所有這些都將使變壓器的原材料成本增加，因而，GIT的售價較高。
　　(6)就噪聲而言，GIT的本體噪聲可較油浸變壓器平均降低3dB左右，但是風(fēng)機(jī)的噪聲較大，所以還不能籠統(tǒng)得出GIT的噪聲較低的結(jié)論。不得已時，只有選用價格昂貴的低噪聲風(fēng)機(jī)，這種風(fēng)機(jī)對可靠性要求很高，目前國產(chǎn)尚有困難。
　　(7)由于SF6氣體的散熱能力較差，GIT的過負(fù)荷能力僅為油浸變壓器的三分之二左右。
　　(8)對于有載調(diào)壓的GIT，必須采用真空式有載分接開關(guān)。對用于高電壓、大容量場合的這種有載分接開關(guān)，目前國產(chǎn)尚有困難，如依靠進(jìn)口也必將使總成本增加。
　　 2SF6氣體絕緣變壓器的國內(nèi)外發(fā)展簡況
　　據(jù)文獻(xiàn)記載［4］，美國于1956年起開始生產(chǎn)GIT，而歐洲國家是在接受了美國技術(shù)之后，于60年代初開始生產(chǎn)GIT的。但是無論是在美國還是在歐洲，迄今為止，盡管GIS得到了廣泛的應(yīng)用，而GIT的生產(chǎn)及制造還都較少。
　　日本是繼美國之后于1967年研制出首臺69kV、3000kVAGIT的［4］。此后，由于日本的特殊國情，如土地狹窄、大城市的人口密集、個別地區(qū)負(fù)荷密度極高、許多城區(qū)需要建設(shè)地下變電所以及90%以上的配電裝置均采用GIS等等，促使GIT在日本自80年代中期起取得了迅速的發(fā)展。到1994年末，全日本累計的GIT產(chǎn)量已達(dá)18000MVA，在世界上形成了“一枝獨秀”的局面。目前，日本總共有9個廠家可以制造氣體絕緣變壓器，其1995～1996年度的產(chǎn)量，如表1所示。
　　表1日本氣體絕緣變壓器的產(chǎn)量
　　(1995年4月～1996年3月)　　 序號 廠家名稱 總?cè)萘?br />　　/MVA 最高電壓等級 已生產(chǎn)/kV 準(zhǔn)備生產(chǎn)/kV 1 東芝公司 1206 275 (500) 2 三菱公司 1171 500 3 富士電機(jī)公司 267 154 (275) 4 日立公司 225 154 (275) 5 明電舍公司 143 77 6 日新電機(jī)公司 111 77 7 高岳制作所 32 77 8 大阪變壓器廠 10 77 9 愛知電機(jī)公司 10 33
　　應(yīng)當(dāng)指出，日本所生產(chǎn)的GIT主要還是滿足日本國內(nèi)市場的需要，僅少量出口到其它國家和地區(qū)，前些年以三菱公司出口到香港地區(qū)較多，主要是132kV級產(chǎn)品；近二年則以東芝公司出口到北京為主。
　　日本所生產(chǎn)的GIT，以單臺容量在30MVA以下，電壓為22、33、66、77kV者占絕大多數(shù)，而生產(chǎn)過110kV級及以上電壓的GIT的廠家僅東芝、三菱、日立、富士電機(jī)4家。其中三菱公司生產(chǎn)過近60臺，東芝公司生產(chǎn)過30多臺，而富士電機(jī)公司則僅生產(chǎn)過5臺。
　　據(jù)最新報道［5］，三菱公司已研制出最新型的500kV級的單相GIT的樣品，其容量為300/3MVA，它是采用液體冷卻與SF6氣體絕緣，鐵心采用殼式結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)對解決大型GIT的運輸問題十分有利。預(yù)期在下個世紀(jì)，該公司還將研制出500kV、1000/3MVA的GIT。
　　從日本各個公司所發(fā)表的供貨記錄中可知，東芝公司從1967年到1997年共生產(chǎn)了400多臺GIT，最大容量為300MVA，最高電壓為275kV，其產(chǎn)品特點為全SF6氣體絕緣與SF6氣體冷卻。三菱公司從1979～1998年也生產(chǎn)了近400臺GIT，其大容量產(chǎn)品的特點為SF6氣體絕緣，液體冷卻。富士公司從1982～1997年共生產(chǎn)了199臺GIT，總?cè)萘繛?684MVA。單臺最大容量為40MVA。日新電機(jī)公司從1985～1996年間共生產(chǎn)了258臺GIT，總?cè)萘繛?15MVA，單臺最大容量為18MVA，年平均生產(chǎn)臺數(shù)為21.5臺。明電舍公司在1980～1997年間共生產(chǎn)了345臺GIT，但以中小容量的產(chǎn)品為主，單臺容量絕大多數(shù)都在10MVA以下，而最小容量僅為50kVA。而高岳制作所從1985～1998年總共只生產(chǎn)了133臺、總?cè)萘?18MVA的GIT，其單臺最大容量為30MVA。至于大阪變壓器與愛知電機(jī)公司，其生產(chǎn)規(guī)格與業(yè)績就更低了。
　　應(yīng)當(dāng)指出的是，日本的GIT的高速發(fā)展時期是在1991～1996年間，當(dāng)時日本全國GIT的年平均產(chǎn)量均超過2500MVA。在生產(chǎn)量最大的年份，GIT的產(chǎn)量曾接近于同年油浸變壓器產(chǎn)量的10%［4］。近年來，由于市場飽和以及經(jīng)濟(jì)不景氣，加之GIT產(chǎn)品的出口量不多，GIT的產(chǎn)量已有下降趨勢。根據(jù)筆者近期在日本的調(diào)查，一些大公司每月的平均GIT產(chǎn)量僅1～2臺而已。
　　這里要特別強(qiáng)調(diào)的是日本并不是所有的地下變電所都采用GIT。例如在東京地區(qū)共有13個275kV的地下變電所，僅有2個變電所采用了GIT。其中有1個還是1997年底才投產(chǎn)的。在大阪與名古屋等大城市也有類似情況。再以日本第三大電力公司的中部電力公司(總?cè)萘?000多萬kW)為例，屬于該公司管轄范圍內(nèi)的已運行的GIT僅有45臺，其中275kV級的大容量GIT僅3臺，其余單臺容量均在30MVA以下。由此可見，即使在日本，GIT也僅應(yīng)用在一些特殊的場所。
　　對于歐美各發(fā)達(dá)國家為什么很少生產(chǎn)與使用GIT(盡管這些國家GIS的應(yīng)用仍是很多的)，筆者曾就此專門詢問過日本變壓器行業(yè)一位很權(quán)威的人士。據(jù)他的說法，一方面是由于GIT的價格貴，而另一方面則是由于這些國家的國情與日本不同所決定的。這樣的看法是否恰當(dāng)，值得我們深思。
　　眾所周知［1，2，3］，我國在1985年前后由常州變、北京二變相繼開發(fā)成功了10kV級的GIT，但迄今為止，由于價格等原因，加之10kV級環(huán)氧澆注式干變的大量涌現(xiàn)，使得10kV級GIT的銷售一直不暢，據(jù)悉10多年間總共銷售量尚不足百臺。此外，前幾年曾有過清華大學(xué)與北京二變共同研制開發(fā)110kV級GIT的報道［2］，但迄今為止尚未見有正式產(chǎn)品投產(chǎn)的消息發(fā)表。可見在GIT的這個領(lǐng)域，我國的發(fā)展是緩慢的。
　　在進(jìn)口方面，在80～90年代中期，我國的上海、北京、廣州的有關(guān)企業(yè)曾先后從日本引進(jìn)過少數(shù)幾臺10～35kV級的GIT，但由于價格太貴(為同容量油浸變價格的5～8倍)，因而這樣的引進(jìn)難以繼續(xù)。1995年深圳供電局引進(jìn)三菱公司的3臺50MVA/110kVGIT［6］，可謂我國供電部門正式引進(jìn)110kV級GIT的第一步，但這幾臺GIT的引進(jìn)價格也很貴，難于為一般供電部門所接受。到了1997～1998年，由于北京城網(wǎng)改造的飛速發(fā)展，一部分重要城區(qū)的變電所建設(shè)急需引進(jìn)110kV級GIT，這時，銷售方廠家之間都瞄準(zhǔn)了未來的中國市場而展開了激烈的價格戰(zhàn)，使得北京供電局能以較為合理的價格在這兩年間先后從東芝公司引進(jìn)了十多臺50～63MVA/110kV的GIT。這樣短時間、大規(guī)模的引進(jìn)，引起了國內(nèi)的許多供電部門與制造廠家的關(guān)注。
　　總的說來，110kV級的GIT是迄今為止尚不能實現(xiàn)國產(chǎn)化的一種產(chǎn)品。
　　3GIT的結(jié)構(gòu)、設(shè)計特點、制造過程及對生產(chǎn)廠房和工裝設(shè)備等的要求
　　 3.1GIT的結(jié)構(gòu)和設(shè)計特點
　　GIT的結(jié)構(gòu)原則上與油浸式變壓器相同，其結(jié)構(gòu)與設(shè)計上的特點主要在于絕緣與散熱冷卻兩個方面。在絕緣設(shè)計上主要有：
　　(1)SF6氣體的絕緣強(qiáng)度與散熱能力均與氣體的壓力有很大關(guān)系。具體來說，在大氣壓力下，SF6氣體的絕緣強(qiáng)度僅相當(dāng)于絕緣油的2/3，隨著壓力的增高，它的絕緣強(qiáng)度將不斷增大。國外現(xiàn)有GIT產(chǎn)品中，目前6～10kV級的GIT，一般采用的SF6氣體的壓力為0.12MPa，66～110kV級為0.13～0.14MPa(在滿載時最大壓力可以升到0.18MPa)，而275kV級為0.4MPa,500kV級為0.6MPa。隨著壓力的增大，其外殼(箱體)的結(jié)構(gòu)必將日益復(fù)雜。
　　(2)SF6氣體的絕緣強(qiáng)度與電場的均勻程度密切相關(guān)，在不均勻電場中，其絕緣強(qiáng)度將顯著降低。而在高壓變壓器的結(jié)構(gòu)中，要實現(xiàn)理想的電場均勻化，都是較為困難的。
　　(3)SF6氣體的沖擊比較之變壓器油要小，因而在沖擊下的絕緣強(qiáng)度對整個GIT的絕緣設(shè)計影響較大，為此，應(yīng)當(dāng)采用沖擊性能較好的繞組(如糾結(jié)式繞組等)。
　　(4)SF6氣體的相對介電常數(shù)為1，當(dāng)與其他的固體絕緣材料組合成混合的氣膜絕緣結(jié)構(gòu)時，氣體部分所分擔(dān)的電壓較大，為此應(yīng)盡量選用相對介電常數(shù)較低的固體絕緣材料(如NOMEX紙及其壓制品)。
　　SF6氣體的散熱冷卻能力較差，這又是GIT特別是大容量GIT結(jié)構(gòu)上的另一個難點。盡管大多數(shù)GIT都按E級絕緣來設(shè)計，其繞組平均溫升為75K，但為了避免繞組的心臟部分的局部溫升過高而形成較大的溫度梯度，這部分的絕緣材料有時需選用耐熱溫度可達(dá)到C級的NOMEX紙及其制品。在冷卻方式上，一般63MVA以下的GIT均采用SF6氣體冷卻的方式，中小型產(chǎn)品采用自冷式，較大容量產(chǎn)品采用強(qiáng)氣循環(huán)冷卻方式。但在100MVA以上的大容量產(chǎn)品中，東芝公司仍采用SF6氣體強(qiáng)氣循環(huán)冷卻，而三菱公司與日立公司則均采用氣體絕緣、液體(C8F16O)冷卻的方式，其間又有噴射式與隔離式兩種之分，其結(jié)構(gòu)可參見參考文獻(xiàn)［3］。
　　基于上述的絕緣與冷卻兩方面的特點，針對目前的GIT的結(jié)構(gòu)，歸納起來，應(yīng)注意下列特點。
　　(1)GIT的主絕緣一般采用氣膜組合絕緣的方式。由于SF6氣體的散熱性能較差，匝絕緣一般采用PET聚脂薄膜或NOMEX紙。處在繞組內(nèi)層溫升較高部位的墊塊、撐條等，要求采用耐熱溫度高的用NOMEX紙或聚脂纖維壓制而成的絕緣件。因而GIT的繞組在絕緣材料方面的費用要大大超過油浸式變壓器。
　　(2)如前所述，SF6氣體為保證一定的絕緣強(qiáng)度，必須保持一定的壓力。目前為了不致使受壓容器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，對一般在63MVA/110kV及以下的GIT，其箱體均可以按壓力不超過0.2MPa的受壓容器來處理。這種結(jié)構(gòu)的箱體厚度增加不多，但當(dāng)SF6的壓力提高到0.4MPa及以上時，其箱體結(jié)構(gòu)就復(fù)雜化了。但無論前者或后者，由于都是受壓容器，對其密封結(jié)構(gòu)都必須給予專門的考慮。目前，日本在GIT的密封技術(shù)方面已相當(dāng)成熟，其年泄漏率已小于千分之一，大大低于IEC標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的值。
　　(3)由于SF6氣體的散熱性能較差，相應(yīng)GIT的散熱器的尺寸就較大，而且還是受壓容器，因此在散熱器方面的費用也較大。當(dāng)采用強(qiáng)氣循環(huán)方式時，要求采用高可靠性、低噪聲、耐腐蝕的專用風(fēng)機(jī)，而這種風(fēng)機(jī)由于尚不能國產(chǎn)，價格也是昂貴的。
　　(4)要求采用真空有載調(diào)壓分接開關(guān)以及GIT的專用控制保護(hù)組件，這些部件中有的要求進(jìn)口，從而將使產(chǎn)品成本增加。
　　(5)為了均勻器身內(nèi)部電場以及減少器身內(nèi)部可能出現(xiàn)的塵埃與金屬微粒量，除了在設(shè)計上采取一定措施外，主要應(yīng)在生產(chǎn)廠房的環(huán)境條件以及工藝管理、質(zhì)量管理等方面嚴(yán)加控制。但在GIT的工藝與質(zhì)量管理方面，我國目前尚缺乏這方面的技術(shù)。
　　3.2GIT的生產(chǎn)制造過程
　　關(guān)于GIT的生產(chǎn)制造過程可參見圖1，這里不擬詳述。分析該圖不難發(fā)現(xiàn)，較之油浸變壓器，GIT的制造過程還是較復(fù)雜的。　　
　　圖1SF6GIT的制造工藝流程　　
　　續(xù)圖1
　　 3.3對GIT生產(chǎn)廠房(車間)的環(huán)境要求
　　為了防止塵埃、金屬微粒等在制造過程中混入GIT器身內(nèi)部從而影響其絕緣性能，對GIT生產(chǎn)廠房的環(huán)境條件要求是較嚴(yán)的。根據(jù)日本的經(jīng)驗，對生產(chǎn)110kV級GIT的廠房(車間)在環(huán)境條件方面的要求如表2所示。具體而言，對一個已能生產(chǎn)110kV油浸變的工廠，必須首先按表2的要求對廠房進(jìn)行技術(shù)改造之后，才有可能生產(chǎn)GIT。
　　表2對GIT生產(chǎn)車間的環(huán)境要求　　 繞線及絕緣車間 裝配車間 總裝車間 防塵等級/μm·m^-3 ≤35.32×10⁵ ≤35.32×10⁵ ≤35.32×10⁵ 相對濕度/% ≤80 ≤80 ≤50 溫度/℃ ≤30 ≤30 ≤30
　　 3.4GIT生產(chǎn)用工裝設(shè)備
　　除了與SF6氣體的處理、回收以及特性試驗等有關(guān)的裝置及儀器設(shè)備外，GIT生產(chǎn)廠的工裝設(shè)備基本上與油浸變壓器廠相同。
　　 4GIT的生產(chǎn)成本分析以及市場銷售價的探討
　　在敘述之前，首先應(yīng)當(dāng)指出一點：目前在我國，干式變壓器(主要是環(huán)氧澆注干變)的生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)到世界領(lǐng)先的水平，干變的產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過日本。加之，干變的生產(chǎn)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市場的需要量，由于供大于求，市場競爭促使價格日益降低。近十多年的運行實踐還證明，干變不僅免維護(hù)，而且運行也很可靠。目前干式變壓器已被電力部門及廣大用戶所接受。因此，在可以生產(chǎn)干變的領(lǐng)域，GIT與之相比無論在結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、制造的難度或是在價格等方面，都難于與之相競爭。在進(jìn)行下述分析時，對10kV級以及35kV的20MVA以下的GIT均不予以考慮。在這個范圍內(nèi)，除了極個別對防火、防潮要求很高、以及很特殊的場所，均不考慮GIT的應(yīng)用。
　　具體來說，以下的成本分析主要針對35kV級20～31.5MVA以及110kV級20～63MVA，而以110kV為重點。
　　4.1110kV級GIT生產(chǎn)成本的分析
　　為了研究110kV級國產(chǎn)GIT的生產(chǎn)成本，我們首先對110kV20MVA以及110kV63MVA兩個典型的產(chǎn)品進(jìn)行了初步設(shè)計。其中除真空有載分接開關(guān)以及部分專用組件需要進(jìn)口之外，絕大部分原材料都可以實現(xiàn)國內(nèi)采購。根據(jù)設(shè)計所決定的各部分原材料消耗量，再按市場售價計算出各部分的材料成本并最終計算出這兩個產(chǎn)品的總成本。表3為各部分成本在總成本中所占的比例。
　　從表3可以看出，在總成本中占比例最大的是繞組及引線部分，這主要是由于絕緣材料的價格昂貴所致。容量愈大，散熱問題愈突出，這部分成本所占比例也愈大。而有載分接開關(guān)的價格與容量關(guān)系不大，當(dāng)容量增大后，它所占比例反而降低。另外還可以看出，箱體(外殼)盡管是受壓容器，但當(dāng)壓力＜0.2MPa時，這部分費用在總成本中所占的比例并不大。
　　表3110kV級GIT各部分成本所占比例單位：%　　 各部分成本的百分比
　　產(chǎn)品規(guī)格
　　 鐵心及
　　夾件 繞組及
　　引線 箱體 有載分接
　　開關(guān)及控
　　制柜 冷卻
　　設(shè)備 套管等
　　組件 SF₆
　　氣體 總計 20MVA/110kV 25 30.5 4.2 21 10 5 4.3 100 63MVA/110kV 27.5 40.5 4 11.5 9 3.5 4 100
　　注：清潔場所的工作要求，按受控的環(huán)境防塵等級，根據(jù)每0.02832m3含大于0.5μm的微粒而定。
　　 4.2110kV級GIT市場銷售價的探討
　　為了探討國產(chǎn)GIT的市場銷售價，首先必須了解從日本進(jìn)口的GIT的價格。
　　關(guān)于進(jìn)口GIT的價格，可分為兩個階段。在1996年之前約為國產(chǎn)油浸式變壓器價格的5～8倍，這樣的價位，國內(nèi)絕大多數(shù)用戶都認(rèn)為是難于承受的。但從1997年起，由于前述的原因，情況有了突變，1997～1998年間進(jìn)口的50～63MVA/110kV的GIT的價格降為約相當(dāng)于國產(chǎn)油浸變價格的3～3.5倍。
　　因此，筆者認(rèn)為，國產(chǎn)110kVGIT的市場銷售價應(yīng)定位在油浸變壓器售價的2～2.5倍為宜，其理由如下：
　　(1)由于進(jìn)口產(chǎn)品價僅為3～3.5倍，國產(chǎn)品的售價只有最高不超過2.5倍，才可能為用戶所接受。
　　(2)根據(jù)筆者計算結(jié)果的分析，當(dāng)GIT的售價為油浸變的2倍時，廠家仍可獲得一定的利潤(該利潤率將略高于目前110kV油浸變的平均利潤率)，但如售價低于2倍，則難于保證廠家獲利。不言而喻，如GIT的售價達(dá)到2.5倍，廠家將獲得較為豐厚的利潤。
　　(3)上述的價格定位，也是考慮了目前國產(chǎn)干式變壓器的價格水平，而這樣的價格，已為廣大用戶所接受。
　　最后，還要附帶說明一點，即在日本國內(nèi)，GIT的售價僅為同容量油浸變售價的1.4倍左右。那么，為什么在中國卻為2～2.5倍?因為這是以日本的油浸變售價為基礎(chǔ)來計算的。由于原材料價格等兩國有較大出入，而日本油浸變售價本身就高出中國油浸變售價許多的緣故。
　　 5SF6氣體在環(huán)境保護(hù)方面的問題給GIT的發(fā)展帶來某些不確定因素
　　如前所述，SF6氣體是一種無色、無臭、無毒、不燃、防災(zāi)性能十分優(yōu)越的氣體，特別是它具有優(yōu)越的絕緣與滅弧性能，多年來已在斷路器、GIS、GIT等輸變電設(shè)備領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。實踐證明，它的分解物無毒，在運行檢修中也都是安全的。另外，它不會破壞臭氧層，對土壤和水也不構(gòu)成威脅。長期以來，人們并未對它的前景感到過擔(dān)憂。
　　但是，SF6又是在化學(xué)上極其穩(wěn)定的一種氣體，它在大氣中的壽命約為3200年［9］。特別是SF6具有很強(qiáng)的吸收紅外輻射的能力，也就是說，SF6是一種有很強(qiáng)溫室效應(yīng)的氣體。如以100年為基線，其潛在的溫室效應(yīng)作用為CO2的23900倍［7］。加之目前排放到大氣中的SF6氣體正以8.7%的速率在增長。應(yīng)當(dāng)指出，SF6的溫室效應(yīng)作用以往并非沒有發(fā)現(xiàn)，只不過由于現(xiàn)存于地球大氣中的SF6氣體的濃度非常低，故認(rèn)為它的影響較小，未給予認(rèn)真的考慮之故［7，8］。
　　事情的變化發(fā)生在20世紀(jì)90年代初，隨著世界范圍內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人類活動的增加，由于溫室效應(yīng)氣體的不斷排放而促使地球升溫，并直接威脅到人類的生存，從而日益引起了全球的關(guān)注。從1995年起由聯(lián)合國發(fā)起召開了“聯(lián)合國氣候變暖框架公約締約國(FCCC)會議”，參加者主要為所有發(fā)達(dá)國家及部分發(fā)展中國家的代表，我國也是該會議的成員國。該會議自1995年起每年都要開會，來商討防止地球變暖的對策。在1996年7月于日內(nèi)瓦召開的該締約國第2次會議(簡稱COP2)上，明確將CO2、CH4、N2O、PFC、HFC以及SF6這6種氣體定為必須加以限制的溫室效應(yīng)氣體，但該次會議未明確規(guī)定限制的指標(biāo)。到了1997年12月，該締約國會議于日本京都召開第3次會議(簡稱COP3)，會后發(fā)表了著名的“京都議定書”，明確指出了減少溫室效應(yīng)氣體向地球的排放，首先是各發(fā)達(dá)國家的責(zé)任。并明確規(guī)定了各發(fā)達(dá)國家，對上述6種溫室效應(yīng)氣體的排放量的削減指標(biāo)，即：如以1990～1995年間的平均排放量為基準(zhǔn)，到2008～2012年時，美國應(yīng)減少7%，歐洲應(yīng)減少8%，日本應(yīng)減少6%。我國雖屬發(fā)展中國家，未被列入應(yīng)削減的對象，但由于近年來中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，也有一些國家在會上提出應(yīng)把中國列入削減對象國之內(nèi)，但未獲通過［9］。
　　根據(jù)京都議定書的精神，各發(fā)達(dá)國家自1998年度起，紛紛研究了各自應(yīng)采取的措施。以日本政府為例，在通產(chǎn)省的組織下，經(jīng)與制造業(yè)的行業(yè)協(xié)會以及各電力公司協(xié)商，提出了下列的應(yīng)對措施［9］。
　　5.1減少SF6氣體往大氣中的排放量，提高氣體的回收率
　　這里說的往大氣中的排放量并不是指GIS、GIT類設(shè)備的自然泄漏量。如前所述，這種泄漏量每年還不到1/1000，完全可以忽略不計。這里所指的泄漏量主要是指產(chǎn)品在制造過程中由于充氣、排氣、試驗的排放量，產(chǎn)品在安裝及現(xiàn)場調(diào)試時的排放量，以及當(dāng)運行時因設(shè)備檢修的排放量等。對上述這些排放量不應(yīng)讓它不加限制地排于大氣中，而應(yīng)通過專用回收裝置加以回收并經(jīng)處理后得以再利用。
　　具體來說，日本在1997年末的SF6氣體的回收率為60%，也就是說還有40%的SF6氣體排往大氣。為達(dá)到京都議定書中所提出的要求，日本要求研制新的氣體回收裝置，改進(jìn)制造工藝，以使到2000年時回收率達(dá)到90%，到2005年時達(dá)97%。
　　5.2研究SF6的代用氣體
　　這項研究的目的，是盡量不用具有或少用具有溫室效應(yīng)的SF6氣體。實際上，對用N2氣體代替SF6或?qū)2/SF6混合氣體的研究，早在若干年前就已開始，但就應(yīng)用于實際的產(chǎn)品而言，迄今并未取得突破性的成果。研究表明，當(dāng)用N2來代替SF6時，如用于GIS中，將使它的尺寸增大1～1.6倍，且壓力需提高2倍才行，因而是難于為用戶所接受的。采用SF6/N2混合氣體同樣存在一些尚待解決的問題［8］。
　　基于上述情況，目前尚難以預(yù)測未來在環(huán)保方面是否將會對SF6制品(GIS、GIT等)提出更加嚴(yán)格的要求與限制或出臺一些新的更加嚴(yán)厲的政策，從而給這類產(chǎn)品未來的發(fā)展前景增加了某些不確定因素。
　　基于上述這種不確定性，根據(jù)近期筆者在日本所做的調(diào)查，他們除了采用上述的加強(qiáng)回收、減少排放量等具體應(yīng)對措施之外，還盡量考慮今后在能不用SF6氣體時就盡量不用或少用，也就是說要致力于減少SF6氣體的總使用量。當(dāng)然GIS的巨大優(yōu)點(主要是縮小變電站的占地面積)是其他裝置無法代替的，況且迄今日本的變電所中95%都是采用的GIS。因而，對GIS今后主要致力于研制開發(fā)縮小尺寸，減少SF6用量的新型GIS以及SF6斷路器，并逐步淘汰舊的產(chǎn)品。另外，在開關(guān)方面，盡量在110kV級以下均采用真空斷路器。對于氣體絕緣變壓器，有部分專家則認(rèn)為，由于它與油浸變相比在縮小占地面積方面的優(yōu)點并不十分突出，只要能解決防火、防災(zāi)問題，油浸變完全可以代替GIT，今后應(yīng)當(dāng)更加慎重地考慮對GIT的使用。
　　 6結(jié)論
　　 (1)SF6氣體絕緣變壓器是迄今在防火、防災(zāi)型變壓器中唯一能制造為高電壓、大容量，且技術(shù)成熟的變壓器。在當(dāng)前我國城網(wǎng)改造的熱潮中，它正日益受到人們的關(guān)注。
　　(2)國產(chǎn)GIT的研制和開發(fā)應(yīng)重點放在110kV級20～63MVA的產(chǎn)品上。既要重視一些基礎(chǔ)研究，又要重視GIT的制造工藝與質(zhì)量管理，而正是在這方面我國尚缺乏成熟的技術(shù)。現(xiàn)有的油浸變生產(chǎn)廠的生產(chǎn)車間只有在按要求進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)改造后才可能滿足制造GIT的需要。
　　(3)國產(chǎn)110kV級GIT的銷售價應(yīng)定位為同容量油浸變價格的2～2.5倍。這一價位既可保證廠家獲取一定利潤，預(yù)期又可以為用戶所接受。
　　(4)盡管GIT已有30多年的制造與運行經(jīng)驗，但它迄今在世界的變壓器市場中所占的比重并不大，它仍屬于一種處于不斷發(fā)展中的產(chǎn)品，它目前的應(yīng)用地區(qū)仍然具有很大的局限性，對它的優(yōu)缺點必須有一個全面的認(rèn)識。
　　(5)SF6氣體在環(huán)保方面存在的問題，無疑將給GIT今后的發(fā)展帶來某些不確定的因素。
　　作者簡介：尹克寧(1935-)，男，四川人，西安交通大學(xué)教授，長期從事變壓器設(shè)計、制造、運行以及高壓輸變電設(shè)備等方面課題的研究。
　　作者單位：尹克寧(西安交通大學(xué)，陜西西安710049)
　　參考文獻(xiàn)：
　　［1］應(yīng)百川.氣體絕緣變壓器的發(fā)展動向［J］.電工技術(shù)，1989，(1)：1～3.
　　［2］徐國政，李慶民，張節(jié)容等.110kVSF6氣體絕緣變壓器的開發(fā)研究［J］.變壓器，1997，34(3)：11～17.
　　［3］陳宗器，丁伯雄.SF6氣體絕緣變壓器綜述(上、下)［J］.變壓器，1999，36(7)：33～37；(8)24～28.
　　［4］不燃性.難燃性變壓器調(diào)查專門委員會.不燃性.難燃性變壓器の現(xiàn)狀ヒその動向［J］.日本電氣學(xué)會技術(shù)報告，1993，(459)：1～15.