當(dāng)前環(huán)保氣體C-GIS正在大力發(fā)展，通過環(huán)保氣體絕緣加真空滅弧方案已日趨成熟，但絕大多數(shù)廠家集中在12/24kV的產(chǎn)品上，40.5kV環(huán)保氣體的成熟產(chǎn)品并不多，12/24kV因為絕緣水平較低， 在保持原有設(shè)計或適當(dāng)加大電氣間隙、增加固體絕緣就可以滿足絕緣要求，而40.5KV的絕緣要求較高，由于SF6的絕緣強(qiáng)度為同一壓力下氮氣的2.5倍，滅弧能力是空氣的100倍，在均勻電場中的擊穿強(qiáng)度為空氣的2.3倍，因此保持原來SF6絕緣C-GIS開關(guān)柜結(jié)構(gòu)尺寸，只是替換氣體達(dá)到絕緣要求難度非常大。
下圖為典型產(chǎn)品的參數(shù)：
上述產(chǎn)品的元器件布置結(jié)構(gòu)基本相同，即上部水平布置三工位開關(guān)，下部水平（或垂直）布置真空斷路器雙氣箱結(jié)構(gòu)。
從上表可以看出，主要有以下技術(shù)路線
1. 增加開關(guān)柜尺寸
2. 增加充氣壓力
3. 采用高絕緣強(qiáng)度混合氣體，如C4、C5、C6等
下面逐一介紹，第一是增加寬度、深度尺寸：由于SF6擊穿強(qiáng)度是干燥空氣的2.3倍，600mm寬開關(guān)柜一般相間距170mm，1250A三工位開關(guān)的Z外圈直徑大約90mm，簡單來說，意味著相間電氣間隙由SF6的80mm增加到184mm, 相間距也將達(dá)到275mm，開關(guān)柜的寬度將超過1000mm，比較空氣絕緣開關(guān)柜1200mm的寬度沒有優(yōu)勢；即使內(nèi)部都采用均勻電場設(shè)計，全部采用○球面，以保證在小的電氣間隙下，在絕緣強(qiáng)度減弱的情況下，依然滿足絕緣要求，這種設(shè)計機(jī)加工成本高，經(jīng)濟(jì)性差，而且不能保證和SF6充氣柜相同的尺寸，也需要放大相間及對地距離，增加開關(guān)柜尺寸；
第二種設(shè)計是增加充氣壓力，干燥空氣增加壓力至SF6絕緣壓力的3倍左右，即可滿足絕緣要求，來自美國和歐洲的研究表明，干燥空氣將成為中壓的主要絕緣介質(zhì)。但絕對壓力增加到0.28Mpa，國內(nèi)客戶很難接受，還有辦法就是采用固體絕緣作為輔助絕緣，由于純N2 絕緣強(qiáng)度較低，要獲得與SF6 氣體相當(dāng)?shù)慕^緣強(qiáng)度，需要將N2 的壓力提高至SF6 的3~4 倍。為解決N2 和壓縮空氣絕緣強(qiáng)度較低的問題，很多公司采用在壓縮空氣中氣?固復(fù)合絕緣技術(shù)來提升絕緣特性，采取恰當(dāng)?shù)慕^緣材料對高電場區(qū)域的電極表面進(jìn)行包覆能有效提高其耐電強(qiáng)度，有利于電力設(shè)備的小型化設(shè)計；但采用環(huán)氧固體絕緣方式需要增加成本，增大局部放電值等，國外廠家更加傾向于不采用固體絕緣，裸導(dǎo)體+增加干燥空氣壓力的方式來實現(xiàn)干燥空氣絕緣的環(huán)保充氣柜解決方案。
第三是采用高絕緣強(qiáng)度新型混合氣體外，如C4和CO2的混合氣體g3，10%的C4和90%的CO2混合氣體絕緣強(qiáng)度達(dá)到SF6的88%，基本上不用較大更改開關(guān)柜尺寸，即可滿足絕緣要求，但C4仍然是溫室效應(yīng)氣體，10%的C4和90%的CO2混合氣體的GWP是792，還是不能滿足環(huán)保要求；C5的GWP是1，Airplus 是C5(3M5110)和CO2的混合氣體，GWP是0.5，真正實現(xiàn)環(huán)保充氣柜，但氣體成本較高。
