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1、电力论文-西门子公司及其高中压开关设备技术摘要：西门子公司是世界上生产高压开关设备主导企业之一，具有 30 多年生产的高压断路器及 SF6 封闭式组合电器(GIS)的历史，取得了辉煌的业绩，产品行销世界各地，产品的 80出口。 关键词：西门子 高中压 开关设备 1.辉煌的业绩西门子公司是世界上生产高压开关设备主导企业之一，具有 30 多年生产的高压断路器及 SF6 封闭式组合电器(GIS)的历史，取得了辉煌的业绩，产品行销世界各地，产品的 80出口。1960 年该公司开始作 SF6 技术的基础研究工作，1964 年提供第一批 245KV SF6 断路器；1968 年提供第一套 6 间隔 145
2、kVGIS，1974 年提供第一间隔245VGIS，1978 年提供第一间隔 420/550kV GIS，1984 年提供 550kVGIS，用于严酷电网条件：额定电流 8000A，额定短路开断电流 100KA，计 17 台断路器，19871991 年开发出 7.2.5550kV 第二代 GIS，1997 年开发出智能化 GIS，间隔集成有控制、监视和诊断功能。西门子公司为世界上 750 座变电站提供了 7000 多间隔 GIS。按产品型号来划分，西门子公司提供 8DN8 型 145kVGIS 4700 间隔，8DN9 型 245kVGIS 1800间隔，8DQ1 型 550kV GIS 55
3、0 间隔，共计 7000 多间隔。其中 8DN8 型产品运行64000 间来年，8DN9 型产品运行 14000 间来年，8DQ1 型产品运行 5800 间来年，共计 84000 间来年。在高压断路器方面，30 年来，西门子公司共生产户外 SF6 断路器 20000 台，生产 GIS 用断路器 6000 台，共计生产高压 SF6 断路器 26000 台。该公司生产SF6 灭弧室计 100000 只，操动机构 52000 台。在 GIS 中，8DN8 型为三相共筒式结构，8DN9 型和 8DQ1 型为分相式结构。8DN8 型原做到 145kV 极，现做到 245kV 级。西门子公司的高压开关设备
4、属于西门子公司输配电集团(Power Transmission and Distribution,简称 PTD)。在该集团中，生产 GIS 和充气管线的企业为柏林高压开关厂(简称 SWH)，生产高压 SF6 断路器的企业有 5 家；柏林高压开关厂(SWH)，美国的 fackson 公司、巴西的 Sao Paulo 公司、中国的杭州高压开关公司及印度的 Aurangabad 公司。其中柏林高压开关厂是最大的生产基地。柏林高压开关厂(Berlin Schaltwerk HochspannungSWH)属于西门子公司高压部的输配电集团(PTD)。生产的产品包括高压断路器和 GIS(72.5kV800
5、kV，短路开断电流为 100KA)、高压隔离开关、避雷器等。产品性能达到高可靠性、极少维修(维修间隔 20 年)。产品 80出口，交货时间 49 月，视产品类型而定，年销售额 4 亿 DM(德国马克，1DM 约合 5 元人民币)。员工人数 1000 名，其中260 名为科学家、工程师和技术人员，工人 570 名，其中 70为技工。拥有固定资金 2.5 亿 DM，其中 1.4 亿 DM 为试验设备。柏林高压开关厂拥有世界上最大的私营高压试验设备。在投资额中，年销售额的 4用于新添和更换设备，年销售额的 8用于研究与开发。工厂占地面积 8000 平方米。2.高压断路器西门子公司高压 SF6 断路器
6、经历了双压式单压式热膨胀式。双压式早已淘汰。单压式 SF6 断路器做到 550kV100KA 和 800kV63KA 水平。该单压式断路器有三个特点：1.在灭弧方式上采用定开距。定开距具有开断电流大的优势；2.喷嘴和燃弧环采用石墨。石墨喷嘴即使开断短路电流 20 次后，其表面亦没有发毛，这是因为石墨直接从固态升华气化；3.开断时双向运动，开断时间短，可达到60Hz 时二周波。作为 SF6 断路器的发展，西门子公司开发出热膨胀式 SF6 断路器。1996 年在汉诺威博览会上首次展出热膨胀式断路产品。接着对热膨胀灭弧室优化，开发出第二代被称为新型动态自压缩式灭弧室，因此灭弧室，开发出第二代热膨胀式
7、 SF6 断路器。在 2000 年国际大电网会议上，西门子公司以 B106 号报告，介绍了该公司研制的第二代智能灭弧室。将第二代灭弧室配在新开发的245kV/50KASF6 断路器上，每项操作功仅为 0.7KWS。该公司还开发一种双向运动触头系统，使之 170/40KASF6 断路器的每项操作功仅为 250S。西门子公司还利用新型动态自压缩灭弧室研制 300kV 和 420kVSF6 断路器。从压气式到热膨胀式，西门子公司的高压断路器从定开距离为变开距，从液压操动机构变为弹簧操动机构。而且热膨胀式断路器已研制出第二代产品。西门子公司将第二代灭弧室用于支柱式和罐式断路器、GIS 及 HIS 紧凑
8、型开关设备。西门子公司支柱式断路器为 3AP1 型，美国 Jacksan 公司的罐式断路器为SPS2 型，现采用第二代灭弧室又开发出 3AP1 DT 型 72.5245kV 罐式断路器。其中短路开断电流达到 245kV1.63KA。3.GIS 及紧凑型高压开关设备西门子公司 GIS 做到 550kV 级(8DQ1)型。GIS 的发展主要表现在 145kVGIS 上，80 年代初开发出 145kV 三相共筒式GIS，称之为 8DN81 型，90 年代后期进一步缩小体积和占地面积，开发出8DN82 型 GIS，到了 90 年代末又开发出 8DN83 型 GIS，被称之为高集成高压开关设备。其中 8
9、DN82 型 GIS 的断路器垂直安装，而 8DN83 型 GIS 的断路器为水平安装。8DN8 型 GIS 的间隔宽度仅 0.8m，大大节约了所需空间，采用热膨胀式断路器，配用弹簧操动机构。8DQ1 型 550kVGIS 为分相式，采用压气式灭弧原理，配用液压操动机构。图 1 示出 8DN83 型高度集成 GIS 的结构图，8DN83 型 GIS 在结构上不同于ABB 公司 PASS 式紧凑型开关设备：8DN83 型 GIS 的断路器和隔离器及接地开关不在一个气室内，而 PASS 式结构的断路器和隔离/接地开关在一个气室内。8DN83 型 GIS 刚一问世，就受到用户青睐，销售给德国本土、澳
10、大利亚等国，在中国已销售多间隔。4.中压开关设备在中压领域，西门子公司素以生产真空灭弧室、真空断路器及真空断路器而称着。在中国建立了西门子真空开关管(无锡)公司。该公司经过几年努力，已完成真空灭弧室系列。据称做到德国质量、中国价格、当地交货。产品的主要特点是：体积小、电气和机械寿命长(30000 次)、额定短路开断次数达50100 次，截流值小(平均为 3A)、开断容性电流无重燃、接触电阻小、触头烧损小、绝缘强度高、触头材料制造工艺独特等。西门子公司不懈地开发真空断路器，开发了一系列真空断路器产品，如3AF3AG3AHNXAct 型等。其中 3AH 系列分标准型，专用型(如频繁型)、经济型。而
11、 NXAct 型为多功能型，该断路器集开断、隔离、接地、联锁于一体。这样可大大简化开关柜结构。 在开关柜方面，分空气绝缘和 SF6 绝缘两种。在空气绝缘柜中，以 8BK20 型中置柜著名。最新开发 NXAir 和 NXAir M 型中置柜。在空气柜方面，西门子公司是世界第一个开发出充气柜的企业。该公司于1982 年率先推出 8DA10/8DB10 型充气柜，以后其它公司加以效仿也有了自己的产品。西门子公司充气柜用真空开断而用 SF6 绝缘。据称，这是优异的真空开断性能与优异的 SF6 绝缘性能的完美结合。从世界看，装入充气柜的断路器有真空式也有 SF6 式，以真空式居多，但绝缘均用 SF6 气
12、体或 N2(氮气)，以 SF6气体居多。充气柜是将高压组件诸如母线、断路器、隔离开关、互器等封闭在充有较低压力气体(一般为 0.020.05MPa)的壳体内。所充绝缘气体大多为 SF6 气体，但也有充 N2 的。充气柜以体积小、不受环境影响、可靠性高而称着，特别在 40.5kV 级，其技术经济指标更为优越。充气柜在结构上现有两种外形上差异很大的结构型式：一种为铝筒封闭式；另一种为钢板封闭式，前者很像高压 SF6 封闭式组合电器(GIS)，后者却像一般空气绝缘的开关柜。从制造历史看，一般先有铝筒式、后有钢板式。许多制造公司都拥有这两种结构型式、如西门子公司的 8DA10/8DB10 型为够筒式，
13、而8DC11 型为钢板式。 西门子公司将向我国市场推出 8DA10/8DB10 型铝筒式充气柜，其中 8DB10 型40.5kV 双母线充气柜已收到国内订货。该产品技术参数为：额定工作电压40.5kV，额定工频耐压 80kV，额定雷电冲击耐压 180kV，额定电流 2500A，额定短路开断电流 31.5KA。图 2 示出西门子公司 40.5kV 充气柜结构。该产品为全绝缘单相封闭铝筒式结构。截止 1999 年，西门子公司法兰克福开关厂已作为第 22222 间隔，将 8DA10/8DB10 型产品交付给德国图林根电力公司。迄今，西门子公司已向世界上 54 个国家的 400 多个用户提供了此产品。除了以上介绍之外，在高压方面，还应提到西门子为日内瓦制作的第二代混合绝缘(20SF6/80N2)的充气管线(GIL)。在中压方面，还研制出一系列 SF6 环网柜、接触器等产品。5.结论本文是根据参观上海第三届国电力设备技术展览及从现刊等得到的信息编写而成，介绍西门子公司在高中压领域的技术创新和产品。
