西门子公司及其高中压开关设备技术.doc

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145kVGIS，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 550间隔，共计7000多间隔。其中8DN8型产品运行64000间隔年，8DN9型产品运行14000间隔年，8DQ1型产品运行5800间隔年，共计84000间隔年。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(72.5kV800kV，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8DN82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著。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，以后其他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气体或N2(氮气)，以SF6气体居多。充气柜是将高压元件诸如母线、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、可靠性高而称著，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，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