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。
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，1987～1991年开发出7.2.5～550kV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 Hochspannung—SWH)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(72.5kV～800kV，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4～9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B－106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72.5～245kV罐式断路器。其中短路开断电流达到245kV－1.63KA。
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8DN8－2型GIS，到了90年代末又开发出8DN8－3型GIS，被称之为高集成高压开关设备。其中8DN8－2型GIS的断路器垂直安装，而8DN8－3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。
8DN8－3型高度集成GIS的结构图，8DN8－3型GIS在结构上不同于ABB公司PASS式紧凑型开关设备：8DN8－3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。
8DN8－3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50～100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3AF－3AG－3AH－NXAct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0.02～0.05MPa)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。
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(20%SF6/80%N2)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。 |
