摘要:西門子公司是世界上生產(chǎn)高壓開關(guān)設(shè)備主導企業(yè)之一，具有30多年生產(chǎn)的高壓斷路器及SF6封閉式組合電器(GIS)的歷史，取得了輝煌的業(yè)績，產(chǎn)品行銷世界各地，產(chǎn)品的80%出口。
1.輝煌的業(yè)績
西門子公司是世界上生產(chǎn)高壓開關(guān)設(shè)備主導企業(yè)之一，具有30多年生產(chǎn)的高壓斷路器及SF6封閉式組合電器(GIS)的歷史，取得了輝煌的業(yè)績，產(chǎn)品行銷世界各地，產(chǎn)品的80%出口。
1960年該公司開始作SF6技術(shù)的基礎(chǔ)研究工作，1964年提供第一批245KV SF6斷路器；1968年提供第一套6間隔145kVGIS，1974年提供第一間隔245VGIS，1978年提供第一間隔420/550kV GIS，1984年提供550kVGIS，用于嚴酷電網(wǎng)條件:額定電流8000A，額定短路開斷電流100KA，計17臺斷路器，1987～1991年開發(fā)出7.2.5～550kV第二代GIS，1997年開發(fā)出智能化GIS，間隔集成有控制、監(jiān)視和診斷功能。
西門子公司為世界上750座變電站提供了7000多間隔GIS。按產(chǎn)品型號來劃分，西門子公司提供8DN8型145kVGIS 4700間隔，8DN9型245kVGIS 1800間隔，8DQ1型550kV GIS 550間隔，共計7000多間隔。其中8DN8型產(chǎn)品運行64000間隔年，8DN9型產(chǎn)品運行14000間隔年，8DQ1型產(chǎn)品運行5800間隔年，共計84000間隔年。
在高壓斷路器方面，30年來，西門子公司共生產(chǎn)戶外SF6斷路器20000臺，生產(chǎn)GIS用斷路器6000臺，共計生產(chǎn)高壓SF6斷路器26000臺。該公司生產(chǎn)SF6滅弧室計100000只，操動機構(gòu)52000臺。
在GIS中，8DN8型為三相共筒式結(jié)構(gòu)，8DN9型和8DQ1型為分相式結(jié)構(gòu)。8DN8型原做到145kV極，現(xiàn)做到245kV級。
西門子公司的高壓開關(guān)設(shè)備屬于西門子公司輸配電集團(Power Transmission and Distribution,簡稱PTD)。在該集團中，生產(chǎn)GIS和充氣管線的企業(yè)為柏林高壓開關(guān)廠(簡稱SWH)，生產(chǎn)高壓SF6斷路器的企業(yè)有5家；柏林高壓開關(guān)廠(SWH)，美國的fackson公司、巴西的Sao Paulo公司、中國的杭州高壓開關(guān)公司及印度的Aurangabad公司。其中柏林高壓開關(guān)廠是最大的生產(chǎn)基地。
柏林高壓開關(guān)廠(Berlin Schaltwerk Hochspannung—SWH)屬于西門子公司高壓部的輸配電集團(PTD)。生產(chǎn)的產(chǎn)品包括高壓斷路器和GIS(72.5kV～800kV，短路開斷電流為100KA)、高壓隔離開關(guān)、避雷器等。產(chǎn)品性能達到高可靠性、極少維修(維修間隔20年)。產(chǎn)品80%出口，交貨時間4～9月，視產(chǎn)品類型而定，年銷售額4億DM(德國馬克，1DM約合5元人民幣)。員工人數(shù)1000名，其中260名為科學家、工程師和技術(shù)人員，工人570名，其中70%為技工。擁有固定資金2.5億DM，其中1.4億DM為試驗設(shè)備。柏林高壓開關(guān)廠擁有世界上最大的私營高壓試驗設(shè)備。在投資額中，年銷售額的4%用于新添和更換設(shè)備，年銷售額的8％用于研究與開發(fā)。工廠占地面積8000平方米。
2.高壓斷路器
西門子公司高壓SF6斷路器經(jīng)歷了雙壓式→單壓式→熱膨脹式。雙壓式早已淘汰。單壓式SF6斷路器做到550kV100KA和800kV63KA水平。該單壓式斷路器有三個特點：1.在滅弧方式上采用定開距。定開距具有開斷電流大的優(yōu)勢；2.噴嘴和燃弧環(huán)采用石墨。石墨噴嘴即使開斷短路電流20次后，其表面亦沒有發(fā)毛，這是因為石墨直接從固態(tài)升華氣化；3.開斷時雙向運動，開斷時間短，可達到60Hz時二周波。
作為SF6斷路器的發(fā)展，西門子公司開發(fā)出熱膨脹式SF6斷路器。1996年在漢諾威博覽會上首次展出熱膨脹式斷路產(chǎn)品。接著對熱膨脹滅弧室優(yōu)化，開發(fā)出第二代被稱為新型動態(tài)自壓縮式滅弧室，因此滅弧室，開發(fā)出第二代熱膨脹式SF6斷路器。在2000年國際大電網(wǎng)會議上，西門子公司以B－106號報告，介紹了該公司研制的第二代智能滅弧室。將第二代滅弧室配在新開發(fā)的245kV/50KASF6斷路器上，每項操作功僅為0.7KWS。該公司還開發(fā)一種雙向運動觸頭系統(tǒng)，使之170/40KASF6斷路器的每項操作功僅為250S。西門子公司還利用新型動態(tài)自壓縮滅弧室研制300kV和420kVSF6斷路器。
從壓氣式到熱膨脹式，西門子公司的高壓斷路器從定開距離為變開距，從液壓操動機構(gòu)變?yōu)閺椈刹賱訖C構(gòu)。而且熱膨脹式斷路器已研制出第二代產(chǎn)品。西門子公司將第二代滅弧室用于支柱式和罐式斷路器、GIS及HIS緊湊型開關(guān)設(shè)備。西門子公司支柱式斷路器為3AP1型，美國Jacksan公司的罐式斷路器為SPS2型，現(xiàn)采用第二代滅弧室又開發(fā)出3AP1 DT型72.5～245kV罐式斷路器。其中短路開斷電流達到245kV－1.63KA。
3.GIS及緊湊型高壓開關(guān)設(shè)備
西門子公司GIS做到550kV級(8DQ1)型。
GIS的發(fā)展主要表現(xiàn)在145kVGIS上，80年代初開發(fā)出145kV三相共筒式GIS，稱之為8DN81型，90年代后期進一步縮小體積和占地面積，開發(fā)出8DN8－2型GIS，到了90年代末又開發(fā)出8DN8－3型GIS，被稱之為高集成高壓開關(guān)設(shè)備。其中8DN8－2型GIS的斷路器垂直安裝，而8DN8－3型GIS的斷路器為水平安裝。8DN8型GIS的間隔寬度僅0.8m，大大節(jié)約了所需空間，采用熱膨脹式斷路器，配用彈簧操動機構(gòu)。8DQ1型550kVGIS為分相式，采用壓氣式滅弧原理，配用液壓操動機構(gòu)。
8DN8－3型高度集成GIS的結(jié)構(gòu)圖，8DN8－3型GIS在結(jié)構(gòu)上不同于ABB公司PASS式緊湊型開關(guān)設(shè)備：8DN8－3型GIS的斷路器和隔離器及接地開關(guān)不在一個氣室內(nèi)，而PASS式結(jié)構(gòu)的斷路器和隔離/接地開關(guān)在一個氣室內(nèi)。
8DN8－3型GIS剛一問世，就受到用戶青睞，銷售給德國本土、澳大利亞等國，在中國已銷售多間隔。
4.中壓開關(guān)設(shè)備
在中壓領(lǐng)域，西門子公司素以生產(chǎn)真空滅弧室、真空斷路器及真空斷路器而稱著。在中國建立了西門子真空開關(guān)管(無錫)公司。該公司經(jīng)過幾年努力，已完成真空滅弧室系列。據(jù)稱做到德國質(zhì)量、中國價格、當?shù)亟回洝．a(chǎn)品的主要特點是:體積小、電氣和機械壽命長(30000次)、額定短路開斷次數(shù)達50～100次，截流值小(平均為3A)、開斷容性電流無重燃、接觸電阻小、觸頭燒損小、絕緣強度高、觸頭材料制造工藝獨特等。
西門子公司不懈地開發(fā)真空斷路器，開發(fā)了一系列真空斷路器產(chǎn)品，如3AF－3AG－3AH－NXAct型等。其中3AH系列分標準型，專用型(如頻繁型)、經(jīng)濟型。而NXAct型為多功能型，該斷路器集開斷、隔離、接地、聯(lián)鎖于一體。這樣可大大簡化開關(guān)柜結(jié)構(gòu)。
在開關(guān)柜方面，分空氣絕緣和SF6絕緣兩種。
在空氣絕緣柜中，以8BK20型中置柜著名。最新開發(fā)NXAir和NXAir M型中置柜。
在空氣柜方面，西門子公司是世界第一個開發(fā)出充氣柜的企業(yè)。該公司于1982年率先推出8DA10/8DB10型充氣柜，以后其他公司加以效仿也有了自己的產(chǎn)品。西門子公司充氣柜用真空開斷而用SF6絕緣。據(jù)稱，這是優(yōu)異的真空開斷性能與優(yōu)異的SF6絕緣性能的完美結(jié)合。從世界看，裝入充氣柜的斷路器有真空式也有SF6式，以真空式居多，但絕緣均用SF6氣體或N2(氮氣)，以SF6氣體居多。
充氣柜是將高壓元件諸如母線、斷路器、隔離開關(guān)、互器等封閉在充有較低壓力氣體(一般為0.02～0.05MPa)的殼體內(nèi)。所充絕緣氣體大多為SF6氣體，但也有充N2的。
充氣柜以體積小、不受環(huán)境影響、可靠性高而稱著，特別在40.5kV級，其技術(shù)經(jīng)濟指標更為優(yōu)越。
充氣柜在結(jié)構(gòu)上現(xiàn)有兩種外形上差異很大的結(jié)構(gòu)型式：一種為鋁筒封閉式；另一種為鋼板封閉式，前者很像高壓SF6封閉式組合電器(GIS)，后者卻像一般空氣絕緣的開關(guān)柜。從制造歷史看，一般先有鋁筒式、后有鋼板式。許多制造公司都擁有這兩種結(jié)構(gòu)型式、如西門子公司的8DA10/8DB10型為夠筒式，而8DC11型為鋼板式。
西門子公司將向我國市場推出8DA10/8DB10型鋁筒式充氣柜，其中8DB10型40.5kV雙母線充氣柜已收到國內(nèi)訂貨。該產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)為：額定工作電壓40.5kV，額定工頻耐壓80kV，額定雷電沖擊耐壓180kV，額定電流2500A，額定短路開斷電流31.5KA。
該產(chǎn)品為全絕緣單相封閉鋁筒式結(jié)構(gòu)。截止1999年，西門子公司法蘭克福開關(guān)廠已作為第22222間隔，將8DA10/8DB10型產(chǎn)品交付給德國圖林根電力公司。迄今，西門子公司已向世界上54個國家的400多個用戶提供了此產(chǎn)品。
除了以上介紹之外，在高壓方面，還應提到西門子為日內(nèi)瓦制作的第二代混合絕緣(20%SF6/80%N2)的充氣管線(GIL)。在中壓方面，還研制出一系列SF6環(huán)網(wǎng)柜、接觸器等產(chǎn)品。
5.結(jié)論
本文是根據(jù)參觀上海第三屆國電力設(shè)備技術(shù)展覽及從現(xiàn)刊等得到的信息編寫而成，介紹西門子公司在高中壓領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品。 |
