O pinion 观点40图1 横向和纵向磁场触头李建基/西安高压电器研究所西门子中压开关设备在中国1 引言西门子公司在中国建有三个生产中压开关设备的合资企业，包括1993年成立的上海西门子开关有限公司，1997年11月成立的西门子中压开关技术(无锡)有限公司和2005年6月成立的深圳西门子中压开关有限公司。在产品生产上，这三个企业有所划分，总体上涵盖了西门子公司所有中压开关设备。上海西门子开关有限公司主要生产空气绝缘的真空断路器、空气绝缘的开关柜等。西门子中压开关技术(无锡)有限公司主要生产陶瓷真空灭弧室、固封...
O pinion 观点40图1 横向和纵向磁场触头李建基/西安高压电器研究所西门子中压开关设备在中国1 引言西门子公司在中国建有三个生产中压开关设备的合资企业，包括1993年成立的上海西门子开关有限公司，1997年11月成立的西门子中压开关技术(无锡)有限公司和2005年6月成立的深圳西门子中压开关有限公司。在产品生产上，这三个企业有所划分，总体上涵盖了西门子公司所有中压开关设备。上海西门子开关有限公司主要生产空气绝缘的真空断路器、空气绝缘的开关柜等。西门子中压开关技术(无锡)有限公司主要生产陶瓷真空灭弧室、固封式真空灭弧室、固封式真空断路器、户外真空断路器、气体绝缘开关柜(充气柜、环网柜)等。深圳西门子中压开关有限公司除不生产陶瓷真空灭弧室和固封式真空灭弧室外，其开关产品与西门子中压开关(无锡)有限公司相同。西门子中压开关技术有了长足发展，不断推出新品。如在陶瓷真空灭弧室基础上推出固封式线AH系列真空断路器基础上，最新推出3AESION型线EP型固封式真空断路器，在户内真空断路器的基础上又推出40.5 kV 3AF01型户外充气式真空断路器。空气绝缘开关柜在8BK20型中置柜的基础上又推出 NXAIR S型中置柜，充气柜在8DA10/8DB10型分相圆筒式的基础上又推出 NXPlus型充气柜，环网柜有8DJ20紧凑型和8DH10扩展型等。特别值得提出的是西门子中压开关设备产品形成了一个完整的产品链。如真空灭弧室真空断路器空气绝缘开关柜气体绝缘开关柜环网柜等。以下介绍西门子最新的典型产品。2 陶瓷真空灭弧室西门子中压开关技术(无锡)有限公司作为西门子在海外唯一的真空灭弧室制造厂家。生产的灭弧室用于断路器和接触器。断路器用灭弧室技术参数达到12～40.5 kV/800～2 500 A/13.1～63 kA，接触器用灭弧室技术参数达到7.2～12 kV/400 A/3.2 kA。灭弧室采用独特工艺自制的CuCr触头材料，先进的一次封排技术和工艺。另外,真空灭弧室采用两种不同结构的触头：横向磁场触头和纵向磁场触头(如图1所示)。 电气制造 . 2007 年第6期 . O pinion41真空灭弧室的特点如下：(1)绝缘强度高。线 mm的触头开距足以保证真空灭弧室的绝缘强度。(2)截流值小。截流值的大小主要取决于所使用的触头材料，通过优化铜铬材料可以使截流值平均为3 A。(3)触头烧损小。由于真空中金属蒸气等离子体具有良好的导电性能，开断过程中电弧电压低(仅20～200 V)，电弧能量低，燃弧时间短，所以真空灭弧室触头烧损小、寿命长。(4)接触电阻小。真空中触头表面无杂质和污染，使用导电性能良好的触头材料能确保接触电阻值最小。真空灭弧室两根导电杆之间的接触电阻值在8～15，因此温升也相应较低。(5)真空密封好。由于采用一次封排工艺，焊接质量可靠且接头不会老化，使得真空灭弧室在整个寿命期内都保持良好的密封性。西门子陶瓷线 固封极柱(固封式真空灭弧室)西门子的固封极柱将真空灭弧室、上下出线座、导电夹、软连接和绝缘拉杆科学有机地组装在一起，用户只需把固封极柱固定在开关架上，中间通过一特殊螺杆与机构相连即可，减少了很多装配调整环节，提高了装配质量和机械可靠性。为保证陶瓷与有机树脂的紧密结合，西门子公司在真空灭弧室和环氧树脂间采用特殊的过渡材料连接，保证了其机械强度及灭弧室的电气性能。其特殊的工艺，防止了灭弧室在灌封过程中受损。西门子公司的固封式真空灭弧室已完成了包括高低温试验、湿热试验、机械寿命试验、电寿命试验等全套型式试验。西门子固封式真空灭弧室是将真空灭弧室及其导电连接件用环氧树脂通过特殊的工艺浇注成极柱，其主要特点如下：(1)高可靠性。减少了装配调整环节，提高了机械可靠性。主回路外爬距的增强，提高了灭弧室的外绝缘水平及抗污秽能力。(2)小型化。采用环氧树脂作为绝缘介质，相与相之间的距离可以缩小，减小了真空断路器及其配用的开关柜体积。(3)免维护。灭弧室的免维护，为断路器的免维护创造了条件。固封式线 A，额定短路开断电流至40 kA。图3为固封极柱剖面图，图4为固封极柱外貌。4 户内真空断路器户内真空断路器有两种类型：一为空气绝缘式，另一为固封式。4.1 空气绝缘式户内真空断路器空气绝缘式中的3AH系列产品，为西门子公司多年在中国的主打产品。该产品为适应中国电力系统的运行工况采用了大爬距绝缘设计，增大了绝缘件的爬距，配用最新开发的大爬距线AH系列产品中有标准型、大电流型、频繁型及经济型等类型。其中最典型的为3 AH3型和3AH5型。其参数达到12 kV/800～4 000 A/25～50 kA。西门子公司继 3AF、3AG、3AH之后，又推出NX Act型模块式真空断路器。该产品具有多种功能，它将开断、隔离、接地及联锁等功能集于一体。参数做到12 kV/2 500 A/25 kA。西门子最新推出的是 3AE SION型真空断路器。它是西门子结合30多年的真空产品设计和运行经验，并针对中国电力市场开发和生产的最新一代产品。其特点为：(1)紧凑型设计，适用12～24 kV固定柜和中置柜。(2)分离的低压接口，集中的操作区域。(3)模块化设计，安装简单，接线灵活，相距和极距可选。图2 陶瓷灭弧室外貌图3 西门子固封极柱剖面图图4 西门子固封极柱外貌 O pinion 观点42(4)机电寿命可达30000次，在正常情况下，10000次以内的操作免维护。(5)断路器采用大爬距绝缘设计，配用最新开发的大爬距真空灭孤室。产品参数达到了12 kV/3150 A/40 kA。产品的外貌如图5所示。4.2 固封式真空断路器西门子最新推出3AH2EP型固封式线EP型固封式真空断路器主要由机构箱、三相固封极柱组成。机构箱包含了用于合分断路器的所有机械和电气单元。弹簧操动机构配用长寿命3AH2系列用的机构。该产品减少了装配调整环节，提高了机械可靠性，增强了主回路的外爬距，提高了抗污秽能力。产品参数达到了12 kV/3 150 A/40 kA。其外貌如图6所示。5 户外线型充气式真空断路器。真空灭弧室安装在极柱的上瓷绝缘子内(如图7所示)，典型的极柱剖面如图8所示。三个极柱安装在基座上，基座内有一根公共操作轴。这些组件安装在钢结构上以使带电端子位于一个安全的离地高度。操动机构箱也位于钢结构中。所有的控制和驱动装置都安装在这个机构箱内。断路器既能从远方控制室电动操作，也能就地手动操作。机构箱里提供了必要的机械指示装置：分/合指示，弹簧储能指示和操作计数器。机构箱内安装了接线端子排用于控制电缆的连接。该产品极柱内充N2(0.15 MPa)以保证真空灭弧室的外绝缘。配用3AH型断路器成熟可靠的操动机构。产品分4个型号，参数为40.5 kV/1 250～2 000 A/25～31.5 kA。6 空气绝缘开关柜西门子在推出 8BK20型、8BK40型中置开关柜基础上，又推出NXAIR S型中置柜。该柜的额定值如表1所示，产品结构如图9所示。该产品特点如下：(1)模块化结构，各隔室都有独立的压力释放通道(如图9所示)。(2)套管式电流互感器综合了支柱绝缘子、电流传导/测量、将相邻隔室隔离三大功能。(3)配用最新开发的3AESION型线 s能确保人身安全。(5)运行连续性类别LSC 2B，隔板等级MP。7 气体绝缘开关柜(充气柜)1982年，西门子公司率先推出以SF6绝缘的分相圆筒式充气柜，其型号为8DB10型(双母线型(双母线)。西门子以此产品打入中国市场。该产品用于城网、地铁及铁道，如海拔最高的青藏铁路使用8DA10/8DB型充气柜。该产品适用于一次配电，额定电压最高为40.5kV，主要技术参数如表2所示，双母线型充气柜之后，又先后推出8DC11型和NX Plus型充气柜。产品由不锈钢制作的几个隔室组成，与8DA10型相比，它的隔室和零部件数量减少2/3，采用小型密封隔室，电流互感器位于隔室外，而且处于地电位，不必停电即可改线或更换互感器，该产品额定电压7.2～40.5 kV，额定电流2 000～2 500 A，额定短路开断电流25～31.5 kA。8DC11和NX Plus型与8DA10/8DB10的最大区别为：前者为三相共箱式柜型结构，而8DA10/8DB10型为分相圆筒式结构。表1 NXAlRS型中置柜额定参数值额定电压 /kV 7.2 12额定频率 /Hz 50 50额定短时工频耐受电压(相间、对地)/kV32 42额定雷电冲击耐受电压(相间、对地)/kV60 75额定短路开断电流(最大)/kA 40 40额定短时耐受电流，4 s(最大)/kA 40 40额定短路关合电流(最大)/kA 100 100额定峰值耐受电流(最大)/kA 100 100额定母线馈线电流(最大)/A 断路器柜 3 150 3 150 接触器柜 400 400 隔离手车柜 3 150 3 150 隔离开关柜 400 400 母线AESION型线型户外真空断路器 电气制造 . 2007 年第6期 . O pinion431低压室门 A高压室2继电保护装置 B母线高压室门 C电缆室4高压室门锁 D可移开式断路器5模拟线路图 E低压室6断路器“开 /关”按钮和储能弹簧操作插孔7观察窗用于观察断路器的合 /分状态，弹簧 储能状态和计数器操作次数等指示8开启高压室门用手柄9移动开关装置的操动孔10接地开关的机械式位置指示和操作手柄插孔11压力释放通道12母排13套管式绝缘子14套管式电流互感器15每相 4根的电缆连接16快速接地开关17低压插头 /插座18断路器操动机构以及联锁装置19线动、静触头21断路器和接地操动机构以及联锁装置8 环网柜西门子公司于1983年推出环网柜。环网柜有两种：一种为 8DJ型，另一种为8DH型。8DJ型为紧凑型，8DH型为扩展型，前者体积小，而后者组合灵活，扩展方便。在全球范围内，西门子已提供8DJ/8DH型环网柜400 000台，并经受了极端恶劣环境条件的考验。这是由于柜内充SF6 气体，一次封装，终生密封，不受环境影响(如污物、潮气及小动物、化学物质等)。8DJ20型紧凑型环网柜具有如下特点：(1)柜体内最多可有5个馈线)三相共箱，金属封闭。(3)气密的不锈钢气箱用激光焊接工艺，电气连接套管和机械连接件均为焊接。(4)三工位负荷开关具有切负荷和快速接地功能。图9 柜体结构(示例)图8 极柱内部结构 O pinion 观点44图11 断路器柜(单母线型环网柜结构(选摘) 图138DH10型环网柜结构 表 2 8DA(B)型气体绝缘开关柜技术参数(最大)额定电压 /kV 12 15 17.5 24 36 40.5额定频率 /Hz 50/6050/60 50/6050/6050/6050/60额定短时工频耐受电压 /kV28 36 38 50 70 85额定雷电冲击耐受电压 /kV75 95 95 125 170 185额定峰值耐受电流 /kA100 100 100 100 100 100额定短路关合电流 /kA100 100 100 100 100 100额定短时耐受电流 3s/kA40 40 40 40 40 40额定短路开断电流 /kA40 40 40 40 40 40母线柜宽 /mm 600 600 600 600 600 600柜深 单母线柜高 /mm 2 350 2 350 2 3502 3502 350 2 350图10 8DB10(三极)结构图(5)外锥套管用于电缆连接。(6)在环网馈线)在变压器馈线单元中采用插入式电缆头，并装有高压HRC熔断器。该产品适用于二次配电，最高电压24 kV，额定电流400 A或630 A。8DJ型环网柜中高压开关元件为三工位SF6负荷开关和高压熔断器。而8DH型环网柜中高压开关元件为三工位SF6 负荷开关和3AH型真空断路器(小容量，如短路开断电流20～25 kA)。8DH10型可扩展环网柜最高电压24 kV，额定电流400 A或630 A。8DJ20型环网柜的结构如图12所示，8DH10型可扩展环网柜的结构如图13所示。 EM
