西门子公司中压GIS的历程与应用探析

时间：2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：西门子公司是最早研发中压GIS的先行者之一。在罐式结构GIS发展的同期，西门子又开发了箱式结构的各类中压充气柜。持续发展的西门子中压GIS不但适宜在各种严峻环境条件下运行，并可满足电网自动化技术不断发展的需求，因而现已广泛用于智能电站，地处干、湿热带、亚热带、沙漠、海拔数千米的高寒地区，有粉尘易爆的矿山、工厂，电气化铁道和地铁牵引供电系统、楼宇、地下室和大型海上石油开采平台等场所。

西门子公司中压GIS的历程与应用探析

西门子公司是最早研发中压GIS的先行者之一。

20世纪70年代末期，在西门子公司的3AF系列中压真空断路器技术日臻成熟和逐步推广应用之际，为了发挥真空断路器比少油断路器和SF6断路器的结构简单和可少维修甚至免维修的优越性，借鉴多年充SF6气体高压GIS的设计和制造经验，西门子公司遂研制成功罐式三相分箱结构的SF6气体绝缘、额定电压36kV（后提高到40.5kV）的中压充气柜（GIS）。该型号GIS隔室各自连接充气系统，型号8DA10/8DB10（单/双母线），在1982年首次投运。

8DA10/8DB10采用压力铸造铝筒，筒壁接地；真空断路器、母线和新颖的集导通、隔离、接地功能于一体的三工位开关均密封在各自隔离的充气隔室中，充入气体的压力略高于大气压力。

这种模块化的中压GIS承袭了高压GIS的优点：体积小，仅约为同样参数空气绝缘开关柜（AIS）的1/3；能可靠运行于恶劣气候环境，而且结构简捷，充气操作采用排气法，不像高压GIS气体处理工艺那样复杂，所以现场安装和检修方便；同时，少维修或极少维修，因而在短短几年内，8DA10/8DB10充气柜被广泛用于高湿度、热带沙漠、高海拔以及重污秽地区，获得了良好的经济效益和供电的高度可靠性。通常，空气绝缘开关柜难以在这些地区正常运行甚至根本无法运行，即使再扩大它的体积、加强绝缘结构和增加多种辅助器件也收效甚微。

鉴于8DA10/8DB10的突出优点，20世纪90年代统计数字显示此柜型已约达到国际市场各类中压充气柜总量的一半。在此后至今的20年内，西门子继续改进产品工艺，提高生产效率，不断更新设计，结合新型数字式继电保护装置的推广应用，大大提高了8DA10/8DB10的智能化，实现了免维修，寿命也提高到30年或更长。

在罐式结构GIS发展的同期，西门子又开发了箱式结构的各类中压充气柜（CGIS）。这类设计的优点概括有：

（1）各高压开关元件密封在不锈钢薄板用激光焊接而成的箱体中，充气后的气箱极大地降低了年泄漏率（不大于0.1%），保证开关装置完全免维护，寿命可延至40年。

（2）母线、各气室间电气连接采用固体界面绝缘新技术，因而整体结构更加简化，还有利于降低成本。

（3）三相共箱，最大限度地减小了开关装置的体积，不但有利于小型化，还促进了多种箱式结构小容量开关装置的出现。

由此，西门子公司在20世纪90年代后期又陆续推出12～24kV 8DC11、NXPLUS等柜型，随后经设计优化、综合两种柜型的结构特征改进成为现行的NXPLUS C型。该种柜型可配用西门子不断发展的、功能完善的SIPROTEC系列数字式继电保护装置，这些新型智能充气柜也已经被广泛采用。

基于中压GIS的技术基础和箱式模块的优点，另外衍生了12～24kV 8DJH和12kV SIMOSEC 12两大产品系列。

其中8DJH型是以三工位SF6气体负荷开关+限流熔断器为基本模块，它既可以单台应用，也可以组成两路进线、控制多负载回路的环网供电单元RMU（环网柜），以确保供电的不间断性。

SIMOSEC 12型被称为二次配电的小型化配电装置，它以小容量真空断路器气箱和上述的基本模块组成多种功能单元，既有断路器柜、计量柜、变压器柜、母联联络柜、直连柜等，扩展十分方便，同时，也可组成环网供电单元。

8DJH和SIMOSEC 12尤其适合广大小容量用户，因其管理简单、良好的耐候型以及小体积带来的较低的建筑成本，而获得了极佳的经济效果。

持续发展的西门子中压GIS不但适宜在各种严峻环境条件下运行，并可满足电网自动化技术不断发展的需求，因而现已广泛用于智能电站，地处干、湿热带、亚热带、沙漠、海拔数千米的高寒地区，有粉尘易爆的矿山、工厂，电气化铁道和地铁牵引供电系统、楼宇、地下室和大型海上石油开采平台等场所。

各型中压GIS的外形示于附图3-1～附图3-4，它们的主要技术数据见附表3-1。