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Siemens medium voltage vacuum switch technology and components中压真空开关技术及组件
时间: 2025-11-24浏览次数：
Siemens medium voltage vacuum switch technology and components中压真空开关技术及组件
Siemens medium voltage vacuum switch technology and components中压真空开关技术及组件
基础信息
西门子中压真空开关技术及组件,主要面向中压电力系统与工业应用领域，提供真空开关技术及相关组件的全面介绍。文档提及西门子相关产品均通过ISO 9001（质量管理）、ISO 14001（环境管理）、OHSAS 18001（职业健康安全） 体系认证，且符合 IEC（国际电工委员会）、IEEE（美国电气与电子工程师协会）等国际标准，部分产品适配中国 GB/DL 标准。
中压核心概念与应用场景
1. 电压等级定义
中压：交流电压1kV 至 52kV，主要用于电力分配与工业网络；
低压：交流电压≤1kV 或直流电压≤1.5kV；
高压：用于电力传输（文档未明确具体范围，聚焦中压）。
2. 典型应用场景
领域 具体场景 常用电压等级
电力系统 发电站（发电机回路，≤24kV）、一次配电站（高压转中压）、二次配电站（中压转低压） 10kV-40kV（配电网）
工业领域 工业厂房（电机供电）、采矿、船舶 3kV-15kV（电机运行电压）
特殊领域（牵引供电） 德国 / 奥地利 / 瑞士（AC 15kV、16.7Hz）、其他地区（AC 25kV、50Hz）、直流铁路（≤3kV） AC 15kV/16.7Hz、AC 25kV/50Hz
3. 中压设备运行应力
中压设备需承受多种运行应力，是选型与设计的核心依据：
介损强度：耐受正常运行电压（含波动）与过电压（操作 / 雷电过电压）；
载流能力：持续承载正常电流、短时承载过电流、瞬时承载短路电流；
电流通断：通断正常电流、故障电流及特殊电流（容性 / 感性电流、高频暂态电流）；
隔离要求：断开状态下需满足标准规定的安全隔离距离，便于检修；
操作频次：需适应短时间内多次通断操作（如重合器的多段重合）。
核心技术：真空灭弧技术
真空灭弧技术是西门子中压开关设备的核心，具有高可靠性、长寿命、低维护的优势，具体特点如下：
1. 灭弧原理
当真空灭弧室中触头分离时，会产生金属蒸气电弧，电流通过金属蒸气等离子体流通；电流过零时电弧自动熄灭，剩余金属蒸气在数微秒内失去导电性，触头间隙的绝缘能力快速恢复（恢复速度达5kV/μs），可立即承受外加电压。
2. 关键技术优势
低截流电流：采用特殊触头材料，截流电流仅2A-3A，避免通断小电流时产生过高过电压；
低电弧电压：电弧电压仅20V-200V，电弧能量低，触头磨损小，设备寿命长；
免维护性：真空环境无氧化、无杂质，灭弧系统无需定期维护。
3. 触头类型与适用场景
触头类型 结构特点 电流适应范围 优势 应用产品示例
径向磁场触头 杯形 / 螺旋结构，产生径向磁场 ≤10kA（扩散电弧）；>10kA（收缩电弧，电弧旋转） 避免触头局部过热，磨损均匀 通用型断路器（3AH5）
轴向磁场触头 圆盘形结构，产生轴向磁场 高电流（电弧始终扩散） 触头表面受力均匀，无局部熔化 高容量断路器（3AH3）
中压设备分类及技术参数
中压设备分为开关设备（实现电流通断）与非开关组件（保护、测量、辅助功能），具体分类及关键参数如下：
1. 开关设备
（1）真空断路器
真空断路器可通断正常电流与短路电流，适配室内外场景，核心型号及参数如下：
类型 型号系列 适用场景 关键参数（最大值） 操作机构
室内断路器 SION 3AE 通用场景（工业 / 配电） 额定电压 24kV、额定电流 2000A、短路开断电流 40kA 弹簧储能机构
3AH5 经济型，小容量场景 额定电压 17.5kV、额定电流 2000A、短路开断电流 31.5kA 弹簧储能机构
3AH3 高容量场景 额定电压 40.5kV、额定电流 4000A、短路开断电流 63kA 弹簧储能机构 / 磁操机构
3AH36/37/38 发电机回路 额定电压 24kV、额定电流 8000A、短路开断电流 72kA 弹簧储能机构
3AH47 牵引供电（1/2 极） 适配 16.7Hz/25Hz/50Hz/60Hz，机械寿命 6 万次 弹簧储能机构
室外断路器 3AF0（罐式） 户外配电，恶劣环境 额定电压 40.5kV、额定电流 2500A、短路开断电流 31.5kA 弹簧储能机构，符合 IEC 62271-100 S2 级
SDV（死罐式） 户外配电，含抗弧型 额定电压 38kV、额定电流 3000A、短路开断电流 40kA 弹簧储能机构 / 磁操机构
（2）重合器（3AD 系列）
功能：集成开关单元与控制器，可自动检测故障并完成多段重合，减少临时故障导致的停电时间；
核心参数：额定电压≤38kV、额定电流≤800A、短路开断电流≤16kA、典型重合序列O-0.2s-CO-2s-CO-2s-CO；
控制器：提供 7SR224（Reyrolle 系列）、7SC80（SIPROTEC 系列），支持 IEC 61850、MODBUS 等通信协议，适配智能电网。
（3）真空接触器（3TL 系列）
功能：高频率切换（≤300 万次机械寿命），适配电机、变压器、电容器等负载；
核心型号参数：
型号 额定电压 额定电流 机械寿命 电气寿命（额定电流） 适配负载类型
3TL81 7.2kV 400A 100 万次 25 万次 电机（AC-3/AC-4）、变压器
3TL61 7.2kV 450A 300 万次 100 万次 电机（AC-3/AC-4）、电容器
3TL65 12kV 400A 100 万次 50 万次 电机（AC-3/AC-4）、电抗器
3TL71 24kV 800A 100 万次 50 万次 大容量电机、变压器
接触器 - 熔断器组合（3TL62/63/66）：集成高压 HRC 熔断器，短路开断电流≤50kA，适配高电流场景（如 450A 额定电流）。
（4）开关 - 隔离开关
灭弧原理：采用硬气灭弧，电弧产生时绝缘材料释放气体快速熄弧（气体不可再生，操作次数低于真空设备）；
功能：兼具开关（通断负载电流）与隔离（安全隔离距离）功能，成本效益高；
应用场景：工业配电、变电站辅助回路，需配合熔断器实现短路保护。
2. 非开关组件
（1）避雷器与限压器
功能：保护设备免受雷电过电压（外部）与操作 / 接地故障过电压（内部）损害；
核心型号参数：
类型 型号 适用场景 额定电压（最大值） 标称放电电流 外壳材料
限压器 3EF 电机、干式变压器、变频器 12kV 1kA 聚乙烯
避雷器 3EK4 配电网、中压开关柜 45kV 10kA（AC） 硅橡胶
线路避雷器 3EK7 户外线路保护 72.5kV 10kA 硅橡胶
（2）高压熔断器（3GD 系列）
功能：短路保护，当电流超过阈值时熔断，切断故障电流，保护变压器、电机、电容器等设备；
分类：
后备熔断器：适配 7.2kV-36kV，额定电流 6.3A-315A，短路开断电流 40kA-63kA；
电机保护熔断器：适配 7.2kV-12kV，额定电流 50A-315A，短路开断电流 50kA；
安装：支持 1 相 / 3 相安装，可与开关设备组合（如开关 - 熔断器组合）。
（3）保护与测量互感器
电流互感器（CT）：
功能：将大电流按比例转换为小电流（供测量 / 保护设备使用），实现电气隔离；
关键要求：不可开路运行（避免过电压），可多二次绕组（测量 / 保护分开）；
类型：室内支撑式、室内套管式、室外式。
电压互感器（VT）：
功能：将高电压按比例转换为小电压（供测量 / 保护设备使用）；
关键要求：不可短路运行（避免过热），部分含剩余电压绕组（接地故障检测）；
类型：室内式、室外式。
（4）辅助开关（3SV9 系列）
功能：机械操作的辅助触点，用于电气联锁、辅助接触器 / 线圈控制、电机操作机构驱动；
关键参数：额定电压 230V AC/240V DC、额定热电流 10A、机械寿命 10 万次、电气寿命 3 万次；
配置灵活性：切换等级 2-26 级，触点可自定义为常闭（NC）、常开（NO）或转换触点，支持不同切换角度与触点重叠。
选型指南与合作支持
1. 选型依据
根据运行场景（正常运行 / 故障运行）与负载类型（感性 / 容性 / 电阻性）选择适配设备，文档提供详细选型表格（示例：正常运行场景下感性负载选型）：
负载类型 电流范围 适配设备 备注
空载变压器 ≤0.03I_r 断路器、接触器、开关 - 隔离器、重合器 含中性点接地变压器
运行中电机 ≤I_r 断路器、接触器 启动时电流≤7I_r（cosφ≤0.3）
补偿电抗器 ≤2000A 断路器 暂态恢复电压上升率≤6kV/μs
2. 西门子合作与支持
合作计划：为开关柜厂商提供定型测试系统（符合 IEC 62271-200）、设计图纸、技术咨询、生产培训、软件工具（工程设计 / 文档管理）；
配套设备：
SIMOPRIME：中压空气绝缘开关柜，适配 SION 3AE 断路器，7.2kV-24kV；
SIVACON S8：低压配电屏，额定电流≤7000A，符合 IEC 61439-2；
