国外典型企业及真空断路器产品

国外典型企业及真空断路器产品

■　西安高压电器研究所　李建基

我国电力工业的快速持续发展，为施耐德也在宝鸡建有合资厂。电力设备制造业提供了广阔的发展空间。近年来，国外大公司特别是几家电气制造巨头，看好我国中压开关市场，向中压开关市场发力，以期夺取更大的市场份额。这主要表现在两个方面：①利用

ＡＢＢ真空灭弧室及其真空断路器

１．概述

他们先进的技术，不断创新，推出改型厦门ＡＢＢ开关有限公司于１９９２年９月

产品或新产品；②建立合资或独资企业，成立，　１９９３年１１月ＶＤ４型真空断路器生产并本土化生产，以便更加贴近市场，满足中国市场需求。

举例来说，ＡＢＢ公司在厦门的ＡＢＢ开关公司，于１９９３年推出先进的ＶＤ４型真空断路器。该产品在我国中压开关市场上有相当大份额，２００５年产量达到２７２２６台，２００６年达到３１２３９台，２００７年达到３４５９２台，一直在高压开关行业名列第一位。该公司目前又对ＶＤ４产品进行改型，推出新ＶＤ４型真空断路器，旨在占领更大的市场份额和不断保持产品先进性；施耐德公司最新也推出了全新的ＥＶｌ２ｓ型真空断路器，采取环保设计，更适合中国市场需求。这些制造巨头，在长期生产中，积累了丰富的设计和制造经验，如东芝公司１９６５年开始制造真空断路器，至今已生产３００万只真空灭弧室。由于灭弧室的不断创新，故使断路

线开始装配生产。１９９９年１１月第１万台ＶＤ４型真空断路器下线，２００５年１１月第１０万台ＶＤ４型真空断路器下线，其间ＶＤ４型真空断路器也有很大的改进，出现了新ＶＤ４型真空断路器。从总体上分固定式和抽出式，在相柱绝缘上，从复合绝缘最新发展到固封绝缘（固封极柱），在操动机构上，从普通弹簧机构经过永磁机构到最新的模块式弹簧机构。总之，新ＶＤ４型真空断路器是ＡＢＢ驰名的真空灭弧室和固封极柱研发和制造技术以及先进的操动机构研发、设计和生产的完美结合。其参数为２～１７　ｋＶ／６３０～２５００Ａ／２５～４０ｋＡ。

２．真空灭弧室ＡＢＢ的真空灭弧室采用螺旋状的触头，可在其运动的范围内产生一个横向磁场，并在触头边缘区域磁场强度最大。电磁场由电弧本身产生，切线方向的电流分

器更加先进。ＡＢＢ、西门子、ＡＲＥＶＡ、东量产生的磁场使电弧围绕触头轴线快速旋芝、施耐德等在中国都建有合资公司。转。这种方式不但减少了触头轴线的热作特别是西门子在上海和无锡各建一个合用负荷，大幅度减少了触头的烧损，还使资厂，形成完整的产品链。ＡＲＥＶＡ在厦巨大短路电流的开断成为可能。门建有一个真空灭弧室合资厂。还建有３．新ＶＤ４型真空断路器个真空断路器独资厂；东芝也在锦州建在新ＶＤ４型真空断路器中，真空灭有东芝白云真空开关管（锦州）合资公司，弧室从复合绝缘改为固封绝缘即灭弧室

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产经

整体被浇注在环氧树脂。整体浇注的极柱结构更加坚固，可为真空灭弧室提供更加充分的保护，并可消除灰尘和潮气对灭弧室外绝缘能力的影响。

在新ＶＤ４型真空断路器中，ＡＢＢ新设计了弹簧储能自由脱扣的模块化操动机构。此操动机构结构简单，使用方便，可自由选配并可简单快速安装二次附件。

有高可靠性、小型化、免维护、装配方

便等特点。浇注时在真空灭弧室陶瓷外壳和环氧树脂之间加特殊的缓冲材料。

３．新型真空断路器

在空气绝缘敞开式真空断路器中，３ＡＨ型真空断路器为西门子的主导产品。该产品的真空灭弧室采用一次封排工艺制造，触头材料为ＣｕＣｒ合金，经电弧熔炼而成。触头采用先进的设计形状

西门子真空灭弧室和结构，具有极高的耐弧能力和很小的及最新真空断路器弧压降。断路器的操动机构采用弹簧储

能，既可手动储能，也可电动储能。

１．概述３ＡＨ型真空断路器采用了大爬距绝西门子于１９７８年推出真空断路器以缘设计，增大了绝缘件爬距，以满足中取代当时Ｔ型少油断路器。其真空断路国电力系统的运行工况。器经历了３ＡＦ型－３ＡＧ型－３ＡＨ型及最１２ｋＶ　３ＡＨ真空断路器的参数可达新推出的３ＡＨ２－ＥＰ型和３ＡＥ—Ｓ１０Ｎ型。１２ｋＶ／８００～４０００　Ａ／２５～５０ｋＡ。在空气绝缘的其中３ＡＨ２型为固封式，其余为敞开式。敞开式真空断路器中，西门子最新开发出

西门子真空灭弧室技术最初是引进３ＡＥ－ＳＩＯＮ型真空断路器，这是针对中国英国ＧＥＣ技术，将其大功率发射管厂改电力市场开发和生产的最新一代产品。该造为真空灭弧室制造厂。３０年来，西门产品为紧凑型设计，适用于７．２～２４　ｋＶ任子真空灭弧室有了很大发展，在世界上何开关柜，参数为１２　ｋＶ／８００～３１５０Ａ／２５～处于领先地位。西门子真空灭弧室具有４０　ｋＡ。该产品为模块化结构，安装简单，短路电流开断能力大，绝缘强度高，截接线灵活，可选相距和极距满足各种特殊流值小，触头烧损小，接触电阻小及真需要。机、电寿命可达３００００次，该断路空密封好等优势。器采用了大爬距绝缘设计，配用最新开发

２．真空灭弧室的大爬距真空灭弧室。西门子真空灭弧室采用两种不同结该断路器具有固定式和抽出式两种构的触头：横向磁场触头和纵向磁场触结构形式。头。在横向磁场触头中，当瞬间电流小在固封式真空断路器方面，西门子于１０　ｋＡ时，电弧呈扩散型，而更高的电最新开发出３ＡＨ２－ＥＰ型固封式真空断流会形成聚集型电弧。为避免触头自身路器，该断路器是由固封极柱与长寿命过度发热，附加的横向磁场产生电磁力，的３ＡＨ２系列机构组装而成。该断路器适驱动电弧在触头盘上高速旋转。这时电用于中置式开关柜和固定式开关柜。其弧根分布在燃弧圈整个区域内。在纵向参数做到１２　ｋＶ，最大至３１５０　Ａ／４０　ｋＡ。机磁场触头中，开断的短路电流值高达８０械寿命３万次，回路接触电阻（含触臂触ｋＡ。即使电流密度很高，纵向磁场也能指）≤２５μΩ。形成扩散型电弧，触头盘表面受热均匀。

西门子真空灭弧室一向为空气绝缘ＡＲＥＶ真空灭弧室的敞开式结构，最新推出固体绝缘的固及其真空断路器封极柱。固封极柱是将真空灭弧室及其导电连接件用环氧树脂通过自动压力凝１．概述胶工艺（ＡＰＧ）浇注成极柱。固封极柱具ＡＲＥＶＡ真空灭弧室技术的成就归功

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于其在英国分公司（ＧＥＣ）和德国分公司（ＡＥＧ），这两个分公司被公认为这项技术的“创始者”和“现代真空灭弧室技术之父”。

其技术先进性及获得专利情况如下：（１）１９６８年用于１２ｋＶ／２０ｋＡ的最小灭弧触头电弧控制系统获得专利。

存储器芯片，需要消耗的原材料和燃料为１４００　ｇ，比例为７００：１。这是因为生产过程中，需要很高的清洁度，需要使用非常复杂的“洁净室”制造和洁净技术。真空灭弧室的生产过程与电子产品类似，需要与之相当的清洁度。若使用传统技术，真空灭弧室生产的能耗比为１００：１。

（２）２０世纪７０年代，获得铬基触头材这种环保设计法，取得了良好的环料技术专利，并且这种材料一直沿用至今。保效果。ＡＲＥＶＡ利用一种被称作ＥＩＭＥ（３）２０世纪８０年代，公布最先进的（环境信息及管理系统）的计算机工具，一次性真空密封工艺，并投入工业生产。分析了对环境的影响，并与原有产品做（４）２０世纪９０年代，新的纵向磁场（ＡＭＦ）电弧控制系统获得专利，将短路电流开断能力提高到６３　ｋＡ。

（５）２１世纪初（２００３年）提出真空灭弧室“环保设计法”，新一代真空灭弧室为ＶＧ型，其参数可达到额定电压４０．５　ｋＶ，额定电流４０００Ａ，额定短路开断电流６３　ｋＡ。

目前全球使用的ＡＲＥＶＡ真空灭弧室已超过１００万只，并为全球核电厂ＩＥ级开关设备所采用。

新的ＶＧ系列真空灭弧室采用最新计算机建模工具，结合全面的验证试验，优化设计加上高强度老炼工艺，使参数达到４０．５　ｋＶ／４０００Ａ／６３　ｋＡ，机械寿命３００００次，满容量开断１００次。高强度老炼包括２．３－１０　ｋＡ高强度直流老炼和１２０－１７０　ｋＶ高强度电压老炼。ＡＲＥＶＡ制造真空灭弧室工艺优越性为：①真正一次封排工艺；②采用低温液化空气获得真空；③真空炉内极限真空度高；④真空炉内最优的钎焊工艺。

２．ＶＧ系列真空灭弧室的环保设计从概念设计到报废处理，在产品的寿命周期内，ＶＧ系列真空灭弧室对环境友好。与以前系列产品相比，新ＶＧ系列

了对比。由表１可见，设原有产品各项指标为１，新产品的指标大大优越。这种环保设计法，取得了良好的技术经济效益，总的可节省能源４０％。节省原材料（铜、陶瓷）３０％以上。具体来讲，以２０年生产１００万只灭弧室计，利用环保设计法，可节省陶瓷７９８ｔ，金属１８２６ｔ（主要是铜和不锈钢），节省水５７００ｔ，节省电能１２万ｋＷ・ｈ。此外，由于主回路电阻减小，在运行中可节约２７００　ｋＷ・ｈ电能，还由于灭弧室体积减少和重量减轻，可节省包装和运输费５０％。这些材料和能源的节省直接转化为资金，为公司带来巨大的技术经济效益。

３．ＨＶＸ型真空断路器

ＡＲＥＶＡ公司的真空断路器为ＨＶＸ型，是该公司采用模块化设计的最新型真空断路器。

ＨＶＸ型真空断路器，可提供全固封和敞开式两种结构，以适应客户不同需

求。ＨＶＸ型敞开式采用大爬距真空灭弧室，以满足电力及国家表１　环境审计表标准对防污秽等级的要求。

作为操动机构有两种可供用户选用：一为

比较项目原料消耗能量消耗ＥＤ水消耗ＷＤ全球变暖效应ＧＷ臭氧消耗ＯＤ空气污染ＡＴ光化学臭氧产生ＰＯＣ空气酸化ＡＡ水污染ＷＴ水同素异构体ＷＥ有害废物产生ＨＷＰＶＧ０．６６０．４００．４５０．５４０．６１０．５７０．５２０．５７０．７５０．７９０．４８老产品１１１１１１１１１１１产品的能耗以及材料需求量降低约３５％。涡卷弹簧（盘簧）操动，

众所周知，真空灭弧室为环保产品，另一为永磁操动机构。本身对环境无害，但其生产过程，并非对环境无害。在世界范围内，高技术电子产品的生产已经给环境造成了相当大的负担。据测算，为生产一只２　ｇ重的ＰＣ

弹簧机构为紧凑的单轴单盘簧机构。它输出力平稳，振动小，零部件少，简单可靠。

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在涡卷弹簧上可储存一个完整的开关操作循环所需的能量。真空灭弧室的合、分闸运动是由凸轮控制完成的，在完成了合闸之后，弹簧自动重新储能，为一个完整的自动重合闸循环储存所需能量。

该操动装置具有两种基本供货形式，即手动弹簧储能操动机构和电动弹簧储能操动机构，其相应的闭锁机构可防止误操作。

　ＨＶＸ型真空断路器除配涡卷弹簧机构外还可配ＡＭＤ型永磁操动机构，该机构惯性运动极小，接触行程短，接触压力高。

器分固定式和可抽出式。

近年来，东芝一方面开发低过电压真空断路器，将开断性能从７．２　ｋＶ／２０　ｋＡ提高到７．２ｋＶ／４０　ｋＡ。另一方面，研究出电极电弧自扩散法（ＳＡＤＥ），将真空灭弧室容量提高一倍。

对于降低真空断路器过电压，一般多采用加装过电压吸收装置（ＳｉＣ，ＺｎＯ，ＲＣ回路），而日本几家公司不用加过电压吸收装置，改用先进的低过电压触头材料。采用低过电压触头的真空断路器一般做到７．２　ｋＶ／２０　ｋＡ，而东芝做到７．２　ｋＶ／４０ｋＡ。

东芝白云真空开关管（锦州）有限公司是由日本东芝公司（５０％）、广州白云电气集团（４０％）及东芝（中国）有限公司（１０％）共同投资，并由日本东芝公司控股的合资公司。东芝公司与广州白云电气集团于２００６年１２月８日正式签定了合资协议，合资公司开始正运转。合资公司前身是锦州华光电力电子集团公司的陶瓷真空开关管生产线。其生产的辽炬牌真空开关管是中国四大名品之一。

合资公司奉行双品牌战略，即东芝牌真空开关管和辽炬牌真空开关管。东芝真空开关管自１９６５年投放市场以来，产量已超过３００万只，居世界第一。在合资公司成立前，东芝只在日本本土设立真空开关管生产基地。此次在锦州设立的合资公司，标志着东芝真空开关管的生产和销售转向中国。合资公司将秉承东芝公司的经营理念，通过引进东芝公司先进的制造设备和生产工艺，严格按照东芝公司的管理模式，为中国市场提供高品质的真空开关管。

东芝品牌的真空开关管为ＳＶＢ系列。分断路器用、负荷开关用和接触器用。如断路器用真空开关管参数做到３．６～８４ｋＶ／４００～４０００Ａ／８～１００ｋＡ。负荷开关用真空开关管参数做到７．２～３６ｋＶ／４００～１２５０Ａ，接触器用真空开关管参数做到１．６５～１５ｋＶ／３２０～１０００Ａ。

ＳＶＢ系列真空开关管特点为：①内部电场强度分布均匀，介质恢复速度快，内绝缘强度高；②触头结构采用纵

东芝真空灭弧室及其真空断路器

东芝真空灭弧室自１９６５年投放市场以来，产量已超过３００万只，居世界第一。

触头结构采用纵磁场专利技术，扩散型电弧，有着极强的开断能力，电弧能量低，燃弧时间短，开断时对触头烧损小，触头寿命长；采用ＣｕＣｒ触头材料，开断能力大，截流值低，平均值小于３　Ａ。陶瓷金属化层均匀，无瑕疵，保证了良好的钎焊性能；选用高质量的无缝焊接波纹管，厚度均匀，机械寿命长。整个真空灭弧室内部电场强度分布均匀，介质恢复速度快，内绝缘强度高。

真空灭弧室的发展在于采用新的真空电弧控制方法——电极电弧自扩散法（ＳＡＤＥ）。该方法可优化纵磁场，从而提高容量。将现有的纵磁场电极发展为ＳＡＤＥ电极，可将灭弧室容量提高一倍。利用ＳＡＤＥ电极已开发出７．２～８４　ｋＶ／１２．５～６３　ｋＡ直空灭弧室系列。

真空灭弧室分断路器用，负荷开关用及接触器用。断路器用真空灭弧室参数为３．６～８４　ｋＶ／４００～４　０００　Ａ／８～１００　ｋＡ；负荷开关用真空灭弧室参数为７．２～３６ｋＶ／４００～１　２５０Ａ／４ｋＡ；接触器用真空灭弧室参数为１．６５～１５ｋＶ／３２０～１０００　Ａ。

东芝真空断路器为ＶＨ系列。配用电磁操动机构和电动弹簧操动机构。断路

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磁场专利技术，扩散型电弧，有着极强空断路器。该产品采用高性能真空灭弧的开断能力。电弧能量低，燃弧时间短，室、固封极柱及一体式弹簧操动机构。开断时触头烧损小，触头寿命长；③选用气体含量低的高品质材料，在生产过程中，对材料进行充分的脱气处理，保证真空开关管内的真空度；④触头材料开断能力强，耐压强度高，导电性和熔焊性好，截流值低，平均值小于３Ａ；⑤瓷壳表面大爬距，外绝缘水平高，耐污秽能力强，瓷壳金属化层均匀，保证了良好的钎焊性能；⑥选用高质量的无缝焊接波纹管，厚度均匀，机械寿命长。

辽炬牌真空开关管为原锦州华光电力电子（集团）公司品牌。该公司为中国专业生产真空开关管的大型企业。１９６８年诞生了中国第一只真空开关管——“辽炬”牌真空开关管。１９８６年引进美国西屋公司一次封排真空开关管生产线和生产工艺。特别是２００２年推出了Ｕ系列小型化真空开关管。它采用了具有自主知识产权的新型纵磁均布式触头。其开断能力较杯状触头结构提高了１５％，触头表面利用率提高了３０％。通过优化设计，开关管体积缩小至同类真空灭弧室的５０％～７０％，例如１２ｋＶ／１２５０～１６００Ａ／３１．５ｋＡ下的真空开关管外径缩小至８５ｍｍ。同时该公司还开发出大容量真空开关管，用于发电机断路器，其参数做到１２ｋＶ／６３００Ａ／８０ｋＡ。该产品配用ＺＮｌ０５型发电机断路器。

辽炬牌真空开关管用于断路器、重合器、负荷开关、分段器、接触器等。其中断路器、重合器用真空开关管参数做到０．３８～４０．５ｋＶ／４００Ａ～６３００Ａ／６．３～８０ｋＡ：负荷开关、分段器用真空开关管参数做到１２～４０．５ｋＶ／４００～１２５０Ａ／１２．５～２５ｋＡ（额定短时耐受电流）；接触器真空开关管参数做到７．２～１２ｋＶ／１５０～４００Ａ。

该公司陶瓷开关管已成系列，最新还开发出固封极柱。

该产品为环保型设计，基于欧洲环保体系标准，零件环保，可利用率达８０％。

该产品系列齐全，额定电压１２ｋＶ，额定电流包括６３０　Ａ、１　２５０　Ａ、１６００　Ａ、２０００　Ａ、３　１５０Ａ、４　０００Ａ，额定短路开断电流２５　ｋＡ，３１．５　ｋＡ，４０　ｋＡ。开断容性电流能力达到Ｃ２级。

该产品采用操动机构与灭弧室前后的均衡布置结构，主导电回路为三相落地式结构。

断路器的灭弧室采用先进的改进型纵向磁场开断技术，优化的斜向开槽分布使得磁场分布更加均匀，可以有效地减小大电流开断时对触头的电磨损；触头选用优质的铜铬合金触头材料，采用特殊的形状设计；选用优质的波纹管，采用结构和工艺优化设计。真空灭弧室制造时采用一次封排工艺，并采用先进的ＡＰＧ工艺浇注成型为固封极柱。灭弧室采用防扭设计，避免误安装和操作。断路器分合闸采用双向缓冲技术，避免波纹管受力过大。操动机构采用一体式弹簧操动机构，应用电气防跳方式，具有电动储能和手动储能两种功能。电动机的储能时间小于１５ｓ。

ＥＶｌ２ｓ型真空断路器分手车式和固定式。相间距分２１０　ｍｍ和２７５　ｍｍ。手车式与我国主流中置柜能很好兼容。根据不同真空断路器所需的操作功能，在保持机构本体不变的情况下，机构储能弹簧可根据开断容量进行调整。该产品为环保型设计，特别表现在材料可回收方面。所使用材料，均具有标识，很容易分开。所使用材料中钢铁占５９％，铜和合金占２０％，热固性塑料占１２％，其他混合材料占７．９９８％，铝占１％，热塑性材料０．００１％，人造橡胶占０．００１％。

这里要指出，施耐德在中国二次配电市场（环网柜）拥有２０％以上市场份额。近年来，施耐德进一步加强中压一次配电领域的市场地位，加紧研发新品，ＥＶ１２ｓ型就是推出的新型真空断路器。

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施耐德最新真空断路器

施耐德电气最新研发出ＥＶｌ２ｓ型真

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