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    中国中高压开关行业的发展述评(图文)
    发布时间: 2016-10-14点击次数: 分享

     我国高压开关行业的最新发展述评

      我国电力工业充满生机与活力,这为高压开关制造业带来了难得的发展机遇和严峻的考验。而高压开关制造业必须不断地进行技术创新,推出一代又一代新品,才能满足电力市场日益增长的需求。

      本文论述我国高压开关行业的发展近况、技术的进步以及推出的新品。

      1. 发展势头良好

            2.高压超高压SF6断路器和GIS的制造实力增强,高压超高压SF6断路器和GIS有了大幅增长。

       高压超高电压SF6断路器的技术进步主要表现在如下方面:

      (1)我国已掌握了126KV自能式SF6断路器制造技术,已有十几家厂生产。产品型号多达十几种。

       (2)在126KV自能式SF6断路器基础上,西高所与北京北开电气公司于2004年联合开发出LW11-252/3150-40型252KV自能式SF6断路器。该断路器的灭弧室采用了国际上属于第二代自能技术的上、下触头在开断时反向运动的结构(双动),在几乎不增加操作功的情况下,使弧触头的刚分速度达到10m/s左右,保证了高电压下大电流的开断,同时可确保切容性电流无重击穿;采用以上灭弧原理后,单极操作时配用更轻的弹簧操动机构,分闸功低于100kgm。合闸功低于200 kgm。由于整机的机械受力较小,机械寿命达到了6000~10000次。其水平达到了国际同类产品水平。

      (3)西安西开高压电气股份有限公司2004年完成了550KV单断口罐式SF6断路器产品的开发,并在荷兰KEMA试验站及国家高压电器质量监督检验中心通过了全部开断型式试验项目。其技术参数为额定电压550KV,额定电流4000A,额定短路开断50KA。该产品是我国首台550KV单断口罐式断路器,使我国成为世界上为数不多的掌握该技术的国家之一,达到了世界先进水平,并为我国进一步研制800KV、1100KV SF6断路器和GIS设备奠定了技术基础。

      (4)西高所自行研制了具有自主知识产权的三相共箱型ZF口-126/T3150-40型智能化GIS。该方案断路器三相采用直线式布置,配用弹簧操动机构,三工位隔离接地组合开关及机构采用了目前最先进的技术方案,融合了母线筒的功能。该产品采用了西高所自行研制的电压传感器和电流传感器,可全面监视系统运行状态。

      (5)252KVSF6断路器和GIS参数上一个新挡次,都达到252KV 4000A  63KA。

       总之,我国550KV高压开关设备有大的发展空间。据电力部门提供的资料,2003年电力系统装备550KVSF6断路器164台,而2003年高压开关行业才生产73台,2004年也只有77台(不包括外资及合资企业),缺口基本为外国产品所填补。550KVGIS的产量更少,2003年仅生产4间隔,由于国内能力及装备政策关系,三峡左岸39间隔550KVGIS全部被ABB公司中标。550KVGIS反映了一个企业的综合生产能力,它是附加值很高的高科技产品。

      高压超高压领域是国内企业提高国内市场占有率的一个重要方面。超高压部分市场上升空间大,技术含量高,现已有引进消化的基础,需要加大研制力度,提高核心技术水平,争取在断路器、GIS和混合技术开关设备产品方面扩大市场占有率。

      3. 特高压开关设备需加大自主研发力度

      特高压为高压开关行业带来难得的发展机遇和严峻的挑战。且慢说特高压。就是超高压,我国市场多为国外企业或合资企业占领,如长江三峡550KV GIS工程和800KV GIS示范工程,都被国外产品中标。而550KV GIS和800KV GIS价格昂贵,国外公司往往开出“天价”。一但国内能生产,则价格很快回落。

      以市场换技术,寄希望于利用重点工程加快核心技术的二次开发,尽快掌握世界一流的研发技术,目前看来只是一厢情愿的美好愿望。事实证明,采用所谓以“市场换技术”的模式局限性越来越大,国外公司技术垄断的趋势越来越明显。因此,我们必须发挥行业优势,依靠自已的创新能力,研发出具有自主知识产权的核心技术。

      从技术上讲,我国已自主研发出550KV单断口罐式SF6断路器,这就为研发1100KV特高压开关设备打下了良好的基础。在世界上,当初日本先开发出550单断口SF6断路器,然后开发出1100KV双断口GIS。因此,我国在自主开发的550KV和800KV工程基础上,完全有能力开发1100KV特高压开关设备。

      在开发特高压(百万伏级)开关设备方面,在时间紧任务急的情况下,可采取如下两途径实现国产化:其一,采用技资结合的方式,引进国外先进技术进行合作生产,逐步实现国产化;其二,采取以自主研发为主,积极进行国际合作的方式,以实现百万伏级开关设备国产化。

      目前西开电气在自主研发出550KV50KA单断口SF6罐式断路器的基础上,800KV罐式SF6断路器正在研制中,1100KV罐式断路器已进入开发论证阶段。

      新沈高与韩国晓星公司合作已为我国750KV输电示范线路官亭变电站和兰州东变电站分别提供了800KV GIS。这就为沈高公司研制1100KV GIS奠定了基础。

      新沈高公司将采取技贸结合,引进技术的方式,合作制造与自行开发相结合,以掌握核心技术,逐步实现国产化。

      4. 混合技术开关设备在升温

      高压开关设备一般为空气绝缘开关设备(AIS)、气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)。20世纪末世界上出现了另一种开关设备,即混合绝缘技术开关设备(MIS)。包括ABB的PASS型、三菱的MITS型、东芝的GID型、西门子的HIS型、Alstom的GIM型等。它们是空气绝缘或/和气体绝缘组合的紧凑型开关设备。其优势是,它比AIS大大节省了占地面积,而比GIS却大大节省了费用。欧洲当时处于20世纪50年代和60年代老电站的改造时期。用此设备可节约费用和减少占地面积。

      在这三种解决方案中,AIS以优化投资成本为特征,GIS以最不的空间需求为特征,MTS则以可靠性极高的单线布置为特征。

      在2004年国际大电网会议上,对MTS的优势予以肯定。这种设备在降低费用的同时,带来极为灵活的解决方案。它减少了使用的元件数量,同时提高了可靠性。由于它使用标准化模块,可以在故障情况下,能以极短的时间恢复运行(要求<6H)。它的另一个优势是安装时间最短。在故障情况下,可以使用移开式开关设备(移动车),在4H-6H内消除故障。

      据不完全统计,我国已投入的500KV变电站约224座,其中采用550KV GIS的变电站仅7座。其根本原因是550KV GIS的价格昂贵,投资太大。2003年我国500KV IIV变电站开始选用550KV MTS设备。如2003年南方电网公司在6座变电站选用MTS设备,2004年国家电网公司在3座500KV变电站选用了MTS设备,近期又有4座500KV变电站采用了MTS设备。

      5. 高压隔离开关的完善改进有成效

      40.5~550KV高压隔离开关产量有较大幅度增长。如以2003年和2004年产量为例,2004年生产550KV级高压隔离开关产品470组(427组),363KV级产品248组(131组),252级产品7723组(6932组),126KV级产品17554组(14796组),72.5KV级产品2612组(2292组),40.5KV级产品23329组(19826组)。括弧内给出2003年产量,以资比较。

       高压隔离开关技术有了很大进步,主要表现在两个方面:一方面是自主研发出800KV隔离开关;另一方面是现有产品进行完善改型,更好地满足运行要求。

       近年来高压隔离开关在电网中故障频发,究其原因,有制造和运行两方面。制造部门对产品设计、选材、加工工艺、组装调试及质量控制,未能给予足够重视,造成产品质量和性能难以保证。而运行部门又忽略了对隔离开关的管理。高压隔离开关实际上处于“不坏不修,坏了再修,修了还坏”的状况,没有统一法定的检修规程。

       高压隔离开关在运行中反映出的问题主要是多年来存在的四大问题:即瓷瓶断裂,操作失灵,导电同路过热和锈蚀。

       根据国家电力公司发输电运营部“关于开展高压隔离开关完善化工作”的通知要求,各大制造公司积极行动起来,对其产品从结构设计、制造工艺、材料选用等方面进行了完善改型工作,提高了高压隔离开关性能和可靠性。

       如西安西电高压开关公司、平高电气集团公司、沈阳高压开关公司、泰开电气公司及新汇源高压开关等,对此项工作高度重视,积极参与,并取得成效。

       如西电高压开关公司研发出了GW4A-252型隔离开关,并对GW4126型隔离开关进行了完善化改进;又研发出GW7A-252型户外隔离开关,并在此基础上对GW7363,GW750型户外隔离开头进行了完善化改进。

       还有国内许多厂家都对其高压隔离开关都进行了完善化改进。

      6. 真空断路器更加辉煌

      真空断路器在我国中压领域居于主导地位,特别是12KV真空断路器2004年生产238344台,增长18.7%,在12KV同类断路器中占98.85%,居绝对优势。40.5KV真空断路器13908台,略有增长,占同类产品的61.49%。而40.5KVSF6断路器占38.11%。在40.5KV级,户内真空断路器占较大优势,户外SF6仍有相当大实力。在这个电压等级,可以说真空与SF6断路器相辅相成,平分秋色。

       真空断路器技术的进步主要表现如下:

       (1)真空断路器向高压方面发展了72.5KV和126KV产品,其中72.5KV真空断路器已有几十台在东北地区投运;

       (2)真空断路器向大容量方向发展了15KV120KV产品和12KV6300A80KA产品;

       (3)真空断路器的极柱绝缘经历了空气绝缘-复合绝缘-固封绝缘。这就形成三代真空断路器。

       这里要介绍利用环氧树脂绝缘的固封极柱。从国外看,ABB公司1997年用固封极柱开发出VMI型免维护真空断路器,之后该公司将固封极柱扩大用于VD4产品及最新的EVMI产品。ABB公司固封极柱的产量呈跃升势态,2003年的产量为6万只,而2004年就跃升到10万只。2003年和2004年ABB公司还向市场投放了两种户外固封极柱,一种是15~27KV级,另一种是38KV级。将它们用于户外重合器。

       尽管我国真空断路器取得巨大进步,但世界真空断路器已趋向专用化和多功能化,对此还得付出努力,紧跟世界潮流。

      7. 真空灭弧室制造技术取得巨大进步

      近年来,真空灭弧室的质量有了很大提高,得益于采用新技术、新工艺、新材料,走技术创新之路。这主要表现在采用大型真空炉、用一次封排工艺、采用低碳量的不锈钢制造波纹管、用铜陶瓷封接取代可伐一陶瓷封接,尽量少用或不用可伐等。

       一次封排工艺,提高了真空灭弧室的真空度,有效激活吸气剂,内部零件的除气更加彻底,有利于真空度的长期维持,也有利于用储存检漏法查出慢漏的真空灭弧室。一次封排工艺大大简化了真空灭弧室的结构,减少了真空密封焊缝,减少了漏气的可能性。一次封排工艺在很大程度上排除了人为因素的影响,提高了产品质量的一致性。因之,一次封排工艺,不仅提高了灭弧室的质量,同时大幅度提高了生产效率,降低了生产成本。

      正因为采用以上新工艺、新材料、使真空灭弧室因漏气或真空度下降造成的失效率从原来的0.3%下降到0.1%,甚至降至0.03%。这不能不说是我国真空灭弧室制造技术的巨大进步。

      8. 金属封闭开关设备(开关柜)有新亮点

      开关柜使用量大面广。据2004年对306个企业统计,共生产12KV开关柜245564面,增长23%。产量在1000面以上的企业有43个,共生产12KV开关柜220922面,占12KV开关柜总量的83。18%。产量在4000面以上的企业有17家,而2003年仅11家,这17家企业已形成规模,他们是:上海超亚电器成套有限公司、深圳市耐吉电器有限公司、厦门ABB开关有限公司、广州白云电器设备有限公司、正泰电气股份有限公司、天水长城开关厂、山东泰开电气有限公司、安徽鑫龙电器股份有限公司、华仪电器集团有限公司、武汉合力开关有限公司、大全集团有限公司、河南森源电气股份有限公司、上海市天灵开关厂、泰豪科技(深圳)电力技术有限公司、陕开电器有限责任公司、中山市明阳电器有限公司、锦州第一开关设备有限责任公司。

       在空气绝缘开关柜方面,最近有新品问世,生产厂家增多。如西高所研发的KYN61及KYN61(A)型40.5KV铠装移开式开关柜已有50多家转让生产。还有上海森惠源公司研发的KGN8-12型12KV铠装固定式开关柜刚一问世就有20多家转让生产。这些产品采用当代最新的开关柜技术。如采用模块化技术,柜体采用全组装式结构,采用新的绝缘和插接技术,采用小型化真空灭弧室等。

      以气体绝缘的开关柜有明显增长的势头(充气柜)。充气柜比空气绝缘柜具有明显的优势。其最大优势是不受外界环境影响,如凝露、污秽、小动物及化学物质等。另一优势是因为使用压缩气体绝缘(如SF6、N2或干压空气),可大大缩小柜体外形尺寸。还有一个优势是充气柜配用性能良好的无油开关,特别是免维护开关如真空开关,大大减少了维护工作量。

      空气柜对制造提出了更高的要求,如空气柜需要激光焊接和先进的检测设备。当前开关柜之竞争不再是电气和机械参数的竞争,而是质量和品牌的竞争。因此,只有采用新设备、新工艺和先进的信息管理软件,加强质量管理,才能创建企业品牌,在激烈竞争中取胜。

      9. 负荷开关与环网柜发展空间大

           负荷开关和环网柜的产量有了很大增长,但12KV负荷开关与断路器之比仅为1:2.3,而国外负荷开关与断路器之比为5~6:1。这说明在我国负荷开关有很大的发展空间。由于环网柜内主要装负荷开关,因而随着负荷开关的发展,环网柜必有大的发展。

       又从“国家高压电器质量监督检验中心2004年度发放的检验报告名录”中了解到,SF6负荷开关和SF6环网柜已成主流产品,这也符合世界潮流。如德国二次配电用环网柜,90%以上都是SF6环网柜。

       SF6负荷开关一股做成模块,此间有了很大发展,这表现在如下方面:(1)灭弧方法更加丰富,除了原来用得多的压气式,最新出现了灭弧栅式和旋弧式,这使灭弧更加简单,不像压气式那样由机构提供压缩功;(2)壳体原先多为浇注树脂壳体,现又出现了不锈钢壳体。不锈钢壳体强度大且可接地,更加安全;(3)原先SF6负荷开关模块将母线外露。现有的装入SF6气室内,不会触电,增加安全感;(4)原先动刀位置主要靠指示,现在壳体设有大视盲,可直接观察动刀位置,更直观。

       负荷开关有产气式、压气式、真空式、SF6式。现明显趋于SF6式,而且SF6式也有了如上述的发展。在我国,随着二次配电技术的发展,SF6负荷开关和SF6环网柜必将有更大的发展,机不可失。

      10. 展望

       我国电力工业的大发展,为高压开关行业带来难得的发展机遇,高压开关行业也有了很大进步;开发出许多新品,有的具有世界先进水平。今后要进一步增强技术自主创新能力,加大研发力度,以更加先进的优异产品装备我国的电力工业。

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