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我國開關設備產品的現狀

時間:2019-02-23 18:09:46 點擊:

       國家IEC標準(IEC38,IEC298,IEC439)和歐洲標準規定:小于或等于1.0kV的電壓稱為低壓,1~72.5kV的電壓稱為中壓,大于72.5kV的電壓稱為高壓.按國際大電網會議的規定,最大線電壓為400kV~1000kV的電壓稱為超高壓,1000 kV以上的電壓稱為特高壓.所以,我國稱500 kV電壓為超高壓.

      本文按上述規定界定低壓、中壓、高壓、超高壓和特高壓.

      (一)SF6高壓開關設備

      1.產品的技術水平

  建國以來,我國高壓開關設備的制造經歷了多油—少油—無油(絕緣介質為SF6或真空)的階段.1971年,由西安高壓電器研究所牽頭組織、自行但當時我國生產的SF6高壓開關設備,其技術、經濟指標與國際水平相比是落后較多的.至“九五”期末(2000年),我國已有17家企業可以生產126kV及以上的高壓開關設備,其中可以批量生產252 kV高壓開關設備的有五大開關廠:沈陽高壓開關廠、西安高壓開關廠、平頂山高壓開關廠、北京開關廠、華通開關廠.在這五大開關廠中前三家企業具備生產126kV~252kV氣體絕緣線路斷路器(GCB)和氣體絕緣金屬封閉開關設備(GIS)的能力.西安高壓電器研究所還與西安高壓開關廠、平頂山高壓開關廠、浙江開關廠共同研制成功了126kV柜式GIS(C-GIS,間隔寬度為1.3 m).據不完全統計,在20世紀90年代(1990~1998年),我國五大開關廠共生產126 kV~550kV GIS2 111間隔.

  就目前我國通過引進技術生產或合作生產的126~550 k V高壓開關裝置的技術水平而言:

  (1)126kV斷路器可以做到額定電流3150A,額定短路開斷電流40kA(個別可達50kA),短路開斷次數20次,機械壽命3000次.

      (2)252kV斷路器已由20世紀80年代末的“雙斷口”進步到現在的“單斷口”(電壓可達到363kV,額定電流可達4000A,額定短路開斷電流可達50kA),滅弧方式已發展到自能式滅弧,因而可以采用彈簧操作機構.

     (3)可制造550kV“雙斷口”瓷柱式斷路器.

     (4)對于126kV GIS產品,北京開關廠、華通開關廠、平頂山高壓開關廠的產品為母線三相共箱,間隔分相;西安高壓開關廠、沈陽高壓開關廠可做到全三相共箱.126kVGIS間隔寬度一般都在1.5 m以上,“九五”期末出現1.2 m間隔寬度的分相式產品.

     (5)對于252kVGIS產品,西安高壓開關廠、沈陽高壓開關廠的產品為間隔分相,母線三相共箱.

      廣東省在“九五”時期之前還不能生產126kVSF6高壓斷路器,“九五”期間,廣州高壓電器廠(現已并入廣州南洋電器廠)消化、借鑒國外樣機的技術,自行開發了126kVSF6自能滅弧式高壓斷路器,其參數為額定電壓126kV,額定電流2500A和3150A,額定短路開斷電流31.5kA.

     2.國產產品與國外產品的差距

     目前,我國高壓開關裝置的電壓等級只能達到550kV,產品的質量穩定性和使用可靠性與國外相比尚有差距.國外一些大公司的高壓斷路器和GIS產品的電壓等級已達到800kV以上,如西門子公司,阿海琺,ABB公司和ALSTHOM公司有72.5kV~800kV的GIS系列產品,日本東芝公司和日立公司有72.5kV~1100kV的GIS系列產品.此外,對于GIS的小型化,施耐德公司已能做到126kVGIS間隔寬度為0.8 m.

     (二)中壓開關及開關柜

     從供電安全和維護方便出發,中壓開關的無油化一直是我們努力的目標,“九五”期間,我國在這方面有了很大的進步,至2000年,我國12kV中壓斷路器產品無油化比例達96.8%(其中SF6斷路器占9.45%,真空斷路器占87.36%),而這一指標在“八五”期末僅為57%.在“九五”期間,中壓開關及開關柜得到了長足的發展,這一方面得益于國家電力工業的發展,另一方面也得益于從1998年開始的城鄉電網改造的帶動.

      1.中壓真空開關

  中壓真空開關在技術性能上得到了很大的提高.我國自行開發的ZN28型真空開關額定電流最大為4000A,額定短路開斷電流最大為63kA.在國內市場上已成就了一批較為知名品牌的產品,如:ZN28型(西安高壓電器研究所開發)、ZN18型(廣州南洋電器廠生產)、ZN12型(北京開關廠生產)、ZN21型(福州第一開關廠生產)、ZN64型(廈門ABB公司生產,其型號標記為VD4)和ZN63型(西安森原公司生產)等中壓真空開關的系列產品.這些品牌的產品機械壽命一般都達到10000次(連續無故障),有的達到2萬次,個別達到6萬次,短路開斷次數一般都達30次,有的達到50次或以上.

  市場競爭的結果使中壓真空開關的技術參數不斷提高,原電力部制訂的行業標準DL402—1991《交流高壓斷路器訂貨技術條件》規定的要通過1.1倍額定電流溫升,4s的動熱穩定,幾乎成為制造行業實際執行的標準,現在絕大多數的產品都能達到這一條件.

      在產品朝高參數發展的同時,開關結構也得到不斷的改進和提高,在“九五”期末出現了永久磁鐵的操作機構,可望在進一步提高機械壽命的同時,操作機構更簡單、可靠.

      2.中壓開關柜

  在中壓開關發展的同時,中壓開關柜(成套設備)在“九五”期間也得到了同步的發展,開關柜采用了性能良好的元器件,如上所述的ZN28型、ZN18型、ZN12型和ZN21型等開關;采用了新型隔離開關和接地開關,如旋轉型隔離開關、三工位隔離開關和具有短路關合能力的接地開關等,可滿足不同型式柜體的要求,同時也提高了開關柜的性能;采用了新一代的附件,包括帶電顯示裝置、電纜附件、熱(冷)縮絕緣材料;采用了敷鋁鋅板,無須表面處理和防銹.

  “九五”期末,智能化的中壓開關柜發展迅速,集控制、保護和測量于一體的微機綜合繼電保護裝置幾乎取代了傳統的電磁式繼電保護裝置.柜的防護等級一般都達到IP3X,個別達到IP4X,很多柜型還通過了內部故障試驗.在柜型方面,老式的GGIA型固定柜基本被淘汰,用戶大量使用手車柜,手車柜中除落地式外還出現了中置柜、雙層柜(KYN59型)等.

  “九五”期間另一個令人矚目的變化是中壓負荷開關及負荷開關柜的使用和生產大幅度增加.為提高城市供電可靠率,采用環網供電方式的越來越多,使負荷開關和環網開關單元的使用大量增加.據統計,1996年,全國生產負荷開關20873臺,生產環網柜8523面;而2000年生產負荷開關25865臺,生產環網柜23975面,負荷開關產量增加了23%,環網柜產量是1995年的3倍(緣于負荷開關采用進口產品的較多).

     負荷開關和環網單元在品種上也增加了,現在不僅有壓氣式和產氣式負荷開關,還有真空負荷開關、SF6負荷開關,以及將它們組裝而成的環網單元,還有全密封充氣(SF6)的環網單元.但負荷開關和環網單元因其本身功能簡單和受使用場所的限制,除品種和質量外,在性能和參數上并無更多的發展.

      3.12kV柱上戶外斷路器、自動重合器和分段器

     “九五”期間柱上斷路器、自動重合器和分段器得到了發展.柱上斷路器由原來的以變壓器油或SF6為絕緣介質,發展到真空柱上斷路器(外絕緣浸油或充以SF6)或干式柱上斷路器(外絕緣為環氧樹脂澆注或有機硅絕緣材料);額定短路開斷電流由12kA發展到16kA和20kA;操作機構有彈簧機構,“九五”期末又出現了雙穩態永磁機構(西安高壓電器研究所設計),減少零件60%以上;控制器的電源由鋰電池供電,無需外接電源.

      4.廣東省的情況

      在“九五”期間,廣東省的中壓開關、開關柜及其它開關裝置的生產也得到了很大發展.產品達到了高參數,如ZN28型開關裝置的額定電流為4000 A,額定短路開斷電流為50kA;ZN18型開關裝置的額定電流為4000 A,額定短路開斷電流為40kA,且滿足我國電力行業標準的要求,機械壽命可達到2萬次,短路開斷次數可達到40次.能生產多種型號、規格的環網開關及開關柜,環網開關柜的產量占全國前10名廠家總產量的1/3,占全國產量的1/5,有一家開關廠的SF6柱上開關產量排在全國前5名之內,重合器、分段器等產品也都已面市.

      5.國產產品與國外產品的差距

  我國中壓開關及開關柜的產品與國外產品的差距是參數還不夠高.國外中壓開關的額定電流可達到5000A,額定短路開斷電流達到63kA,較多產品的機械壽命達到3萬次,個別達到6萬次,10年以上不需潤滑,免維護.國外開關產品的質量,特別是真空滅弧室的質量穩定,開關產品工藝細致,外形美觀(如ABB的VD4型開關).中電壓開關柜一般都采用微機型綜合繼電保護裝置,另外還有相當比例的C-GIS(40.5kV)占領著我國的市場,而這一點在我國還是空白.

  柱上開關及自動重合器、分段器與國外的主要差距是現有柱上開關偏重斷路器的生產和研究,注重短路開斷容量,而柱上負荷開關品種少,還不能完全滿足城市架空網絡的分段隔離.另外,產品漏氣或滲油也是國產柱上開關與國外產品的差距之一.


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