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1、1我国开关设备的发展概况和发展趋势(转载)2008-11-25 18:22分类：转载的字号： 大 中 小李召家（广州南洋电器厂，广东广州 510050）摘要：以输、变、配电设备制造业中的开关行业为例，综述了开关生产企业的状况、生产能力，以及开关产品的水平状况，对当前开关行业的研发热点和今后的发展趋势作了详细的介绍和分析。关键词：开关设备；生产企业；技术；现状；发展1我国开关设备生产企业的概况建国以来，开关设备行业经过 50 多年的努力，特别是改革开放以来，“六五”至“九五” 期间的 20 年的努力，取得了很大的发展。据 1998 年底的统计，参加高压开关行业协会的企业单位共有 654 家，未参
2、加行业协会的企业约500 家。因此，我国高压开关行业制造厂家约 1 100 家，职工总数约 31 万人。据 2000 年对 194 家中压开关企业的统计1，12 kV 真空断路器总产量为 89 680 台，产量在 1 000 台以上者 27 家，这 27 家企业共生产 12 k V 真空断路器 60 886 台，占 194 家企业总产量的68；12 kV 金属封闭开关设备总产量为 77 782 面，产量在 1 000 面以上者 21 家，这 21 家企业共生产12 kV 中压开关柜 41 729 面，占 194 家企业总产量的 5407。据 1999 年对广东省 15 家 12 k V 中压开
3、关生产企业的统计，12 kV 真空断路器（户内和户外）产量达 700800 台的仅 2 家，15 家企业的总产量为 3 157 台，占全国统计 207 家生产企业总产量的4 4；而 12 kV 中压金属封闭开关设备产量为 5 898 面，占全国产量的 81。2我国开关产品的现状IEC 标准（IEC38，IEC298 ，IEC439 ）和欧洲标准规定：小于或等于 10 k V 的电压称为低压，1 72 5 kV 的电压称为中压，大于 725 kV 的电压称为高压。按国际大电网会议的规定，最大线电压为 400 1 000 kV 的电压称为超高压，1 000 k V 以上的电压称为特高压。所以，我国
4、称 500 kV 电压为超高压。本文按上述规定界定低压、中压、高压、超高压和特高压。21SF6 高压开关设备211产品的技术水平建国以来，我国高压开关设备的制造经历了多油少油无油（绝缘介质为 SF6 或真空）的阶段。21971 年，由西安高压电器研究所牵头组织、自行但当时我国生产的 SF6 高压开关设备，其技术、经济指标与国际水平相比是落后较多的。至“九五” 期末（2000 年），我国已有 17 家企业可以生产 126kV及以上的高压开关设备，其中可以批量生产 252 k V 高压开关设备的有五大开关厂：沈阳高压开关厂、西安高压开关厂、平顶山高压开关厂、北京开关厂、华通开关厂。在这五大开关厂中
5、前三家企业具备生产126 252 kV 气体绝缘线路断路器（GCB）和气体绝缘金属封闭开关设备（ GIS）的能力。西安高压电器研究所还与西安高压开关厂、平顶山高压开关厂、浙江开关厂共同研制成功了 126kV 柜式GIS（C GIS，间隔宽度为 13 m）。据不完全统计，在 20 世纪 90 年代（19901998 年），我国五大开关厂共生产 126550 kV GIS2 111 间隔。就目前我国通过引进技术生产或合作生产的 126550 k V 高压开关装置的技术水平而言：a）126 kV 断路器可以做到额定电流 3 150 A，额定短路开断电流 40 kA（个别可达 50 k A），短路开断
6、次数 20 次，机械寿命 3 000 次。b）252 k V 断路器已由 20 世纪 80 年代末的“双断口” 进步到现在的“单断口”（电压可达到 363 k V，额定电流可达 4 000 A，额定短路开断电流可达 50 kA），灭弧方式已发展到自能式灭弧，因而可以采用弹簧操作机构。c）可制造 550 k V“双断口”瓷柱式断路器。d）对于 126 kVGIS 产品，北京开关厂、华通开关厂、平顶山高压开关厂的产品为母线三相共箱，间隔分相；西安高压开关厂、沈阳高压开关厂可做到全三相共箱。126 kV GIS 间隔宽度一般都在 15 m以上，“九五 ”期末出现 12 m 间隔宽度的分相式产品。e）
7、对于 252 kV GIS 产品，西安高压开关厂、沈阳高压开关厂的产品为间隔分相，母线三相共箱。广东省在“九五” 时期之前还不能生产 126kVSF6 高压断路器，“ 九五”期间，广州高压电器厂（现已并入广州南洋电器厂）消化、借鉴国外样机的技术，自行开发了 126 k VSF6 自能灭弧式高压断路器，其参数为额定电压 126 k V，额定电流 2 500 A 和 3 150 A，额定短路开断电流 315 k A。212国产产品与国外产品的差距目前，我国高压开关装置的电压等级只能达到 550 k V，产品的质量稳定性和使用可靠性与国外相比尚有差距。国外一些大公司的高压断路器和 GIS 产品的电压
8、等级已达到 800 k V 以上，如西门子公司、ABB 公司和 ALSTHOM 公司有 725 800 k V 的 GIS 系列产品，日本东芝公司和日立公司有 7251 100 kV 的 GIS 系列产品。此外，对于 GIS 的小型化，施耐德公司已能做到 126 k VGIS 间隔宽度为 08 m。22中压开关及开关柜从供电安全和维护方便出发，中压开关的无油化一直是我们努力的目标，“九五” 期间，我国在这方面有了很大的进步，至 2000 年，我国 12 k V 中压断路器产品无油化比例达 968（其中 SF6 断路器占 945，真空断路器占 87 36），而这一指标在“ 八五”期末仅为 57。
9、在“九五” 期间，中压开关及开关柜得到了长足的发展，这一方面得益于国家电力工业的发展，另一方面也得益于从 1998 年开始的城乡电网改造的带动。3221中压真空开关中压真空开关在技术性能上得到了很大的提高。我国自行开发的 ZN28 型真空开关额定电流最大为4 000A，额定短路开断电流最大为 63 kA。在国内市场上已成就了一批较为知名品牌的产品，如：ZN28型（西安高压电器研究所开发）、ZN18 型（广州南洋电器厂生产）、ZN12 型（北京开关厂生产）、ZN21 型（福州第一开关厂生产）、ZN64 型（厦门 ABB 公司生产，其型号标记为 VD4）和 ZN63 型（西安森原公司生产）等中压真
10、空开关的系列产品。这些品牌的产品机械寿命一般都达到 10 000 次（连续无故障），有的达到 2 万次，个别达到 6 万次，短路开断次数一般都达 30 次，有的达到 50 次或以上。市场竞争的结果使中压真空开关的技术参数不断提高，原电力部制订的行业标准 DL4021991交流高压断路器订货技术条件规定的要通过 11 倍额定电流温升， 4 s 的动热稳定，几乎成为制造行业实际执行的标准，现在绝大多数的产品都能达到这一条件。在产品朝高参数发展的同时，开关结构也得到不断的改进和提高，在“九五” 期末出现了永久磁铁的操作机构，可望在进一步提高机械寿命的同时，操作机构更简单、可靠。222中压开关柜在中压
11、开关发展的同时，中压开关柜（成套设备）在“九五” 期间也得到了同步的发展，开关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 型等开关；采用了新型隔离开关和接地开关，如旋转型隔离开关、三工位隔离开关和具有短路关合能力的接地开关等，可满足不同型式柜体的要求，同时也提高了开关柜的性能；采用了新一代的附件，包括带电显示装置、电缆附件、热（冷）缩绝缘材料；采用了敷铝锌板，无须表面处理和防锈。“九五”期末，智能化的中压开关柜发展迅速，集控制、保护和测量于一体的微机综合继电保护装置几乎取代了传统的电磁式继电保护装置。柜的防护等级一般都达到 IP3 X，个别达到
12、IP4 X，很多柜型还通过了内部故障试验。在柜型方面，老式的 GGIA 型固定柜基本被淘汰，用户大量使用手车柜，手车柜中除落地式外还出现了中置柜、双层柜（KYN59 型）等。“九五”期间另一个令人瞩目的变化是中压负荷开关及负荷开关柜的使用和生产大幅度增加。为提高城市供电可靠率，采用环网供电方式的越来越多，使负荷开关和环网开关单元的使用大量增加。据统计，1996 年全国生产负荷开关 20 873 台，生产环网柜 8 523 面；而 2000 年生产负荷开关 25 865 台，生产环网柜 23 975 面，负荷开关产量增加了 23，环网柜产量是 1995 年的 3 倍（缘于负荷开关采用进口产品的较
13、多）。负荷开关和环网单元在品种上也增加了，现在不仅有压气式和产气式负荷开关，还有真空负荷开关、SF6 负荷开关，以及将它们组装而成的环网单元，还有全密封充气（ SF6）的环网单元。但是，负荷开关和环网单元因其本身功能简单和受使用场所的限制，除品种和质量外，在性能和参数上并无更多的发展。22312 kV 柱上户外断路器、自动重合器和分段器“九五”期间柱上断路器、自动重合器和分段器得到了发展。柱上断路器由原来的以变压器油或 SF6为绝缘介质，发展到真空柱上断路器（外绝缘浸油或充以 SF6）或干式柱上断路器（外绝缘为环氧树脂浇注或有机硅绝缘材料）；额定短路开断电流由 12 kA 发展到 16 kA
14、和 20 kA；操作机构有弹簧机构，“九4五”期末又出现了双稳态永磁机构（西安高压电器研究所设计），减少零件 60以上；控制器的电源由锂电池供电，无需外接电源。224广东省的情况在“九五”期间，广东省的中压开关、开关柜及其它开关装置的生产也得到了很大发展。产品达到了高参数，如 ZN28 型开关装置的额定电流为 4 000 A，额定短路开断电流为 50 k A；ZN18 型开关装置的额定电流为 4 000 A，额定短路开断电流为 40 k A，且满足我国电力行业标准的要求，机械寿命可达到 2万次，短路开断次数可达到 40 次。能生产多种型号、规格的环网开关及开关柜，环网开关柜的产量占全国前 10
15、 名厂家总产量的 13 ，占全国产量的 15，有一家开关厂的 SF6 柱上开关产量排在全国前 5 名之内，重合器、分段器等产品也都已面市。225国产产品与国外产品的差距我国中压开关及开关柜的产品与国外产品的差距是参数还不够高。国外中压开关的额定电流可达到5 000 A，额定短路开断电流达到 63 kA，较多产品的机械寿命达到 3 万次，个别达到 6 万次，10 年以上不需润滑，免维护。国外开关产品的质量，特别是真空灭弧室的质量稳定，开关产品工艺细致，外形美观（如 VD4 型开关）。中电压开关柜一般都采用微机型综合继电保护装置，另外还有相当比例的CGIS（ 405 kV）占领着我国的市场，而这一
16、点在我国还是空白。柱上开关及自动重合器、分段器与国外的主要差距是现有柱上开关偏重断路器的生产和研究，注重短路开断容量，而柱上负荷开关品种少，还不能完全满足城市架空网络的分段隔离。另外，产品漏气或渗油也是国产柱上开关与国外产品的差距之一。3开关技术和设备的发展趋势31高压、超高压、特高压技术及产品进入 21 世纪，我国的输、变电设备将向更高的电压等级迈进。随着西部大开发战略的实施，西电东送，西北地区将上 750 k V 电压等级的电网，我国将上 1 200 k V 电压等级的电网。随着 2004 年黄河上游公佰峡水电站的投产发电，我国第 1 条 750 k V 输电线路将在西北电网建成。750 k V 电压等级电网的启动，预示着我国另一个特高压等级 1 000 k V 或 1 200 kV 工程的启动也不是长远的和不可及的事情。新一级特高压等级的出现，将面临许多技术方面的问题，如基
