(4-2)高压开关设备行业概况及技术发展趋势(2)徐国政

高压开关设备行业概况及技术发展趋势（2）徐国政提供服务满足需求引导需求寻找商机基本组成环网开关柜外形图中压开关柜结构特点1、母线室2、SF6三工位负荷开关3、电缆室4、机构室5、低压箱6、断路器SF6中压柜的不同组合负荷开关柜断路器柜接触器柜三工位负荷开关主体剖析图充气柜外形图三个间隔（三工位）负荷开关＋熔断器充气柜主体剖析图（三工位）负荷开关＋熔断器欧式箱变美式箱变外形美式箱变重合器分段器重合器、分段器重合器、分段器我国高压开关设备生产企业简况高压开关需求旺盛无论大量需求的配电开关设备，还是具有世界水平的高参数设备；无论是价廉、简易的传统开关设备，还是与高新技术结合的高性能的开关设备；都有很好的市场前景。我国高压开关设备生产企业简况我国开关设备制造行业经过多年的努力特别是改革开放后的发展，已具备了为国家电力工业发展提供重大技术装备的能力，并已形成了一批民族龙头大企业。但是与世界一些专业电力设备制造公司相比，我们还存在许多问题。由于高压开关需求旺盛，改革开放后，国内高压开关厂持续增加。整个行业的生产集中程度低，制造成本较高；技术开发投入少，技术创新能力弱，产品的竞争能力较弱。我国高压开关设备生产企业简况过去我国能生产126kV以上的高压开关厂只有5家，号称“五大开”，即西安高压开关厂，沈阳高压开关厂，平项山高压开关厂，上海华通开关厂和北京开关厂。现在能生产上述开关的厂家已达10家以上。全国高压开关厂1000多家，具一定规模的至少在400家以上。我国高压开关设备生产企业简况国内高压开关设备厂中引入了两股生力军（1）一些私营企业，资金相对雄厚，工艺设备先进，没有国企种种负担，管理上容易趋于合理，效率较高。再加便于用高薪挖掘人才，销售中更灵活，产品较单一、产品技术较低，因而有较好的效益和发展势头。（2）一些外资企业，依靠在国外多年的基础、技术和经验，利用其先进的技术，可靠性较高的产品，在国内市场占有相当的份额，利税率亦明显高于国内企业（但合资企业，多以产品组装为主，并未真正引进国外先进的核心技术）。在我国的各高压开关设备制造厂中，真正有较强高压开关设备新产品研发能力的，应只有西安高压开关厂、平顶山高压开关厂、沈阳高压开关厂及西安高压电器研究所四家，这几家的创新意识浓厚，技术力量亦比较雄厚。北京开关厂真空开关的王国。其余众多厂家除少数厂家研发一些小型开关设备外，均靠引进技术、引进图纸。我国高压开关设备生产企业简况国内能够生产126kV及以上电压等级的六氟化硫断路器及气体绝缘全封闭式组合电器的厂家不多，且基本上于80年代先后引进了国外公司的生产技术。其中，平顶山高压开关厂（法国MG），西安高压开关厂（三菱），沈阳高压开关厂（日立），上海华通开关厂和北京开关厂（西门子、日新）。当然，多年来，在引进了国外公司的生产技术后在零部件国产化方面取得了很大的进展，在产品设计上也有改进和提高。目前生产的六氟化硫断路器已基本上满足了电力系统使用的要求。我国高压开关设备生产企业简况我国高压开关设备生产企业简况我国虽然目前有1000多家高压电器生产企业（具一定规模的至少在400家以上），年产值在200亿元左右，在世界首屈一指，但是我国每年都还需大量进口高压电器产品，主要是技术尖端的产品。这是历来我国电器企业过分依赖国外技术导致的，企业的产品研发能力，技术水平并没有实质的提高，使电器企业创新能力不强。我国高压开关设备生产企业简况要寻求民族产业的发展壮大之路，只有国内企业有效联合起来，才能集中国内各企业的优势，避免恶性竞争，加大技术开发投入，提高技术创新能力，积累自己的核心技术，加大产品的竞争能力与国外企业展开积极竞争。高压开关电器的发展趋势高压开关电器的发展趋势当前，高压开关的发展热点和前沿主要有：1、超高压开关设备：从国内情况看，550kV级的高压开关设备已经解决。但从大西北正在上的750kV的输电系统看，所有电力设备的国内供应都已解决，惟一国内不能供货的就是高压断路器。至于考虑不久将来要上马的1000kV的高压断路器，则国内供货更为严重。2．大容量发电机断路器：随着发电机容量日趋加大，保护发电机的大容量断路器无法供应，这将妨碍发电厂的灵活调动，在经济上十分不利。高压开关电器的发展趋势3、大容量的配电断路器：当前电力系统缺少开断100kA的中压配电断路器，电网中只能使用高阻抗变压器和电抗器（还要装设电容器及其附属设备），经济上、运行上均很不合理。4、高开断电流的SF6自能式断路器，可以相当地減小对操动机构的要求，采用经济合理的操动机构。5、高电压、大容量真空断路器，真空断路器结构简单，不像SF6那样有一定温室效应。但主要由于真空绝缘上的困难，相应参数的产品还未开发出来，价格也无优势可言。高压开关电器的发展趋势6、小尺寸、高可靠性的高压开关柜及环网柜，特别适用于对供电可靠性及占地面积要求极高的场合。近年来国外推出不少新结构，包括充气（SF6）柜及固体绝缘柜等。这也是当前发展的一个热门。7、小尺寸的、价廉的高压组合电器，近年来国外推出不少新结构，受到一些用户欢迎。8、新型操动机构，目前国外推出不少新型操动机构，如弹簧液压式、各种永磁式、电动机式、动作极快的电磁推力式等。近年来应用电力电子元件组成的高压断路器控制装置，动作速度快，功能多，无机械式开关可靠性高，也受到重视。高压开关电器的发展趋势9、高压断路器的在线监测和故障诊断技术，采用多种高新技术，包括传感、光电、微电子、计算机、信号处理和通信技术用以提高运行可靠性，合理延长工作寿命以及促进状态维修技术等，现国内、外正处于发展阶段，预期有重要经济前景。其具体作法是在运行的高压开关设备上安装多种传感器，包括电压、电流、温度、气体密度、压力、行程、机械振动、电磁波等传感器。通过传感器发出的信号，经过分析、信号处理，得出各种特征值，与判据或历史数据进行对比，藉以判断高压开关的各部份的状态，这样就可以侦知设备的预伏故障从而降低事故率，并可藉以实行状态维修。上述各项均可获得相当效益。高压开关电器的发展趋势考虑到电力的可靠供给对国计民生起着越来越重要的作用，此项技术应有更予期的市场。如巴西对供电部门提出，计划停电1小时，罚电费10倍；非计划停电的前5小时，每停电1小时，罚电费150倍。这样，非计划停电５小时，则免交电费达1个月之多。这就提高了各种电力设备的在线监测和故障诊断技术的实际意义。高压开关电器的发展趋势10、相控高压断路器，采用自动控制技术，使高压断路器根据不同负荷种类，在电压或电流的合适相位分闸或合闸，以减小涌流或过电压，藉以降低对绝缘的要求和增加设备工作寿命，因而具有重要的经济意义。近年来，国内、外的该项技术已有若干发展，主要用于超高电压开关设备。并已投入应用相当一段时期。国内则开发了一些相控中压开关设备，主要用于并连电容器投切等。这项技术的关键在于高压开关动作时间的稳定性，包括对周围温度，控制电源电压及开关已操作次数，或相应的对策、算法等。高压开关电器的发展趋势11、智能化电器，将若干高新技术与传统技术相结合，即将数字化的量计、控制、继电保护、事故处理，在线监测和故障诊断及通信等多种功能植入高压开关中，可以大大增加传统设备的功能，满足当前正在推广的电网自动化及变电站无人化的要求。12、固态断路器（Solidstatecircuitbreaker），采用晶闸管、等电力电子器件组成的新型断路器没有容易磨损的触头，没有动作迟缓的各种部件，动作速度以微秒计，因而具有明显的优势。现在，该项技术总的说来正处于研发阶段。高压开关电器的发展趋势其主要困难是：（1）电网是高电压及强电流领域。电力电子器件的参数近年虽不断发展，但现有电力电子器件的参数仍偏低，必需串并联使用；（2）电力电子器件及其配件包括吸能装置、控制装置和散热装置等价格昂贵；（3）长期的损耗及散热问题，使得装置庞大，运行费用过高。如一个可控电力电子器件如GTO等的导通电压降可达2V,10kV开关每相需5个元件串联，如通过电流1，000A,则损耗达10kW,三相则高达30kW之巨，从散热和电费上看都是一个严重的问题。因此当前不可能有大发展，但在某些特别需要的地方则有其特殊的意义及经济效益，如用于IT企业有高电压质量（电压陷落不超过15ms）处即是。高压开关电器的发展趋势13、故障电流限制器（FaultcurrentlimiterFCL）,总的说来，电网短路电流过大会对电网造成多方面不利的影响，如（1）影响电力系统的动态稳定，因而限制了昂贵的高压输电线路的输送能力；（2）短路电流过大造成断路器无处可买，改变电网结构及参数又会造成多方面的不合理；（3）短路电流对电网中相关各种设备都产生力（电动力）和发热方面的冲击（包括累积效应），会使各相关电力设备可靠性降低。为此，寻找合造的故障电流限制器是多年来的期望，并可有重大的经济效益。高压开关电器的发展趋势比较受到关注的是超导故障电流限制器种类很多，世界各大著名高压开关制造公司如ABB、西门子、东芝、日立等均开展这方的研究。当前美国通用公司等6家联手研制的10kV，1500A的整流式超导故障电流限制器已进行试运。现有研发的超导故障电流限制器种类极多，各有千秋。一般分析，由于技术上尚不够成熟，难于满足电网的多方面特别包括运行可靠性的要求，再加价格相当昂贵，近期批量的使用将相当困难，但其应用前景是十分诱人的，亦可在有特殊要求场所使用。谢谢大家！