电科院材料1-气体绝缘金属开关设备技术发展、设备选型

中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP12004-12-141气体绝缘金属开关设备技术发展、设备选型与故障分析宋杲中国电力科学研究院中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP2主要内容前言GIS装用基本情况GIS设备发展现状及趋势几起典型的GIS设备故障与设备性能密切相关的几个问题中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP3第一部分前言中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP4变电站设备分类：AIS（AirInsulatedSwitchgear）GIS（GasInsulatedSwitchgear）HGIS（HybridGasInsulatedSwitchgear）第一部分前言高压开关设备气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)断路器成套设备防误闭锁装置开关柜箱式变电站分段器重合器熔断器接触器负荷开关隔离开关和接地开关中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP51.1标准结构1）国家标准管理委员会（SAC）仅批准和发布国家和地方标准；2）中国的高压开关行业没有地方标准；3）与高压开关设备相关的行业标准有：DL、JB、TB高高高高高高高高国家标准GB行业标准DL、JB地方标准DB企业标准QB第一部分前言中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP6•1.2国家标准体系基础标准GB2900.20GB/T11022开关设备高压熔断器高高高高高高高高高高高高高GB1984GB11640GB14808GB16926GB3804GB1985GB4473GB13540GB4474GB3309GB2706GB763GB7674GB3906GB15166.5GB15166.3GB15166.2高高高高第一部分前言中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP7•1.3电力行业标准体系基础标准DL/T593DL/T615开关设备高压熔断器高高高高高高高高高高高高高DL402DL813DL537DL791DL403DL486DL690DL596DL618DL506DL555DL617DL404DL640高高高高DL844第一部分前言中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP8第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP9一、装用情况截至2007年底，各电压等级变电站数量见表1，敞开式断路器和GIS设备（断路器间隔）的装用情况见表2。装用量（座）500kV330kV220kV110kV66kV2006年20875194661298842007年2528121626715924增长率％21.28.011.19.64.5表1变电站在运情况第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP10表2敞开式断路器及GIS设备装用情况CB:台GIS：间隔装用量550kV363kV252kV126kV72.5kV合计CBGISCBGISCBGISCBGISCBGISCBGIS2004年1271444281911505559290523764－－4225643862005年168258625281210485729301440957973744950957262006年20771577044614502128934781524261354475819971812007年239127774375152482043359586974621857260558994105-06增长率％23.5170.712.664.319.850.418.718.95.819.517.625.406-07增长率％15.176.45.563.05.158.53.433.01.428.04.138.405-07增长率％19.2118.59.063.712.254.410.825.83.623.710.631.8第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP11敞开式断路器及GIS设备装用情况495095819960558718157269941100003000050000700009000020042005200620072008300050007000900011000断路器GIS第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP12二、装用情况趋势分析开关设备近三年增长率基本保持在10%以上；GIS装用量大幅增长，均在20％以上；550kV、363kV和252kV分别达到118.5％、63.7％和54.4％；同比，GIS的增长率远远超过了敞开式断路器。2006－2007年各电压等级变电站增长率依次为：500kV＞220kV＞110kV＞330kV＞66kV;2004－2007年，敞开式断路器各电压等级装用量的年平均增长率依次为：550kV＞252kV＞126kV＞363kV＞72.5kV;2004－2007年，组合电器依次为：550kV＞363kV＞252kV＞126kV＞72.5kV。第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP13金额（亿元）断路器组合电器隔离和接地开关合计2006年12634522007年1949977合计315543129增长率％58.3716.7－73.548.1表3近两年招标采购数量据统计，2006年集中招标采购主设备和材料总价值200亿元，其中开关设备共52亿元，占集中招标的总数四分之一多。2007年集中招标采购主设备和材料总价值438亿元，其中开关设备共77亿元，占集中招标的总数六分之一多。第二部分GIS装用基本情况中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP14第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP15一、发展整体情况电力市场的发展在某种程度上代表着当今高压开关市场的需求动向。我国是输配电设备需求增长速度最快的市场之一，现已成为国际第二大市场。高压开关设备制造业的发展是与我国电力工业的持续高速发展分不开的。近20年来伴随着我国经济的高速增长，我国高压输变电设备制造业连续保持了快速增长的良好态势，主要技术经济指标大幅攀升，在生产规模扩大的同时，产业结构调整、产品技术创新、质量和管理水平的提高等方面都取得了显著的成效。呈现“较快增长、较高效率、较好效益”，并留有较大后劲的良好态势。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP16企业生产经营向集团化和规模化发展，涌现出一批生产达到相当规模、具有较强市场竞争力的重点企业。目前，已有数百家企业通过ISO9001质量管理体系认证，产品总体质量逐步提高。我国三个主要高压电器产品检测试验室的试验检测技术都有长足的进展，试验检测技术水平和检测能力不断增强。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP17预计未来几年，我国每年新增装机容量将在5000万千瓦。发电设备发展快速，输配电设备的需求自然会跟上。可以预见，输变电设备制造业重要组成部分的高压开关设备制造业必将迎来一个前景广阔的市场发展时期。西电东送、南北互供、跨区域联网、城乡电网改造等工程的建设，带动了我国输配电设备行业的快速发展。未来几年，高压开关设备制造业将有一个持续、稳定的发展时期，这不仅是难得的发展机遇，也是严峻的考验，制造业必须不断地进行技术创新，推出新品，才能满足市场日益增长的需求。随着电力工业的快速发展，带动了高压开关行业的快速发展，但也存在着不利发展的诸多制约因素。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP18技术创新能力不够，自主品牌的知名产品甚少。近年来，虽然新产品和新技术的鉴定成果很多，但属于技术含量高、具有重大技术创新或实现突破的项目不多；基础技术研究不够；多数产品属于外来品的仿制与二次开发成果，真正属于自行首次开发、具有我国知识产权的知名品牌和专利技术的甚少。产品质量把关不严，部分企业质量意识不强，产品质量尚存在隐患。有些企业在新品开发中追求急功近利；市场上以次充好的现象仍然存在；有的配套件及材质质量不过关，导致产品运行中质量事故时有发生。行业整体优势未能充分发挥，产品智能化水平低，企业形成系列化、规模化生产的不多，尤其是高技术复合型人才缺乏以及科技资金投入不足等。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP19二、GIS设备设计理念GIS设备在上世纪50年代欧洲和日本就开始了相关研究工作，并研发出相应产品。我国八十年代中后期开始使用GIS设备，第一套应用在广东江门500kV变电站，由ABB公司制造生产。第一套国内自主生产的GIS设备由沈阳高压开关厂生产，1992年应用在东北电网500kV辽阳站，已于2007年彻底退役。国内GIS设计制造技术主要为引进吸收消化国外先进技术理念，进而开始自主开发的过程。主要设计理念体现在以下几个方面：1.城市电网高速发展的需求；2.环境居民协调发展的要求；3.设备安全可靠运行的要求；4.检修维护的需求；5.延伸至户外设备的需求。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP20三、GIS设备生产状况生产GIS的国内合资企业主要有：河南平高东芝高压开关有限公司、苏州阿海珐高压电器开关有限公司、西门子（杭州）高压开关有限公司、保定三菱电机天威输变电设备有限公司、山东鲁能恩翼帕瓦电机有限公司、上海中发依帕超高压电器有限公司、现代重工（中国）电气有限公司。生产GIS的国内企业主要有：新东北电气（沈阳）高压开关有限公司、西安西开高压电气股份有限公司、河南平高电气有限责任公司、泰开电气集团有限公司、西安高压电器研究所电器制造厂等。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP21四、我国高压SF6断路器及GIS的技术进步要点1.我国生产企业已掌握了SF6断路器自能式灭弧技术和动、静触头开断时反向运动的双动灭弧室结构等最新技术；在操动机构方面也已完全掌握了液压机构、弹簧机构和气动机构的技术，达到了国际水平。2.目前国内西安西开高压电气股份有限公司和河南平高电气有限责任公司分别完成了550kV单断口罐式SF6断路器产品的开发及全部型式试验，其技术参数为额定电压550kV，额定电流4000A，额定短路开断50kA。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，为进一步研制1100kVSF6断路器和GIS设备奠定了技术基础。第三部分GIS设备发展现状及趋势中国电力科学研究院CHINAELECTRICPOWERRESEARCHINSTITUTEP223.在特高压方面：河南平高电气有限责任公司、西安西开高压电气股份有限公司、新东北电气（沈阳）高压开关有限公司已自主研发了800kV双断口罐式SF6断路器并通过了全部的型式试验；并开始了1100kV双断口SF6断路器的研制。三