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中国中开关行业之贵阳电力变压器的发展述评

作者:贵阳电力变压器厂  发布日期:2019-12-11  

17-5-15 1.发展势头良好  

  从总的来看,根据开关协会05年统计资料,04年开关行业发展势头良好,出现了快速增长的局面。全年完成工业总产值507.23亿,产品销售收492.7亿元,工业增加值134.76亿元,实现利润总额39.08亿元,与上年同比增长37.13%,其中开关部分为21.33亿元,同比增长23.42%。亏损企业从03年的12家减为04年的9家。


  04年开关行业涌现了一批经济效益有显著提高的企业。如厦门ABB开关有限公司工业全员劳动生产率达到113.48万元/人,在行业中名列第1位,远高于行业工业全员劳动生产率的平均水平,极具竞争力,03年工业总产值为13.42亿元,04年已高达24.3亿元,发展速度令人瞩目。


  但同时也应看到,04年受市场供求关系的影响,钢材、有色金属和铸锻件等主要电工原材料大幅涨价,加上行业市场竞争激烈,造成行业整体效益的增长幅度明显低于03年。
  04年统计的306个企业中,工业总产值(现行价)超过亿元以上者有118个,其中工业总产值8亿元以上者有12个;3亿元以上者49个;2亿元以上者67个。全员劳动生产率10万元/人以上者102个;5万元/人以上者180个。  
  同时,许多行业、地方及民营企业投资的新企业纷纷上马,开关行业从业人数从03年12.13万人增加到04年的12.72万人;开关产品产值从03年的231.7亿元增加到04年的312.5亿元,增幅达到34.88%。   
  2.超SF6断路器和GIS的制造实力增强,超SF6断路器和GIS有了大幅增长。  
  如04年生产550KV SF6断路器372台,增长409%;363KV SF6断路器43台,增长95%;252KV SF6断路器2375台,增长9%;126KV SF6断路器7444台,增长85.6%;72.5KV SF6断路器1251台,增长60%。04年生产550KV GIS 8间隔,363KV GIS19间隔,252KV GIS679间隔,126KV GIS80间隔。与上年相比都有大幅度增长。特别是126KV GIS增幅极大,上年126KV GIS产量为1494间隔,而04年达到80间隔,增幅达到34%还多;252KV GIS也从03年的511间隔增加到679间隔,增幅达32%还多。  
  超开关设备制造厂不断增多,现已有18家之多。
  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,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0 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)04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)中国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***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开关设备有大的发展空间。据电力部门提供的资料,03年电力系统装备550KVSF6断路器164台,而03年开关行业才生产73台,04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,03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。  
  超领域是国内企业提高国内市场占有率的一个重要方面。超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. 特开关设备需加大自主研发力度   
  05年初,国家电网公司在05年工作会议上提出建设“以百万伏级交流和80万伏级直流系统组成的特国家骨干输电网架”的目标。据研究资料显示,特电网具有跨区域、大容量、远距离、低损耗输电等优点。以百万伏级交流为例,1回1000KV输电线路可替代4~5回500KV交流线路,通过减少线路回数,可节省线路走廊,而且能使输送单位容量的价格降低。  
  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特开关设备。  
  在开发特(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。
  4.混合技术开关设备在升温   
  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)。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)。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***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04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***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4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。
550KV断路器特点为:   
  三菱单断口,液压机构;西开双断口,液压弹簧操动机构。   
  电流互感器型式为:   
  常规电磁式,内置式;常规电磁式,外置式。
  由以上可见,上世纪90年代后期世界上出现了MTS设备,而且各大制造公司都有自己的MTS产品,现国内用户已越来越多采用这种设备。国内也虽有MTS设备,但还得加大研发力度,以自主研发的更多MTS产品,满足电力市场的需求。   
  5.隔离开关的完善改进有成效   
  40.5~550KV隔离开关产量有较大幅度增长。如以03年和04年产量为例,04年生产550KV级隔离开关产品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22组(92组),40.5KV级产品23329组(19826组)。括弧内给出03年产量,以资比较。   
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。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。  
  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,提高了隔离开关性能和可靠性。  
  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04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.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。在12KV真空断路器中,04年产量超过4000台的企业有16家,产量上万台的企业3家。这里特别要提的是厦门ABB开关公司。04年的产量在4000台以上的企业有厦门ABB开关有限公司、华仪电器集团有限公司、常州森源开关有限公司、正泰电气股份有限公司、陕西宝光集团有限公司电器设备厂、河南森源电气股份有限公司、天水长城开关厂、安徽鑫龙电器股份有限公司、广州白云电器设备有限公司、北京华东森源电气有限责任公司、宁波耐吉科技股份有限公司、锦州锦开电器集团有限责任公司、日升电器有限公司、陕开电器有限责任公司、上海德力西集团有限公司、镇江市诚翔电器有限责任公司。   
真空断路器技术的进步主要表现如下:   
  (1)真空断路器向方面发展了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15KV1KV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***新的EVMI产品。ABB公司固封极柱的产量呈跃升势态,03年的产量为6万只,而04年就跃升到10万只。03年和04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。   
  固封极柱有以下两个优势:一是模块化设计,结构简单,可拆卸零件少,可靠性高。二是极高的绝缘杆能力。它将表面绝缘变成体积绝缘,相比空气绝缘,减少了环境的影响,大大提高了绝缘强度。它可使断路器尺寸缩小,有利于开关柜小型化。   
  (4)真空灭弧室向小型化方向发展,表现在真空灭弧室管径不断缩小,如宇光公司将12KV31.5KA真空灭弧室的管径缩小到88MM,锦州华光自主研发出U系列小型化陶瓷灭弧室,将管径在12KV31.5KA下缩小至85MM。真空灭弧室管径的缩小,又有利于断路器和开关柜小型化。  
  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。  
  真空灭弧室都采用了不锈钢波纹管。以前常用的不锈钢牌号为1CR18NI9TI,现常用的牌号为0CR18NI9(或304L)。1CR18NI9TI不锈钢含碳量较高,为0.1%左右。这些碳在常温下过饱和地固溶在奥氏体中。当1CR18NI9TI不锈钢被加热至550800℃时过饱和的碳以铬的碳化物的形式在晶界上析出。晶界上的铬的碳化物很容易和酸反应造成点腐蚀和晶间腐蚀。而铬的碳化物析出温度正好包含了真空灭弧室的钎焊温度,因而灭弧室的钎焊就会造成1CR18NI9TI不锈钢铬的碳化物析出。这很容易导致在使用过程中真空灭弧室漏气。而0C18NI9或304L不锈钢的含碳量低于0.03%,这时碳的含量接近于碳在奥氏体中溶解度,因而加热不会引起铬的碳化物析出,从而可免除晶间腐蚀和点腐蚀。这就大大地减少了漏气的可能性。  
  波纹管的制造工艺大体有两种:一是用冷拔薄壁不锈钢直接液压成形制成波纹管(无缝波纹管);二是用不锈薄板先用微弧焊接成薄壁管坯,然后经液压成形制成波纹管(直焊波纹管)。我国现在既能生产无缝波纹管,也能生产直焊波纹管,均可保证10000次机械寿命。  
  用铜一陶瓷封接取代可伐一陶瓷封接,可大大减少了慢性漏气率。可伐容易热处理造成晶粒>变粗,冲压加工容易引起微小的裂纹,同时焊料容易渗入可伐的晶界中,渗入晶界的焊料可能将晶界涨开,造成慢性漏气。而铜不会有类似现象,因而铜一陶瓷封接的灭弧室杜绝了慢性漏气,大幅度提高了真空灭弧室的可能性。  
  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04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09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03年仅11家,这17家企业已形成规模。
   在空气绝缘开关柜方面,***近有新品问世,生产厂家增多。如西高所研发的KYN及KYN(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多家转让生产。这些产品采用当代***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***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  
  04年生产12KV负荷开关107331台,较03年的92171台增长约14%。04年生产40.5KV负荷开关747台,较03年的119台,约为其6.27倍。   
  04年生产12KV环网柜58892间隔,产量在500间隔以上的企业有30个,共生产12KV环网柜45405间隔,占其总产量的77%。  
  04年生产12KV环网柜1000间隔以上的企业有12家。
  由以上可见,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“国家电器质量监督检验中心04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,***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   
  世界电力和中国电力都在不断发展,尤以中国电力发展***快。在04年举行的国际大电网会议上,国际能源机构执行主席C.MANDIL作了题为“电力市场改革和挑战一电力输送的核心作用”的讲话。根据他提供的电力市场今后投资情况的信息,01~30年间全球电力投资将达98410亿美元,其中发电为45190亿美元,输电为15680亿美元,配电为37550亿美元。     我国进入“十五”后期到10年,电力事业将进入一个新的发展期,到04年底我国电力装机容量已达到4.4亿KW,05年将达到5亿KW。10年将超过6亿KW,年将达到10亿KW。从04年到年间,我国电力将翻一番。  
  我国电力工业的大发展,为开关行业带来难得的发展机遇,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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