中国中开关行业之贵阳电力变压器的发展述评

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最先进的技术方案，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以最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最短。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产品及最新的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，最近有新品问世，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。这些产品采用当代最新的开关柜技术。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。其最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，最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，尤以中国电力发展最快。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。