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電氣技術(shù)工作述評(píng)
1.發(fā)展勢(shì)頭良好
從總的來(lái)看，根據(jù)高壓開關(guān)協(xié)會(huì)2010年統(tǒng)計(jì)資料，2010年高壓開關(guān)行業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)的局面。全年完成工業(yè)總產(chǎn)值507.23億，產(chǎn)品銷售收492.7億元，工業(yè)增加值134.76億元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額39.08億元，與上年同比增長(zhǎng)37.13%，其中高壓開關(guān)部分為21.33億元，同比增長(zhǎng)23.42%。虧損企業(yè)從2003年的12家減為2010年的9家。
2010年高壓開關(guān)行業(yè)涌現(xiàn)了一批經(jīng)濟(jì)效益有顯著提高的企業(yè)。如廈門ABB開關(guān)有限公司工業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率達(dá)到113.48萬(wàn)元/人，在行業(yè)中名列第1位，遠(yuǎn)高于行業(yè)工業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率的平均水平，極具競(jìng)爭(zhēng)力，2003年工業(yè)總產(chǎn)值為13.42億元，2004年已高達(dá)24.3億元，發(fā)展速度令人矚目。工業(yè)全員勞動(dòng)生產(chǎn)率較高的企業(yè)還有上海西門子高壓開關(guān)有限公司(58.2萬(wàn)元/人);廣州東芝白云電器設(shè)備有限公司(43.44萬(wàn)元/人);上海大華電器設(shè)備有限公司(43.34萬(wàn)元/人)等企業(yè)。
但同時(shí)也應(yīng)看到，2004年受市場(chǎng)供求關(guān)系的影響，鋼材、有色金屬和鑄鍛件等主要電工原材料大幅漲價(jià)，加上行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，造成行業(yè)整體效益的增長(zhǎng)幅度明顯低于2003年。
2010年統(tǒng)計(jì)的306個(gè)企業(yè)中，工業(yè)總產(chǎn)值(現(xiàn)行價(jià))超過(guò)億元以上者有118個(gè)，其中工業(yè)總產(chǎn)值8億元以上者有12個(gè);3億元以上者49個(gè);2億元以上者67個(gè)。全員勞動(dòng)生產(chǎn)率10萬(wàn)元/人以上者102個(gè);5萬(wàn)元/人以上者180個(gè)。
工業(yè)總產(chǎn)值中高壓開關(guān)產(chǎn)值前10名的企業(yè)依次是廈門ABB開關(guān)有發(fā)公司(24.3億元)、西安西開高壓電氣股份有限公司(17.58億元)、平高電氣集團(tuán)有限公司(11.55億元)、華儀電器集團(tuán)有限公司(11.02億元)、泰開電氣集團(tuán)有限公司(9.18億元)、寧波天安集團(tuán)股份有限公司(8.4億元)、大全集團(tuán)有限公司(8.1億元)、廣州白云電器設(shè)備有限公司(6.44億元)、新東北電氣(沈陽(yáng))高壓開關(guān)有限公司(6.42億元)、河南森源電氣股份有限公司(28602萬(wàn)元)。
工業(yè)增加值前10名的企業(yè)依次是廈門ABB開關(guān)有發(fā)公司(80003萬(wàn)元)、正泰電氣股份有限公司(56560萬(wàn)元)、大全集團(tuán)有限公司(55862萬(wàn)元)、華儀電器集團(tuán)有限公司(38986萬(wàn)元)、泰開電氣集團(tuán)有限公司(32764萬(wàn)元)、平高電氣集團(tuán)有限公司(32280萬(wàn)元)、常熟開關(guān)制造有限公司(31177萬(wàn)元)、廣州白云電器設(shè)備有限公司(30872萬(wàn)元)、西安西開高壓電氣股份有限公司(28602萬(wàn)元)、河南森源電氣股份有限公司(28602萬(wàn)元)。
同時(shí)，許多行業(yè)、地方及民營(yíng)企業(yè)投資的新企業(yè)紛紛上馬，高壓開關(guān)行業(yè)從業(yè)人數(shù)從2003年12.13萬(wàn)人增加到2010年的12.72萬(wàn)人;高壓開關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)值從2010年的231.7億元增加到2010年的312.5億元，增幅達(dá)到34.88%。
2010年高壓開關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)量有很大提高，詳見表1和表2。以下各分別論述各類產(chǎn)品的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步。
2.高壓超高壓SF6斷路器和GIS的制造實(shí)力增強(qiáng)，高壓超高壓SF6斷路器和GIS有了大幅增長(zhǎng)。
如2010年生產(chǎn)550KVSF6斷路器372臺(tái)，增長(zhǎng)409%;363KVSF6斷路器43臺(tái)，增長(zhǎng)95%;
252KVSF6斷路器2375臺(tái)，增長(zhǎng)209%;126KVSF6斷路器7444臺(tái)，增長(zhǎng)85.6%;72.5KVSF6斷路器1251臺(tái)，增長(zhǎng)60%。
2010年生產(chǎn)550KVGIS8間隔，363KVGIS19間隔，252KVGIS679間隔，126KVGIS2280間隔。與上年相比都有大幅度增長(zhǎng)。特別是126KVGIS增幅極大，上年126KVGIS產(chǎn)量為1494間隔，而2010年達(dá)到2280間隔，增幅達(dá)到34%還多;252KVGIS也從2010年的511間隔增加到679間隔，增幅達(dá)32%還多。
高壓超高壓開關(guān)設(shè)備制造廠不斷增多，現(xiàn)已有18家之多。生產(chǎn)72.5~550KVSF6斷路器產(chǎn)品的企業(yè)有：西安西開高壓電氣股份有限公司、平高電氣集團(tuán)有限公司、新東北電氣(沈陽(yáng))高壓開關(guān)有限公司、山東泰開電氣有限公司、北開電氣股份有限公司、江蘇省如高高壓電器有限公司、上海華通開關(guān)廠、瓦房店高壓開關(guān)有限公司、上海平開華明高壓開關(guān)有限公司、寧波天安(集團(tuán))股份有限公司、湖南開關(guān)有限責(zé)任公司、湖北永鼎紅旗電氣有限公司、重慶新匯源高壓開關(guān)有限公司、云南開關(guān)廠、西安西電高壓開關(guān)有限責(zé)任公司、西安高壓電器研究所電器制造廠、青島益和電氣集團(tuán)股份有限公司、正泰電氣股份有限公司、福州天宇公司等。
生產(chǎn)126~550KVGIS(氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備)的企業(yè)有：西安西開高壓電氣股份有限公司、平高電氣集團(tuán)有限公司、新東北電氣(沈陽(yáng))高壓開關(guān)有限公司、山東泰開電氣有限公司、北開電氣股份有限公司、上海西門子高壓開關(guān)有限公司、西安高壓電器研究所電器制造廠等。
高壓超高電壓SF6斷路器的技術(shù)進(jìn)步主要表現(xiàn)在如下方面：
(1)我國(guó)已掌握了126KV自能式SF6斷路器制造技術(shù)，已有十幾家廠生產(chǎn)。產(chǎn)品型號(hào)多達(dá)十幾種。
(2)在126KV自能式SF6斷路器基礎(chǔ)上，西高所與北京北開電氣公司于2010年聯(lián)合開發(fā)出LW11-252/3150-40型252KV自能式SF6斷路器。該斷路器的滅弧室采用了國(guó)際上屬于第二代自能技術(shù)的上、下觸頭在開斷時(shí)反向運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)(雙動(dòng))，在幾乎不增加操作功的情況下，使弧觸頭的剛分速度達(dá)到10m/s左右，保證了高電壓下大電流的開斷，同時(shí)可確保切容性電流無(wú)重?fù)舸?采用以上滅弧原理后，單極操作時(shí)配用更輕的彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，分閘功低于100kgm。合閘功低于200kgm。由于整機(jī)的機(jī)械受力較小，機(jī)械壽命達(dá)到了6000~10000次。其水平達(dá)到了國(guó)際同類產(chǎn)品水平。
(3)西安西開高壓電氣股份有限公司2004年完成了550KV單斷口罐式SF6斷路器產(chǎn)品的開發(fā)，并在荷蘭KEMA試驗(yàn)站及國(guó)家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心通過(guò)了全部開斷型式試驗(yàn)項(xiàng)目。其技術(shù)參數(shù)為額定電壓550KV，額定電流4000A，額定短路開斷50KA。該產(chǎn)品是我國(guó)首臺(tái)550KV單斷口罐式斷路器，使我國(guó)成為世界上為數(shù)不多的掌握該技術(shù)的國(guó)家之一，達(dá)到了世界先進(jìn)水平，并為我國(guó)進(jìn)一步研制800KV、1100KVSF6斷路器和GIS設(shè)備奠定了技術(shù)基矗
(4)西高所自行研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三相共箱型ZF口-126/T3150-40型智能化GIS。該方案斷路器三相采用直線式布置，配用彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，三工位隔離接地組合開關(guān)及機(jī)構(gòu)采用了目前最先進(jìn)的技術(shù)方案，融合了母線筒的功能。該產(chǎn)品采用了西高所自行研制的電壓傳感器和電流傳感器，可全面監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
(5)252KVSF6斷路器和GIS參數(shù)上一個(gè)新?lián)醮�，都達(dá)到252KV4000A63KA。
總之，我國(guó)550KV高壓開關(guān)設(shè)備有大的發(fā)展空間。據(jù)電力部門提供的資料，2010年電力系統(tǒng)裝備550KVSF6斷路器164臺(tái)，而2010年高壓開關(guān)行業(yè)才生產(chǎn)73臺(tái)，2010年也只有77臺(tái)(不包括外資及合資企業(yè))，缺口基本為外國(guó)產(chǎn)品所填補(bǔ)。550KVGIS的產(chǎn)量更少，2010年僅生產(chǎn)4間隔，由于國(guó)內(nèi)能力及裝備政策關(guān)系，三峽左岸39間隔550KVGIS全部被ABB公司中標(biāo)。550KVGIS反映了一個(gè)企業(yè)的綜合生產(chǎn)能力，它是附加值很高的高科技產(chǎn)品。
高壓超高壓領(lǐng)域是國(guó)內(nèi)企業(yè)提高國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率的一個(gè)重要方面。超高壓部分市場(chǎng)上升空間大，技術(shù)含量高，現(xiàn)已有引進(jìn)消化的基礎(chǔ)，需要加大研制力度，提高核心技術(shù)水平，爭(zhēng)取在斷路器、GIS和混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備產(chǎn)品方面擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。
3.特高壓開關(guān)設(shè)備需加大自主研發(fā)力度
2010年初，國(guó)家電網(wǎng)公司在2010年工作會(huì)議上提出建設(shè)“以百萬(wàn)伏級(jí)交流和80萬(wàn)伏級(jí)直流系統(tǒng)組成的特高壓國(guó)家骨干輸電網(wǎng)架”的目標(biāo)。據(jù)研究資料顯示，特高壓電網(wǎng)具有跨區(qū)域、大容量、遠(yuǎn)距離、低損耗輸電等優(yōu)點(diǎn)。以百萬(wàn)伏級(jí)交流為例，1回1000KV輸電線路可替代4~5回500KV交流線路，通過(guò)減少線路回?cái)?shù)，可節(jié)省線路走廊，而且能使輸送單位容量的價(jià)格降低。
2010年5月底，國(guó)家電網(wǎng)公司已經(jīng)啟動(dòng)了交流特高壓示范工程的初步設(shè)計(jì)工作。這項(xiàng)示范工程為1000KV交流輸變電工程，具體線路：陜北-晉東南-南陽(yáng)-荊門-武漢。荊門1000KV特高壓變電站是該示范工程的第一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目。在2年之內(nèi)，國(guó)家電網(wǎng)公司還特開工建設(shè)第二項(xiàng)交流特高壓工程，具體線路為：淮南-皖南-浙北-上海線。
由以上可見，上特高壓勢(shì)在必行，而且時(shí)間緊，任務(wù)重，這是中國(guó)電力的一次歷史性跨越，從根本上改變了中國(guó)電網(wǎng)格局。特高壓，打造中國(guó)電網(wǎng)新格局。
特高壓為高壓開關(guān)行業(yè)帶來(lái)難得的發(fā)展機(jī)遇和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。且慢說(shuō)特高壓。就是超高壓，我國(guó)市場(chǎng)多為國(guó)外企業(yè)或合資企業(yè)占領(lǐng)，如長(zhǎng)江三峽550KVGIS工程和800KVGIS示范工程，都被國(guó)外產(chǎn)品中標(biāo)。而550KVGIS和800KVGIS價(jià)格昂貴，國(guó)外公司往往開出“天價(jià)”。一但國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)，則價(jià)格很快回落。
以市場(chǎng)換技術(shù)，寄希望于利用重點(diǎn)工程加快核心技術(shù)的二次開發(fā)，盡快掌握世界一流的研發(fā)技術(shù)，目前看來(lái)只是一廂情愿的美好愿望。事實(shí)證明，采用所謂以“市場(chǎng)換技術(shù)”的模式局限性越來(lái)越大，國(guó)外公司技術(shù)壟斷的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。因此，我們必須發(fā)揮行業(yè)優(yōu)勢(shì)，依靠自已的創(chuàng)新能力，研發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。
從技術(shù)上講，我國(guó)已自主研發(fā)出550KV單斷口罐式SF6斷路器，這就為研發(fā)1100KV特高壓開關(guān)設(shè)備打下了良好的基矗在世界上，當(dāng)初日本先開發(fā)出550單斷口SF6斷路器，然后開發(fā)出1100KV雙斷口GIS。因此，我國(guó)在自主開發(fā)的550KV和800KV工程基礎(chǔ)上，完全有能力開發(fā)1100KV特高壓開關(guān)設(shè)備。
在開發(fā)特高壓(百萬(wàn)伏級(jí))開關(guān)設(shè)備方面，在時(shí)間緊任務(wù)急的情況下，可采取如下兩途徑實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化：其一，采用技資結(jié)合的方式，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行合作生產(chǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化;其二，采取以自主研發(fā)為主，積極進(jìn)行國(guó)際合作的方式，以實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)伏級(jí)開關(guān)設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。
目前西開電氣在自主研發(fā)出550KV50KA單斷口SF6罐式斷路器的基礎(chǔ)上，800KV罐式SF6斷路器正在研制中，1100KV罐式斷路器已進(jìn)入開***證階段。
新沈高與韓國(guó)曉星公司合作已為我國(guó)750KV輸電示范線路官亭變電站和蘭州東變電站分別提供了800KVGIS。這就為沈高公司研制1100KVGIS奠定了基矗
新沈高公司將采取技貿(mào)結(jié)合，引進(jìn)技術(shù)的方式，合作制造與自行開發(fā)相結(jié)合，以掌握核心技術(shù)，逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。
4.混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備在升溫
高壓開關(guān)設(shè)備一般為空氣絕緣開關(guān)設(shè)備(AIS)、氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)。20世紀(jì)末世界上出現(xiàn)了另一種開關(guān)設(shè)備，即混合絕緣技術(shù)開關(guān)設(shè)備(MIS)。包括ABB的PASS型、三菱的MITS型、東芝的GID型、西門子的HIS型、Alstom的GIM型等。它們是空氣絕緣或/和氣體絕緣組合的緊湊型開關(guān)設(shè)備。其優(yōu)勢(shì)是，它比AIS大大節(jié)省了占地面積，而比GIS卻大大節(jié)省了費(fèi)用。歐洲當(dāng)時(shí)處于20世紀(jì)50年代和60年代老電站的改造時(shí)期。用此設(shè)備可節(jié)約費(fèi)用和減少占地面積。
在這三種解決方案中，AIS以優(yōu)化投資成本為特征，GIS以最不的空間需求為特征，MTS則以可靠性極高的單線布置為特征。
在2004年國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議上，對(duì)MTS的優(yōu)勢(shì)予以肯定。這種設(shè)備在降低費(fèi)用的同時(shí)，帶來(lái)極為靈活的解決方案。它減少了使用的元件數(shù)量，同時(shí)提高了可靠性。由于它使用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，可以在故障情況下，能以極短的時(shí)間恢復(fù)運(yùn)行(要求<6H)。它的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是安裝時(shí)間最短。在故障情況下，可以使用移開式開關(guān)設(shè)備(移動(dòng)車)，在4H-6H內(nèi)消除故障。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已投入的500KV變電站約224座，其中采用550KVGIS的變電站僅7座。其根本原因是550KVGIS的價(jià)格昂貴，投資太大。2010年我國(guó)500KVIIV變電站開始選用550KVMTS設(shè)備。如2010年南方電網(wǎng)公司在6座變電站選用MTS設(shè)備，2010年國(guó)家電網(wǎng)公司在3座500KV變電站選用了MTS設(shè)備，近期又有4座500KV變電站采用了MTS設(shè)備。
進(jìn)入我國(guó)500KV變電站的MTS設(shè)備有日本三菱的MTS型，東芝平高的GID型及西開高壓電氣的ZHW型。
這些550KVMTS設(shè)備的主要參數(shù)為：額定電壓550KV，額定電流4000A(三菱，平高東芝)，3150(西開);額定短路開斷電流63KA(三菱，平高東芝);50KA(西開);基準(zhǔn)雷電沖擊絕緣水平(BIL)1675KV。550KV斷路器特點(diǎn)為：
三菱單斷口，恒高壓液壓機(jī)構(gòu);平高東芝雙斷口(復(fù)合滅弧)，液壓機(jī)構(gòu);西開雙斷口，液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。
電流互感器型式為：
常規(guī)電磁式(三菱，西開)，內(nèi)置式;常規(guī)電磁式，外置式(平高東芝)。
平高電氣公司最新自主研發(fā)出ZHW1-252/3150-50烈混合技術(shù)開關(guān)設(shè)備(MTS)。該產(chǎn)品由斷路器、母線側(cè)組合式隔離/接地開關(guān)、出線側(cè)組合式隔離/接地開關(guān)、電流互感器、進(jìn)出線套管等5部分組成。母線側(cè)采用五工位組合式隔離/接地開關(guān);出線側(cè)采用三工位組合式隔離/接地開關(guān)，能滿足開合電容電流2A、電感電流0.5A，母線轉(zhuǎn)移電流1600A的要求。該產(chǎn)品額定電壓252KV，額定電流3150A，額定短路開斷電流50KA，機(jī)械耐久性3000次。
由以上可見，上世紀(jì)90年代后期世界上出現(xiàn)了MTS設(shè)備，而且各大制造公司都有自己的MTS產(chǎn)品，現(xiàn)國(guó)內(nèi)用戶已越來(lái)越多采用這種設(shè)備。國(guó)內(nèi)也雖有MTS設(shè)備，但還得加大研發(fā)力度，以自主研發(fā)的更多MTS產(chǎn)品，滿足電力市場(chǎng)的需求。
5.高壓隔離開關(guān)的完善改進(jìn)有成效
40.5~550KV高壓隔離開關(guān)產(chǎn)量有較大幅度增長(zhǎng)。如以2010年產(chǎn)量為例，2010年生產(chǎn)550KV級(jí)高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品470組(427組)，363KV級(jí)產(chǎn)品248組(131組)，252級(jí)產(chǎn)品7723組(6932組)，126KV級(jí)產(chǎn)品17554組(14796組)，72.5KV級(jí)產(chǎn)品2612組(2292組)，40.5KV級(jí)產(chǎn)品23329組(19826組)。括弧內(nèi)給出2010年產(chǎn)量，以資比較。
高壓隔離開關(guān)技術(shù)有了很大進(jìn)步，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是自主研發(fā)出800KV隔離開關(guān);另一方面是現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行完善改型，更好地滿足運(yùn)行要求。
平高電氣公司2004年自主研發(fā)設(shè)計(jì)的GW27800型隔離開關(guān)和JW8800型接地開關(guān)在荷蘭KEMA試驗(yàn)站和國(guó)內(nèi)試驗(yàn)站通過(guò)各項(xiàng)型式試驗(yàn)。西安西電高壓開關(guān)公司也完成了800KV隔離開關(guān)的試制工作。
平高電氣有限公司的GW27800(W)型隔離開關(guān)在合閘過(guò)程中采用先進(jìn)水平旋轉(zhuǎn)后自轉(zhuǎn)的動(dòng)作特性，操作力小，電接觸結(jié)構(gòu)合理。當(dāng)發(fā)生短路電流時(shí)，觸指更緊密地夾緊動(dòng)觸頭，使運(yùn)行穩(wěn)定可靠。該產(chǎn)品為額定電壓800KV，額定電流4000A，機(jī)械壽命2000次。
近年來(lái)高壓隔離開關(guān)在電網(wǎng)中故障頻發(fā)，究其原因，有制造和運(yùn)行兩方面。制造部門對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、選材、加工工藝、組裝調(diào)試及質(zhì)量控制，未能給予足夠重視，造成產(chǎn)品質(zhì)量和性能難以保證。而運(yùn)行部門又忽略了對(duì)隔離開關(guān)的管理。高壓隔離開關(guān)實(shí)際上處于“不壞不修，壞了再修，修了還壞”的狀況，沒(méi)有統(tǒng)一法定的檢修規(guī)程。
高壓隔離開關(guān)在運(yùn)行中反映出的問(wèn)題主要是多年來(lái)存在的四大問(wèn)題：即瓷瓶斷裂，操作失靈，導(dǎo)電同路過(guò)熱和銹蝕。
根據(jù)國(guó)家電力公司發(fā)輸電運(yùn)營(yíng)部“關(guān)于開展高壓隔離開關(guān)完善化工作”的通知要求，各大制造公司積極行動(dòng)起來(lái)，對(duì)其產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、材料選用等方面進(jìn)行了完善改型工作，提高了高壓隔離開關(guān)性能和可靠性。
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