第一节 产品技术发展现状
近期以来,交、直流特高压项目陆续开工,“市场倒逼技术”的紧迫形势,进一步催生高压开关 行业 诸多新技术。高压交流隔离开关设备的研制明显加速,并实现从超高压向特高压的跨越。 行业 发展总体形势趋好,但进一步提高研发能力,降低产品成本,仍值得业界重点关注。
1、起点高连创两项第一
我国超高压、特高压交流隔离开关设备的研制路线,堪称为自主创新发展输变电设备、大力提升产品档次水平的缩影。
自20世纪60年代及70年代末国产363千伏、550千伏超高压隔离开关问世,历经40年创新发展,如今已成功跨入特高压时期,正向世界电力科技高峰迈进。
第一条330千伏输电线路全部采用国产设备。为解决刘家峡大型水电站电力送出问题,西安高压开关厂和沈阳高压开关厂承担了我国第一条330千伏输电线路开关设备的研制任务,首次成功推出国产GW7-330/1500型三柱式隔离开关。该等级输电线路虽是首次建设,但却全部使用国产设备并获得成功。
与此同时,为适应刘家峡水电站对设备体积小、占地面积省的特殊需要,还首创了ZH1-330型敞开式组合电器,从而使电站布局紧凑、节省造价。值得一提的是,这种结构形式在世界上是绝无仅有的,已成为独具中国特色的新品种。
第一代国产550千伏隔离开关突破国外技术垄断。长期以来,我国高压开关设备的生产只能依赖进口,而第一代国产550千伏隔离开关的研制打破了国外技术垄断,取得技术新突破。
数据表明,在我国兴建的第一条500千伏输电线路--锦辽试验线段中,沈高成功研制GW6-550型剪刀式隔离开关和JW2-550型接地开关,西开成功研制GW7-550型三柱式隔离开关。这批产品数量虽然很少,仅20余组,但却具有重要意义,开创了我国自主设计独立制造550千伏隔离开关设备的先河。
该产品的研制立足自主创新,攻克了铝合金导体设计制造、绝缘试验、无线电干扰试验及开合小电容电流试验等诸多技术难题,为 行业 今后发展积累了宝贵经验。
2、进展快“三高”企业独具技术优势
三峡工程和西电东送等超高压直流输电工程的建设,有力地促进了输变电设备的开发研制,并已开创良好局面。为进一步提高市场竞争力, 行业 骨干企业进一步加速产品升级换代,不断推出新成果。
平高在巩固GW16/17-550型市场占有率的基础上,开发完成了具有自主知识产权的GW27-550型隔离开关和JW8-550型接地开关,同时参照国外先进结构,开发出GW28-550、GW29-550型新产品。
沈高将GW6-550型产品改进为GW6A-550型,保留双导电闸刀和触头钳夹范围大的特点,进一步优化机械传动系统,提高了可靠性和防腐性能;将GW12-550型改进为GW12A-550型,GW6A、GW12A产品均具有自主知识产权。
一个时期以来,沈高、西开、平高3个厂家致力于新产品的研制开发和改进,并较好满足了市场需求。与此同时,长沙高压开关有限公司加大自主创新,2002年成功完成GW16A-550、GW17A-550型隔离开关及JW5A-550、JW6A-550型接地开关的研制,2003年又研制成功GW35-363、550型及GW36-363、550型隔离开关,步入具有技术优势超高压隔离开关制造商的行列。
第二节 产品工艺特点或流程
高压电器按其功能可分为,开关电器(主要有高压断路器、高压隔离开关、高压熔断器、高压负荷开关和接地短路器)、限制电器(包括电抗器、避雷器)、和变换电器(又称互感器)。“十一五”及以后的一段时期,以大煤电、大水电、大核电和特高压为代表的电力工业建设的更加持续、快速地发展,电力、电网建设以及输变电技术的发展对高压电器,尤其是其中高压开关设备的技术性能、运行可靠性和产品质量的要求也越来越高。
由于一、二次配电直接面向用户,将电能分配给用户使用,因此其设备数量多,市场容量大,其市场容量(价值)占到整个电网设备的50%以上,而二次配电设备市场容量又高于一次配电设备,因此二次配电设备市场需求及变化更值得我们关注。
二次配电开关设备中,负荷开关、接触器、限流熔断器的使用数量近几年发展特别快,总数已大于断路器。负荷开关柜、接触器柜数量正在接近断路器柜,箱式变电站使用数量已显著上升,占到30%的末端变电站总数。
负荷开关柜中,sf6负荷开关(尤其是三工位的)使用量日益增大,这值得我们关注。并且,充气负荷开关柜(c-gis)数量已占30%,可满足抵御苛酷环境,降低箱变尺寸、重量,转入地下及减少维护工作量要求。在这方面进口设备已占有较大比重。
风电的带动,近年40.5kv风电箱变增长异常迅速,未来大容量排灌的需要,40.5kv/0.4kv二次配电箱变也有巨大市场潜力。这对 行业 加大新产品开发力度和完善化工作提出更高要求。
第三节 国内外技术未来发展趋势 分析
1、组合化、成套化
为满足尺寸小、占地少、高性能、高可靠性需要,出现了各种各样的组合电器和成套电器。除了开关柜、FC柜、多层柜外,出现了负荷开关——熔断器组合电器、高压接触器——熔断器组合电器(用于FC柜)、负荷开关、跌落熔断器和避雷器组合,以及避雷器、隔离开关、电压和电流互感器等各种组合,并已发展到高级型式的组合成套装置,如充气柜(C——GIS)、全封闭组合电器(GIS),以及全变电站组合如预装式变电站(含变压器和高低压电器的箱变)。
2、大容量、高参数
由于现代生活用电量迅速增长,工农业用电量提高,高电压大容量电网形成,要求高压电器容量及各种参数迅速提升。目前主力输配电设备额定电流已由1000A提高到2500A至4000A,短路电流已由16~20kA提高到31.5~50kA,甚至更高。550kV断路器单极断口数已由4个减少到2个,单断口正在加紧研制中。如果我国的主力输配电电压不能迅速提升,那么,我国电网对高压电器大容量、高参数的要求趋势不会降温(更高输电电压出现可以解开下属配电电压一些环网,以降低这些电网的短路电流)。
3、机电一体化(智能化)
由于计算机、传感器技术发展及电网自动化的提高,对高压电器智能化功能的需求更为迫切。强电设备与先进弱电技术结合可以显著扩展高压电器功能,为电网自动化、远动化、在线检测提供更好的条件。体积大、重量重、功能单一的传统电磁式继电保护装置、电工仪表、控制装置将为多功能的计算机、传感器所取代。
4、少、免维护产品
随着高压电器产品大量采用SF6和真空等优良绝缘介质和灭弧介质,以及建立在先进高科技(如CAM等)基础上的生产工艺实施,产品的检修周期可以延长到10年,甚至产品终身免维护检修。而且随着电子、信息技术发展,在线检测技术走向实用化,使用部门有条件实现由故障检修到状态检修的转化。运行维护也将实行“少人、高效、安全、可靠”。今后十几年是由少、免维护产品有较大发展的时期,并将逐步在电力系统中占有一定地位。
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