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電力開關設備未來的發(fā)展與進步 
(發(fā)布日期:2008-3-6 13:10:17) 來源:工業(yè)電器新聞網
 

   1 世界電力工業(yè)與電力設備的展望 
  根據EIA發(fā)布的《國際能源展望2006》預測,從現在到2030年,全球電力工業(yè)的投資約需10萬億元左右。未來25年世界用電需求劇增,其中發(fā)展中國家占主要部分,2030年全世界的用電量將是2003年的兩倍。其中經濟合作與發(fā)展組織國家將占全世界總增長量的29%,非經濟合作與發(fā)展組織國家占71%,全球用電量將從2003年的14781TWh增長到2015年的21690TWh和2030年的31016TWh。全世界發(fā)電裝機容量將從2003年的37100TW增長到2030年的63690TW,年均增長2%。到2010年中國發(fā)電裝機容量將達到818GW,到2020年中國發(fā)電機裝機容量將達到1186GW,從而超過美國,躍居世界第一。 
  有資料顯示,全球電力設備行業(yè)2005年總的市場規(guī)模大約是558.78億美元,過去幾年平均增長速度為4%~5%,其中歐洲市場基本是零增長,主要依靠亞太市場拉動,中國近年的增長速度達35%。2005年中國電網建設創(chuàng)造了約80億美元的市場需求,約占全球14%的市場份額。我國成為目前世界電網建設最快的國家,這極有利于輸變電裝備業(yè)的快速發(fā)展。 
  2 我國電力工業(yè)快速平穩(wěn)增長 
  根據“十一五”規(guī)劃,電力工業(yè)預計新增裝機容量近250GW,發(fā)電方面投資10000億元,電網投資規(guī)模將達到12000億元。截至2006年底,我國發(fā)電裝機容量達到620GW,同比增長20.3%,其中水電達128.57GW,約占總容量的20.67%,火電達484.05GW,約占總容量77.22%。 
  2006年,我國發(fā)電量達到2824.8TWh,增長14%,其中城鄉(xiāng)居民生活用電量為324TWh,增長14.7%。預計“十一五”末,我國發(fā)電裝機容量將接近800GW,屆時,水電、核電、清潔煤發(fā)電和新能源發(fā)電等清潔電力比重將超過35%。 
  3 高壓開關行業(yè)呈現快速增長的態(tài)勢 
  在電網中,高壓開關設備起控制和保護作用,隨著高壓開關設備的關合,強大的電力源不斷地流向千萬個用戶,而當線路發(fā)生故障(如短路)時,開關能當機立斷,能在數十秒內切除故障,保障線路及重大設備的安全。因此,高壓開關設備對線路的安全運行至為重要。電網的大發(fā)展必然促進開關設備的大發(fā)展,開關設備必將有更大的市場和發(fā)展空間。 
  根據高壓開關行業(yè)協會2006年的統計資料,2005年高壓開關行業(yè)呈現出了快速增長的態(tài)勢,主要表現在行業(yè)主要經濟指標大幅攀升,生產企業(yè)規(guī)模擴大,技術不斷進步,生產管理水平有了進一步提高。根據對2005年高壓開關行業(yè)主要生產企業(yè)的統計資料,全年完成了工業(yè)總產值660.37億元。 
  我國電力工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展,為高壓開關制造業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間,這從各類型高壓開關產品產量逐年增長上可明顯看出。根據高壓開關行業(yè)協會統計數據表明,2005年相比2004年各類高壓開關產品的產量都有明顯增長。 
  4 中壓金屬封閉開關設備技術標準的進步 
  近年來,金屬封閉開關設備有了很大發(fā)展,技術上取得了長足進步,這可從標準的修訂中看出。 
  修訂的IEC60298標準《額定電壓1kV以上52kV及以下的交流金屬封閉開關設備和控制設備》(第4版)采用新編IEC62271-200(第1版)作為新版標準,于2003年11月發(fā)布。我國相應修訂的《GB3906-20063.6~40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》標準于2006年8月正式批準,于2007年3月正式實施,從實施之日起代替GB3906-1991。 
  IEC和GB標準的修訂適應了目前開關設備的技術水平,在這期間,開關設備的設計、制造、試驗、運行均發(fā)生了較大的變化,水平得到了大幅提高。 
  標準的修訂,主要集中在以下幾個方面。 
  第一,適應開關設備的技術水平。前版標準的技術重點放在以空氣絕緣的開關設備上,采用抽屜式或手車式結構型式,而將以固定式開關和以氣體絕緣的開關設備的新發(fā)展放在次要位置。 
  第二,按功能分類。前版標準將開關設備按間隔類型的結構分為鎧裝式、間隔式和箱式。而目前在市場上出現了一大批開關設備,不再按間隔類型來劃分。另外,從安全性和可靠性角度看,按間隔類型來分類不利于實際使用,而且會造成誤解,新版標準不再按結構分類而按功能分類。 
  第三,內部故障電弧等級。新版標準將內部故障電弧的安全性地位大大提高了。根據產品在內部故障電弧方面所提供的安全性級別,定義了內部電弧級開關設備和控制設備(IAC);對內部電弧級開關設備和控制設備(IAC),其內部故障電弧試驗規(guī)定為必試的型式試驗,試驗電流為額定短路時耐受電流,試驗持續(xù)時間推薦1s、0.5s和0.1s,通過試驗的設備則為內部電弧級開關設備和控制設備(IAC),并規(guī)定將內部故障電弧試驗的特征參數標準注進銘牌中。 
  隨著內部故障電弧等級的納入,現可對試驗結果進行比較,而在這之前,有關內部故障電弧試驗由制造商和用戶協商確定,缺乏統一規(guī)定,沒有可比性。 
  5 真空滅弧室技術的進步 
  真空滅弧室制造技術有了很大的發(fā)展,主要表現在四個方面:觸頭材料、電弧控制系統、滅弧室結構及滅弧室制造工藝。 
  在觸頭材料方面。目前用于真空開關的觸頭材料大概有三種:半難熔金屬+良導體,如銅鉻合金;熔融金屬+良導體,如銅鎢合金;銅合金,如銅鉍。在銅鉻材料之前,大部分真空開關仍大量使用銅鉍合金作觸頭材料。1980年以后,銅鉻合金的優(yōu)點得到了廣泛認可。1992年以后,這種新材料大量應用于中壓大容量真空開關中,并全面淘汰了第一代真空開關觸頭材料銅鉍合金。在中壓真空開關中,銅鉻合金被認為是最佳的觸頭材料,因為它結合了觸頭材料中最關鍵的電性能于一身,即具有優(yōu)良的導電性、高的開斷電流能力、良好的抗電弧熔蝕性和很好的抗表面熔焊能力以及截流值小等特點。 
  在電弧控制方面。通過對真空滅弧室內觸頭結構的合理設計,使高壓大電流下的聚集型電弧轉化為擴散型電弧,以避免觸頭局部過度熔化,達到提高開斷能力的目的。目前使用的觸頭結構有四種,包括平板對接式觸頭、螺旋型橫磁觸頭、線圈式縱磁觸頭、環(huán)狀縱向磁場觸頭。目前縱向觸頭結構已成為大電流真空滅弧室觸頭的主導結構?v向觸頭主要有線圈式和杯狀結構形式,在我國,杯狀縱磁真空滅弧室觸頭應用最廣。 
  在滅弧室結構方面。真空滅弧室主要由絕緣外殼、屏蔽罩、波紋管和動靜觸頭等組成,按絕緣外殼的材料不同,可分為玻璃外殼和陶瓷外殼,這兩種技術已經成熟。真空滅弧室內的屏蔽罩有主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩。合理地布置滅弧室屏蔽罩,可優(yōu)化內部電場結構,使電場分布均勻。最新提出的一種真空滅弧室設計方法,是利用有限元法和最優(yōu)化理論,得到滅弧室內各屏蔽罩間最佳的電場配置。波紋管能在動觸頭往復運動中保證真空滅弧室外殼完全密封,真空滅弧室的壽命主要取決于波紋管,液壓成型波紋管加工工藝相對簡單,價格也較便宜,使用較廣。 
  波紋管的制造工藝大體有兩種:一種是冷薄壁不銹鋼直接經液壓成型制成波紋管(無縫波紋管);另一種是用不銹鋼板先用微弧焊接成薄壁管坯,然后經液壓成型制成波紋管(直焊波紋管)。我國現在既能生產無縫波紋管,也能生產直焊波紋管。 
  在制造工藝方面,目前國內外普遍采用一次封排工藝,即真空滅弧室的封口和排氣同時進行,一次完成。采用一次封排工藝,使真空滅弧室因漏氣或真空度下降造成的失效率從原來的0.3%下降到0.1%,甚至下降至0.03%。一次封排工藝相比常規(guī)排氣工藝,大大簡化了工藝流程,同時提高了產品質量和生產效率,降低了生產成本。 
  一次封排工藝,提高了真空滅弧室的真空度,有效激活吸氣劑,內部零件的除氣更加徹底,有利于真空度的長期維持,也有利于用儲存檢漏法查出慢漏的真空滅弧室。一次封排工藝大大簡化了真空滅弧室的結構,減少了真空密封焊縫,減少了漏氣的可能性。

 

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