平高电气公司最新自主研发出ZHW1-252/3150-50烈混合技术开关设备(MTS)。该产品由断路器、母线侧组合式隔离/接地开关、出线侧组合式隔离/接地开关、电流互感器、进出线套管等5部分组成。母线侧采用五工位组合式隔离/接地开关;出线侧采用三工位组合式隔离/接地开关,能满足开合电容电流2A、电感电流0.5A,母线转移电流1600A的要求。该产品额定电压252KV,额定电流3150A,额定短路开断电流50KA,机械耐久性3000次。
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. 高压隔离开关的完善改进有成效
40.5~550KV高压隔离开关产量有较大幅度增长。如以2003年和2004年产量为例,2004年生产550KV级高压隔离开关产品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2612组(2292组),40.5KV级产品23329组(19826组)。括弧内给出2003年产量,以资比较。
高压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。
平高电气公司2004年自主研发设计的GW27800型隔离开关和JW8800型接地开关在荷兰KEMA试验站和国内试验站通过各项型式试验。西安西电高压开关公司也完成了800KV隔离开关的试制工作。
平高电气有限公司的GW27800(W)型隔离开关在合闸过程中采用先进水平旋转后自转的动作特性,操作力小,电接触结构合理。当发生短路电流时,触指更紧密地夹紧动触头,使运行稳定可靠。该产品为额定电压800KV,额定电流4000A,机械寿命2000次。
近年来高压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。高压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。
高压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“关于开展高压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,提高了高压隔离开关性能和可靠性。
如西安西电高压开关公司、平高电气集团公司、沈阳高压开关公司、泰开电气公司及新汇源高压开关等,对此项工作高度重视,积极参与,并取得成效。
如西电高压开关公司研发出了GW4A-252型隔离开关,并对GW4126型隔离开关进行了完善化改进;又研发出GW7A-252型户外隔离开关,并在此基础上对GW7363,GW750型户外隔离开头进行了完善化改进。
平高电气集团公司对GW27252(W)型高压隔离开关进行了完善改型,又对GW28/29550型户外隔离开关进行了完善改型。
沈阳高压开关公司对GW33252D(W)型高压隔离开关进行了完善改型等。
泰开电气公司对其隔离开关做了全面的完善改型,改型后的产品型号为:GW440.5/72.5/126/145III型;GW540.5/72.5/126/145III型;GW4252III型;GW7A-252I型;GW22A-252I型;GW23A-252I型;JW7252I型;GW22A-550型;GW23A-550型等。
重庆新汇源高压开关公司也对其GW4126型、GW4252型、GW22252型、GW23252型及GW7252型高压隔离开关等进行了完善化改进。
还有国内许多厂家都对其高压隔离开关都进行了完善化改进。
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2004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61.49%。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,2004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。2004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、浙江日升电器有限公司、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)真空断路器向高压方面发展了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15KV120KV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,2003年的产量为6万只,而2004年就跃升到10万只。2003年和2004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。
2003年,我国研发出两种同封极柱:一是西安森源公司将固封极柱用于VSM型产品,也用于VS1型产品,另一是西高所与厦门华电联合开发的固封极柱,它的短路开断电流达40~50KA。此外,无锡西门子真空灭弧室公司最新也研制出两种规格的固封极柱,并由常州森源公司配真空断路器(3ASI)。
近一、二年来,生产固封极柱的厂家不断增多,如成都旭光电子公司,福建山亚开关公司、上海科吉电气公司及宝光真空电气公司都研发出固封极柱。
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。
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