第一節(jié) 高壓開關(guān)設(shè)備的相關(guān)概念
一、高壓開關(guān)的定義
高壓開關(guān)是電壓超過1KV用來接通或斷開電路的設(shè)備總稱。高壓開關(guān)包括隔離開關(guān)、熔斷器、斷路器和各種組合開關(guān)電器等，其中隔離開關(guān)和熔斷器的結(jié)構(gòu)比斷路器簡單，因而稱為簡易開關(guān)電器。
二、高壓開關(guān)設(shè)備的組成及介紹
高壓開關(guān)設(shè)備是指高壓開關(guān)與控制、測量、保護、調(diào)節(jié)裝置以及輔件、外殼和支持件等部件及其電氣和機械的聯(lián)結(jié)組成的總稱。
第二節(jié) 我國高壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)展與應(yīng)用
一、我國高壓開關(guān)設(shè)備的發(fā)展歷程
1、開關(guān)設(shè)備全工況的試驗研究
典型事故調(diào)查，近幾年來，全國發(fā)生了多次由于開關(guān)柜絕緣問題造成重大事故：
1)1982年8月，北京供電局大郊亭變電所，在合閘送電時連續(xù)兩次發(fā)生開關(guān)柜絕緣問題，燒毀開關(guān)柜1臺，燒損8臺，燒毀電流互感器4只，支柱絕緣子40多支，隔離開關(guān)7組，致使全部連續(xù)停電數(shù)天。
分析事故原因，發(fā)生事故的前幾天，正值連續(xù)下雨，配電室電纜溝內(nèi)進水，室內(nèi)溫度很高，開關(guān)柜絕緣受潮，致使在合閘操作時，造成開關(guān)柜相間閃絡(luò)。
2)1986年2～10月，湖南金竹山電廠連續(xù)六次發(fā)生廠用電6kV開關(guān)柜內(nèi)閃絡(luò)起火，燒毀、燒損開關(guān)柜9臺、支柱絕緣子近百個，其他設(shè)備數(shù)十件、造成機組甩負荷，機爐停運。
3)1985年天津變電所合閘送電時，開關(guān)柜閃絡(luò)，引起避雷器爆炸、配電室起火，燒毀開關(guān)柜8臺。
1986年唐山某變電所開關(guān)柜運行中無操作，絕緣隔板燒焦起火。
1987年6～7月河南焦作東郊變電所，分別發(fā)生兩起由于開關(guān)觸頭絕緣板放電，燒毀斷路器，以及開關(guān)柜母線支柱絕緣子閃絡(luò)、炸裂，造成三相短路的事故。
2、環(huán)境因素對開關(guān)設(shè)備的影響
我國是具有多種氣候類型的國家，南方多屬亞濕熱或濕熱地區(qū)。雖然開關(guān)柜安裝在戶內(nèi)的設(shè)備，但絕大多數(shù)安裝開關(guān)柜的配電室都不是密閉的房屋，目前更不具備空調(diào)條件。因此安裝在重工業(yè)、化學工業(yè)，在山區(qū)、江河、沿海地區(qū)以及濕熱帶氣候地區(qū)的開關(guān)柜就容易受到來自外部環(huán)境的影響，如潮氣、凝露、灰塵和化工污穢。這些環(huán)境條件比正常的條件嚴酷得多。其中濕度、溫度及污穢是影響開關(guān)設(shè)備壽命和運行安全的決定因素。
3、編制《戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜和元部件凝露及污穢試驗技術(shù)條件》(報批稿)
以上的分析說明環(huán)境條件對于開關(guān)設(shè)備的壽命和運行安全起著重要作用，但目前世界各國，包括IEC都沒有關(guān)于戶內(nèi)開關(guān)設(shè)備在嚴酷環(huán)境條件下的試驗標準及方法。為此，國際電工委員，在擬定嚴酷氣候條件下的封閉式(金屬或絕緣外殼)開關(guān)設(shè)備的補充規(guī)范時，專門組建了一個工作組。
本課題在1986年3月召開的第一次工作會議上曾制訂了開展本課題的方向、步驟和計劃。其中包括編制符合我國國情，滿足運行工況，能為開關(guān)設(shè)備設(shè)計、試驗和制造提供一定科學依據(jù)的"戶內(nèi)交流高壓開關(guān)柜全工況絕緣試驗技術(shù)條件"就是本課題的主要任務(wù)之一。
在IEC298出版物："交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備"中，認為戶內(nèi)設(shè)備一般不會出現(xiàn)凝露。目前國內(nèi)和IEC的有關(guān)標準中，對戶內(nèi)設(shè)備也都不考慮污穢情況。但事實上，開關(guān)柜在運行中發(fā)生的大量絕緣閃絡(luò)事故，多是由于環(huán)境條件的影響，使絕緣材料受潮，設(shè)備絕緣表面產(chǎn)生凝露和附著污穢，因而設(shè)備絕緣水平下降造成事故。
因此，在編制試驗技術(shù)條件時，除了保留戶內(nèi)開關(guān)柜以前所有的試驗項目外，修改了有關(guān)使用條件和適用范圍的條款，特別補充了"凝露試驗"、"人工污穢試驗"和"高溫試驗"項目。由于"高溫試驗"項目準備另立專題進行試驗研究，僅就"凝露試驗"和"人工污穢試驗"項目的編制過程和考慮的原則作了說明。
4、10kV高壓開關(guān)柜絕緣距離驗證
1)復合絕緣試驗：交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備廣泛采用絕緣材料制成的隔板和活門，構(gòu)成復合絕緣以達到縮小體積降低成本的目的，這就使得設(shè)備的絕緣問題較一般純空氣絕緣變得復雜多了。據(jù)有關(guān)報道：GFC-15-02型高壓開關(guān)柜，在焦作供電局的焦南變安裝投運后先后三次因靜觸頭對絕緣板放電使靜觸頭支持絕緣子炸裂而造成事故。水電部高壓開關(guān)技術(shù)通訊(82-85合訂本)明確指出，此類開關(guān)"由于未進行過隔板在受潮、臟污及相對濕度為90%等實際使用條件下的絕緣強度考核，開關(guān)柜前后封閉又不完善，空氣絕緣距離不能保證安全運行"。
以往的運行經(jīng)驗表明，影響復合絕緣水平的因素有大氣條件、板材質(zhì)量、隔板表面清潔狀況、帶電體與隔板間的空氣凈距、隔板的接地部位離帶電體的距離等等?，F(xiàn)有開關(guān)柜的設(shè)計對上述后兩個絕緣距離缺乏足夠的研究，表現(xiàn)在靜觸頭離隔板的距離沒有一個統(tǒng)一的規(guī)范。
2)閃絡(luò)電壓：在常溫常濕條件下進行了全波沖擊50%破壞性放電試驗，其結(jié)果見下表；在常溫常濕和凝露條件下進行了工頻閃絡(luò)試驗，其結(jié)果見下表。
全波沖擊放電電壓
工頻閃絡(luò)電壓
5、JYN口-6-10防"火燒連營"防污閃型開關(guān)柜絕緣結(jié)構(gòu)選擇與試制方案
1)經(jīng)調(diào)研收集了技術(shù)資料(國際兩部技術(shù)文件與引進同類型產(chǎn)品的說明書)，對其材質(zhì)、設(shè)備結(jié)構(gòu)進行篩選，取長補短，采用復合式絕緣結(jié)構(gòu)、優(yōu)化組合。特別吸取水電站尾水渠旁濕度特別大，由SN3-10/3000型少油斷路器組裝的11kV戶外開啟式開關(guān)柜，運行30多年成功經(jīng)驗，而設(shè)計了具有在過電壓的情況下，對有時產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)放電及絕緣表面放電，能及時恢復并不會影響其它設(shè)備水平的開關(guān)柜。
2)從防凝露與防污閃角度出發(fā)，套管爬距，相間與對地距離都參照戶外的尺寸，對戶內(nèi)的設(shè)備防污閃更為有利。
3)開關(guān)柜寬必須由840mm改為1000mm，用到火電廠6kV廠用配電系統(tǒng)上?？蓪⒔祲哼\行的絕緣余度利用上，再按戶外6kV安全距離推算為115mm，可保留840mm的柜寬。
4)對我國30萬kW以上機組，引進真空斷路器的柜寬800mm，安全距離為100mm，其手車柜保持原封不動，安裝在國產(chǎn)840mm、電氣間隔125mm柜內(nèi)。
5)開關(guān)柜采用最新設(shè)計的組合式母線瓷穿墻套管，母線還不增加接頭(改造舊設(shè)備可利用原有母線)，與全塑固體絕緣包覆鎧裝柜降低造價；真空斷路器柜15%、少油斷路器柜25%。
6)6kV手車柜隔板相間處開口后，再用黃銅焊平的降溫措施(改造舊設(shè)備經(jīng)驗)。
7)母線室增加入風管(逆止閥)，降低其運行溫度，錦州開關(guān)廠已發(fā)現(xiàn)母線溫度偏高，必須增加母線截面。
8)設(shè)計方案完全具備設(shè)計院選型選廠的規(guī)定：如在相應(yīng)工程或相似條件有1～2臺設(shè)備運行并超過兩年，已證明產(chǎn)品的安全可靠。
通過引進國外先進的電力技術(shù)和設(shè)備，提高了中國電力工業(yè)的技術(shù)裝備水平。通過消化吸收、攻關(guān)創(chuàng)新，加大了先進電力生產(chǎn)設(shè)備的國產(chǎn)化力度。建議采用10kV開關(guān)柜全工況技術(shù)攻關(guān)的成果上，再吸取金屬鎧裝中置式手車柜結(jié)構(gòu)與我國制造運行50年經(jīng)驗，爭取設(shè)計與制造出超過引進技術(shù)性能的全工況開關(guān)柜。
二、高壓開關(guān)設(shè)備在我國的應(yīng)用情況
全球高壓開關(guān)設(shè)備市場容量在1998年達120億美元，且近年來一直呈上升趨勢，其中我國現(xiàn)已成為世界高壓開關(guān)第二大市場。由此可見，高壓開關(guān)行業(yè)在我國確實是一個朝陽產(chǎn)業(yè)。高壓開關(guān)市場走向大致有兩個方面一是更新?lián)Q代需求，目前，我國運行中的高壓開關(guān)設(shè)備有很多超過或近20年，老舊破損嚴重，亟待更新?lián)Q代，這是市場容量的一個重要組成部分；二是新建工程需求，對此，國內(nèi)電力工業(yè)的發(fā)展是高壓開關(guān)行業(yè)發(fā)展的“晴雨表”，因而，談到高壓開關(guān)的市場容量就離不開我國的電力建設(shè)進程和規(guī)劃，如電力”十一五”規(guī)劃及2020年遠景展全國西電東送規(guī)模在2005年達到2500萬kW，2010年將增加到5500萬kW，2020年則超過1億kW。初步規(guī)劃“十一五”期間，全國新建30kV及以上交流線路3.6萬km，變電容量18億kVA，平均每年新增7000km，3600萬kVA。到2010年．330kV及以上交流線路達到12萬km，變電容量達到4.8億kVA。“十一五”期間330kV及以上輸變電工程投資規(guī)模約1600億元左右，其中交流工程1400億元，直流工程200億元。
三、我國高壓開關(guān)設(shè)備的制造情況
1、高壓SF6發(fā)展勢頭良好，且增長穩(wěn)定，而GIS產(chǎn)品則以倍速增長，尤其是252kVGIS發(fā)展明顯。
2、特高壓開關(guān)設(shè)備需加大自主研發(fā)力度
近期以來，交、直流特高壓項目陸續(xù)開工，“市場倒逼技術(shù)”的緊迫形勢，進一步催生高壓開關(guān)行業(yè)諸多新技術(shù)。高壓交流隔離開關(guān)設(shè)備的研制明顯加速，并實現(xiàn)從超高壓向特高壓的跨越。行業(yè)發(fā)展總體形勢趨好，但進一步提高研發(fā)能力，降低產(chǎn)品成本，仍值得業(yè)界重點關(guān)注。
3、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)勢是，它比AIS大大節(jié)省了占地面積，又比GIS卻大大節(jié)省了費用。在20世紀、50年代和60年代，歐洲就是用此設(shè)備對老電站進行改造，節(jié)約了費用，也減少了占地面積。
4、高壓隔離開關(guān)的完善改進有成效
高壓隔離開關(guān)技術(shù)有了很大進步，主要表現(xiàn)在兩個方面：
1）自主研發(fā)出800KV隔離開關(guān)；
2）現(xiàn)有產(chǎn)品進行了完善改型，更好地滿足運行要求。
5、真空斷路器更加輝煌
真空斷路器是指觸頭在真空中關(guān)合、開斷的斷路器。真空斷路器在我國中壓領(lǐng)域居于主導地位，特別是12KV真空斷路器市場呈快速增長趨勢。真空斷路器最初由英、美研究，隨后發(fā)展到日本、德國和原蘇聯(lián)等其他國家。近年來，真空滅弧室、操動機構(gòu)、絕緣水平等制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新和改進，使我國真空斷路器的發(fā)展極為迅速。目前國內(nèi)真空滅弧室的品種不比國外差，有采用縱向、橫向的磁場技術(shù)、采用中央引燃觸頭技術(shù)的真空滅弧室，Cu-Cr合金材料制成觸頭已成功地開斷50KA、63KA。中國的真空滅弧室已達到較高的水平，真空斷路器完全可以選用國產(chǎn)的真空滅弧室。德國漢諾威博覽會為世界上最大的工業(yè)展覽會，素有新產(chǎn)品櫥窗之美，從該博覽會上可以看出真空斷路器趨向于專用化、小型化、智能化、低過電壓幾大方向發(fā)展。
6、真空滅弧室制造技術(shù)取得巨大進步
隨著真空開關(guān)在中低壓領(lǐng)域越來越普遍地應(yīng)用，真空滅弧室的真空度成為用戶關(guān)心的重點。真空滅弧室是真空斷路器的關(guān)鍵部件，它是采用玻璃或陶瓷作支撐及密封，內(nèi)部有動、靜觸頭和屏蔽罩，室內(nèi)有負壓，真空度為1.33×10-2～1.33×10-5Pa，保證其開斷時的滅弧性能和絕緣水平。只有在一定的真空度下，真空斷路器的可靠性才能得到保證。近年來，真空滅弧室的質(zhì)量有了很大提高，得益于采用新技術(shù)、新工藝、新材料，走技術(shù)創(chuàng)新之路。這主要表現(xiàn)在采用大型真空爐、用一次封排工藝、采用低碳量的不銹鋼制造波紋管、用銅陶瓷封接取代可伐一陶瓷封接，盡量少用或不用可伐等。
7、金屬封閉開關(guān)設(shè)備（開關(guān)柜）有新亮點
8、負荷開關(guān)與環(huán)網(wǎng)柜發(fā)展空間大
略……
第三節(jié) 高壓隔離開關(guān)
40.5~550KV高壓隔離開關(guān)產(chǎn)量有較大幅度增長。如以2003年和2004年產(chǎn)量為例，2004年生產(chǎn)550KV級高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品470組（427組），363KV級產(chǎn)品248組（131組），252級產(chǎn)品7723組（6932組），126KV級產(chǎn)品17554組（14796組），72.5KV級產(chǎn)品2612組（2292組），40.5KV級產(chǎn)品23329組（19826組）。括弧內(nèi)給出2003年產(chǎn)量，以資比較。
高壓隔離開關(guān)技術(shù)有了很大進步，主要表現(xiàn)在兩個方面：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)品進行完善改型，更好地滿足運行要求。
平高電氣公司2004年自主研發(fā)設(shè)計的GW27800型隔離開關(guān)和JW8800型接地開關(guān)在荷蘭KEMA試驗站和國內(nèi)試驗站通過各項型式試驗。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)在合閘過程中采用先進水平旋轉(zhuǎn)后自轉(zhuǎn)的動作特性，操作力小，電接觸結(jié)構(gòu)合理。當發(fā)生短路電流時，觸指更緊密地夾緊動觸頭，使運行穩(wěn)定可靠。該產(chǎn)品為額定電壓800KV，額定電流4000A，機械壽命2000次。
近年來高壓隔離開關(guān)在電網(wǎng)中故障頻發(fā)，究其原因，有制造和運行兩方面。制造部門對產(chǎn)品設(shè)計、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。而運行部門又忽略了對隔離開關(guān)的管理。高壓隔離開關(guān)實際上處于“不壞不修，壞了再修，修了還壞”的狀況，沒有統(tǒng)一法定的檢修規(guī)程。
高壓隔離開關(guān)在運行中反映出的問題主要是多年來存在的四大問題：即瓷瓶斷裂，操作失靈，導電同路過熱和銹蝕。
根據(jù)國家電力公司發(fā)輸電運營部“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起來，對其產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造工藝、材料選用等方面進行了完善改型工作，提高了高壓隔離開關(guān)性能和可靠性。
如西安西電高壓開關(guān)公司、平高電氣集團公司、沈陽高壓開關(guān)公司、泰開電氣公司及新匯源高壓開關(guān)等，對此項工作高度重視，積極參與，并取得成效。
如西電高壓開關(guān)公司研發(fā)出了GW4A-252型隔離開關(guān)，并對GW4126型隔離開關(guān)進行了完善化改進；又研發(fā)出GW7A-252型戶外隔離開關(guān)，并在此基礎(chǔ)上對GW7363，GW750型戶外隔離開頭進行了完善化改進。
平高電氣集團公司對GW27252（W）型高壓隔離開關(guān)進行了完善改型，又對GW28/29550型戶外隔離開關(guān)進行了完善改型。
沈陽高壓開關(guān)公司對GW33252D（W）型高壓隔離開關(guān)進行了完善改型等。
泰開電氣公司對其隔離開關(guān)做了全面的完善改型，改型后的產(chǎn)品型號為：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。
重慶新匯源高壓開關(guān)公司也對其GW4126型、GW4252型、GW22252型、GW23252型及GW7252型高壓隔離開關(guān)等進行了完善化改進。
第四節(jié) 高壓SF6斷路器
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、平高電氣集團有限公司、新東北電氣（沈陽）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）股份有限公司、湖南開關(guān)有限責任公司、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、青島益和電氣集團股份有限公司、正泰電氣股份有限公司、福州天宇公司等。
我國已掌握了126KV自能式SF6斷路器制造技術(shù)，已有十幾家廠生產(chǎn)。產(chǎn)品型號多達十幾種。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2004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際上屬于第二代自能技術(shù)的上、下觸頭在開斷時反向運動的結(jié)構(gòu)（雙動），在幾乎不增加操作功的情況下，使弧觸頭的剛分速度達到10m/s左右，保證了高電壓下大電流的開斷，同時可確保切容性電流無重擊穿；采用以上滅弧原理后，單極操作時配用更輕的彈簧操動機構(gòu)，分閘功低于100kgm.合閘功低于200kgm.由于整機的機械受力較小，機械壽命達到了6000~10000次。其水平達到了國際同類產(chǎn)品水平。
西安西開高壓電氣股份有限公司完成了550KV單斷口罐式SF6斷路器產(chǎn)品的開發(fā)，并在荷蘭KEMA試驗站及國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心通過了全部開斷型式試驗項目。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)品是我國首臺550KV單斷口罐式斷路器，使我國成為世界上為數(shù)不多的掌握該技術(shù)的國家之一，達到了世界先進水平，并為我國進一步研制800KV、1100KVSF6斷路器和GIS設(shè)備奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。略……
第五節(jié) 我國高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)發(fā)展
一、我國高壓開關(guān)設(shè)備的技術(shù)整體發(fā)展狀況
近期以來，交、直流特高壓項目陸續(xù)開工，“市場倒逼技術(shù)”的緊迫形勢，進一步催生高壓開關(guān)行業(yè)諸多新技術(shù)。高壓交流隔離開關(guān)設(shè)備的研制明顯加速，并實現(xiàn)從超高壓向特高壓的跨越。行業(yè)發(fā)展總體形勢趨好，但進一步提高研發(fā)能力，降低產(chǎn)品成本，仍值得業(yè)界重點關(guān)注。
1、起點高連創(chuàng)兩項第一
我國超高壓、特高壓交流隔離開關(guān)設(shè)備的研制路線，堪稱為自主創(chuàng)新發(fā)展輸變電設(shè)備、大力提升產(chǎn)品檔次水平的縮影。
最新行業(yè)統(tǒng)計資料表明，截止2006年底，國產(chǎn)550千伏隔離開關(guān)已先后裝備了300多個500千伏變電站。自20世紀60年代及70年代末國產(chǎn)363千伏、550千伏超高壓隔離開關(guān)問世，歷經(jīng)40年創(chuàng)新發(fā)展，如今已成功跨入特高壓時期，正向世界電力科技高峰邁進。
第一條330千伏輸電線路全部采用國產(chǎn)設(shè)備。為解決劉家峽大型水電站電力送出問題，西安高壓開關(guān)廠和沈陽高壓開關(guān)廠承擔了我國第一條330千伏輸電線路開關(guān)設(shè)備的研制任務(wù)，首次成功推出國產(chǎn)GW7-330/1500型三柱式隔離開關(guān)。該等級輸電線路雖是首次建設(shè)，但卻全部使用國產(chǎn)設(shè)備并獲得成功。
與此同時，為適應(yīng)劉家峽水電站對設(shè)備體積小、占地面積省的特殊需要，還首創(chuàng)了ZH1-330型敞開式組合電器，從而使電站布局緊湊、節(jié)省造價。值得一提的是，這種結(jié)構(gòu)形式在世界上是絕無僅有的，已成為獨具中國特色的新品種。
第一代國產(chǎn)550千伏隔離開關(guān)突破國外技術(shù)壟斷。長期以來，我國高壓開關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)只能依賴進口，而第一代國產(chǎn)550千伏隔離開關(guān)的研制打破了國外技術(shù)壟斷，取得技術(shù)新突破。
數(shù)據(jù)表明，在我國興建的第一條500千伏輸電線路--錦遼試驗線段中，沈高成功研制GW6-550型剪刀式隔離開關(guān)和JW2-550型接地開關(guān)，西開成功研制GW7-550型三柱式隔離開關(guān)。這批產(chǎn)品數(shù)量雖然很少，僅20余組，但卻具有重要意義，開創(chuàng)了我國自主設(shè)計獨立制造550千伏隔離開關(guān)設(shè)備的先河。
該產(chǎn)品的研制立足自主創(chuàng)新，攻克了鋁合金導體設(shè)計制造、絕緣試驗、無線電干擾試驗及開合小電容電流試驗等諸多技術(shù)難題，為行業(yè)今后發(fā)展積累了寶貴經(jīng)驗。
2、進展快“三高”企業(yè)獨具技術(shù)優(yōu)勢
三峽工程和西電東送等超高壓直流輸電工程的建設(shè)，有力地促進了輸變電設(shè)備的開發(fā)研制，并已開創(chuàng)良好局面。為進一步提高市場競爭力，行業(yè)骨干企業(yè)進一步加速產(chǎn)品升級換代，不斷推出新成果。
平高在鞏固GW16/17-550型市場占有率的基礎(chǔ)上，開發(fā)完成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的GW27-550型隔離開關(guān)和JW8-550型接地開關(guān)，同時參照國外先進結(jié)構(gòu)，開發(fā)出GW28-550、GW29-550型新產(chǎn)品。
沈高將GW6-550型產(chǎn)品改進為GW6A-550型，保留雙導電閘刀和觸頭鉗夾范圍大的特點，進一步優(yōu)化機械傳動系統(tǒng)，提高了可靠性和防腐性能；將GW12-550型改進為GW12A-550型，GW6A、GW12A產(chǎn)品均具有自主知識產(chǎn)權(quán)。
一個時期以來，沈高、西開、平高3個廠家致力于新產(chǎn)品的研制開發(fā)和改進，并較好滿足了市場需求。與此同時，長沙高壓開關(guān)有限公司加大自主創(chuàng)新，2002年成功完成GW16A-550、GW17A-550型隔離開關(guān)及JW5A-550、JW6A-550型接地開關(guān)的研制，2003年又研制成功GW35-363、550型及GW36-363、550型隔離開關(guān)，步入具有技術(shù)優(yōu)勢超高壓隔離開關(guān)制造商的行列。
二、我國高壓開關(guān)設(shè)備新材料的應(yīng)用
目前高壓開關(guān)柜主絕緣材質(zhì)為：SMC材料，DMC材料（BMC材料），即片狀模塑料，團狀模塑料。它們具有較高的物理，機械和介電性能，尤其是具有吸水少、優(yōu)良的阻燃性、滅弧性和耐漏電性能。
SMC材料在高壓開關(guān)柜的只要應(yīng)用：模塑板材，要求機械強度較高的產(chǎn)品，表面積較大而幾何形狀和結(jié)構(gòu)不復雜的薄壁、大中型制品，如SMC開關(guān)柜隔板、SMC滅弧筒。
DMC材料在高壓開關(guān)柜的只要應(yīng)用：模塑厚壁、結(jié)構(gòu)復雜的中小型制品，如絕緣子、滅弧片、接觸器、母線絕緣框、穿墻套等，應(yīng)采用DMC材料。
SMC/BMC材料在高壓開關(guān)柜的應(yīng)用中，應(yīng)該避免在同一制品上，SMC和DMC不能混合使用。如果在采用SMC模塑的板材中摻加了DMC，會使制品機械強度下降，變形嚴重，影響主機開關(guān)柜的質(zhì)量。應(yīng)當注意，合格的SMC/BMC模壓絕緣制品件的表面平整光亮，無麻孔、裂紋、缺料等缺陷，手感好、外觀漂亮，電性能優(yōu)良。
三、我國開關(guān)設(shè)備在特高壓、高壓及超高壓產(chǎn)品方面技術(shù)的發(fā)展
經(jīng)過多年發(fā)展，高壓開關(guān)行業(yè)經(jīng)濟效益全面提升，技術(shù)更新?lián)Q代步伐明顯加快。近年來，西北750千伏輸電工程的開工，拉開了特高壓輸變電工程建設(shè)的序幕，也催生了我國特高壓隔離開關(guān)新技術(shù)。
750千伏工程是目前我國電壓等級最高的運營輸電線路，也是世界上海拔最高的輸電工程。西開產(chǎn)品首先裝配其中，并填補國內(nèi)空白。他們與美國SSL公司合作生產(chǎn)的GW45-800型隔離開關(guān)于2005年9月在我國首條750千伏青海官亭至甘肅蘭州東輸電示范工程正式投入運行。平高自主研制的GW27-800型隔離開關(guān)和JW8-800型接地開關(guān)，沈高推出的GW12A-800型隔離開關(guān)及JW4-800型接地開關(guān)，也于2006年9月先后通過技術(shù)鑒定。
大規(guī)模超高壓、特高壓輸電線路的建設(shè)，給輸變電設(shè)備行業(yè)提供了極好的發(fā)展機遇。行業(yè)統(tǒng)計資料表明，自1990～2006年，累計生產(chǎn)550千伏隔離開關(guān)和接地開關(guān)5243組，363千伏隔離開關(guān)和接地開關(guān)1954組，均在市場有良好表現(xiàn)。
可以肯定的是，晉東南-南陽-荊門百萬伏交流輸電示范工程的開工，給有技術(shù)儲備的廠家提供了難得的市場機會。
頗具市場眼光的西開等4家開關(guān)制造商，抓緊機遇均在最短的時間，利用研制800千伏產(chǎn)品的成功經(jīng)驗，獨立自主開發(fā)出1000千伏特高壓隔離開關(guān)新產(chǎn)品，凸顯出企業(yè)雄厚的技術(shù)實力。
西開自主開發(fā)的GW□-1100型三柱水平開啟閘刀翻轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)，可兩側(cè)附裝折疊式接地開關(guān)順利通過技術(shù)鑒定。
平高自主研制的GW27-1100型三柱水平開啟閘刀翻轉(zhuǎn)式隔離開關(guān)，可兩側(cè)附裝立開式接地開關(guān)，已通過短時耐受電流、峰值耐受電流和開合母線轉(zhuǎn)換電流、電容電感小電流等關(guān)鍵項目試驗。
沈高自主研發(fā)的GW12A-1100型雙柱折疊立開式隔離開關(guān)、可兩側(cè)附裝折疊式接地開關(guān)，以及長高1000kV特高壓接地開關(guān)都已通過型式試驗。
這些成果已成為國家電網(wǎng)公司特高壓交流試驗基地帶電試驗的首選產(chǎn)品。
據(jù)有關(guān)資料記載，目前，國產(chǎn)超高壓隔離開關(guān)已有六千多組在全國電力系統(tǒng)中運行，最長時間已達20年，800千伏特高壓隔離開關(guān)已安全運行近兩年，總體情況良好。
未來幾年，電網(wǎng)建設(shè)的大力發(fā)展，給高壓開關(guān)行業(yè)開辟了廣闊的市場，提供了樂觀發(fā)展的理由。同時，超高壓直流輸電工程的建設(shè)，將帶動和促進特高壓直流輸電技術(shù)研究，開辟一個新的技術(shù)領(lǐng)域和新的市場。
在行業(yè)發(fā)展非常有利的環(huán)境下，也應(yīng)看到壓力和挑戰(zhàn)接踵而至。目前影響行業(yè)發(fā)展的主要問題之一是產(chǎn)品水平與跨國公司尚存一定的差距，表現(xiàn)在外觀、可靠性、穩(wěn)定性、耐用性、防腐性和免維護，以及關(guān)鍵原材料的品質(zhì)等方面。
未來一個時期，加大技術(shù)創(chuàng)新，提升產(chǎn)品水平仍是行業(yè)工作的重點，同時著重做好三項工作：
一是瞄準國際前沿技術(shù)，以市場需求為導向，依托國家重點工程，充分利用骨干企業(yè)較好的資源、資金條件，不斷提升自主創(chuàng)新能力，向更高的目標邁進。
二是廣泛應(yīng)用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝，堅持工藝出精品，精品出效益的工作方針，將斷路器的設(shè)計和質(zhì)量管理理念應(yīng)用到隔離開關(guān)產(chǎn)品的研制中。
三是推廣應(yīng)用數(shù)字化制造技術(shù)，進一步提高研發(fā)能力，降低產(chǎn)品成本，增強產(chǎn)品的市場競爭力。
四、我國開關(guān)設(shè)備在中壓產(chǎn)品及智能化技術(shù)上的發(fā)展
1、高壓開關(guān)設(shè)備智能化中的新技術(shù)
1）現(xiàn)代傳感技術(shù)
以往電力系統(tǒng)中作為測量和保護用的互感器普遍使用電磁式的，隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)電壓的升高和容量的增長，某些復雜的繼電保護裝置不僅能反映短路電流的大小，還能反映相位和波形，甚至反映電流的突變率，因而使用傳統(tǒng)的電磁式互感器已不能滿足目前高壓開關(guān)設(shè)備多功能的需要，這就對現(xiàn)代傳感器技術(shù)提出了更嚴格的要求。隨著現(xiàn)代光纖技術(shù)的發(fā)展，基于法拉第旋光效應(yīng)的光電互感器和光電傳感器（oct）相繼出現(xiàn)。初級線圈環(huán)繞在套于高壓母線的環(huán)型磁芯上，螺線管與初級線圈產(chǎn)生的磁場方向平行，法拉第傳感器沿著螺線管軸線方向安裝于螺線管內(nèi)，一個法拉第螺線管可同時連接多個帶有磁芯的線圈，該螺線管具有磁場屏蔽功能。初級線圈產(chǎn)生的電流用來形成螺線管中的磁場，而螺線管中安裝的法拉第元件作為傳感器將該電信號轉(zhuǎn)換成光信號。該類型oct產(chǎn)品應(yīng)用于275kv變電站的故障定位監(jiān)測系統(tǒng)中，被測電流高達50ka，可在－20～＋80℃的溫度范圍內(nèi)使用，精度為1．5％，可滿足故障定位系統(tǒng)要求。
目前已投入使用的光學電流互感器由于測量范圍寬、絕緣簡單可靠、無磁飽和、無二次開路危險、抗電磁干擾能力強、體積小、重量輕、安裝運輸方便、易于同微機保護接口等優(yōu)點，已在高壓開關(guān)設(shè)備中得到應(yīng)用。
2）微機處理技術(shù)
微機處理技術(shù)的發(fā)展是實現(xiàn)智能化控制的前提，它是集測量、運算、決策、控制、保護及遙控于一體的綜合化智能體系，可以安裝于高壓開關(guān)設(shè)備內(nèi)部，直接面向一次設(shè)備或設(shè)備組合，能完成各自對象的繼電保護、實時電量監(jiān)控、狀態(tài)信息記錄及歷史記錄等功能；微機處理技術(shù)還可作為計算機分層網(wǎng)絡(luò)的終端，具有多種可選的通用網(wǎng)絡(luò)接口，便于事故分析和狀態(tài)監(jiān)視；形成微機防誤操作和安全保障系統(tǒng)，適應(yīng)變電站自動化的需要。例如，對于智能化柜來說，首先通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲得監(jiān)測信息，然后利用微機處理技術(shù)對獲得的信息進行處理、判斷與決策，其處理機構(gòu)可分為前置處理單元和后置管理單元兩部分：前置處理單元由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后進行算術(shù)和邏輯運算，并與給定的報警、跳閘、操作等條件進行比較，當滿足動作條件時執(zhí)行動作任務(wù)；后置管理單元則完成對數(shù)據(jù)的打印管理、事故記錄等。微機處理裝置必須預留通信接口，以使軟件系統(tǒng)與已在線運行的其他軟件環(huán)境能方便地連接。
3）狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)
電氣設(shè)備的在線監(jiān)測和故障診斷是其智能化的基本手段，起源于20世紀70年代。經(jīng)過多年的發(fā)展，現(xiàn)代高壓開關(guān)設(shè)備的監(jiān)測功能正日趨完善，例如：對電壓、電流、功率和功率因數(shù)、有功和無功電能、電網(wǎng)頻率以及斷路器合／分工作狀態(tài)等的檢測功能；對過電流、短路、不平衡運行、電機啟動、接地、過電壓、欠電壓等的保護功能；對就地斷路器和遠方斷路器的操作控制功能等。這些功能依靠先進的顯示、通信手段將各單元聯(lián)系起來，實現(xiàn)變電站的集中微機監(jiān)控。
高壓開關(guān)設(shè)備在線監(jiān)測與故障診斷系統(tǒng)的組成由信號變送系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及處理和診斷系統(tǒng)構(gòu)成。高壓開關(guān)設(shè)備常見的監(jiān)測內(nèi)容可歸納為絕緣性能監(jiān)測、機械性能監(jiān)測和電氣性能監(jiān)測三部分，具體包括：通過檢測開斷電流和燃弧時間這兩個影響觸頭磨損量的主要參數(shù)來判斷觸頭的電壽命，通過檢測關(guān)鍵部件的機械振動、合／分閘線圈電流和電壓的波形變化、控制回路通斷狀態(tài)以及操動機構(gòu)儲能完成狀況等信號來判斷斷路器的機械故障，近年來發(fā)展起來的采用uhf電磁波來監(jiān)測絕緣狀態(tài)，應(yīng)用感溫元件或紅外線技術(shù)來監(jiān)控載流導體及接觸部位溫度等。這些監(jiān)測與診斷技術(shù)的實際應(yīng)用可實現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備的狀態(tài)檢修及智能化控制。
2、智能化高壓開關(guān)設(shè)備
現(xiàn)代傳感技術(shù)、微機處理技術(shù)、狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)在高壓開關(guān)設(shè)備領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了各具特色的智能型高壓開關(guān)設(shè)備。
1）氣體絕緣全封閉組合電器（gis）
g．schett將gis從傳統(tǒng)技術(shù)、現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展到智能技術(shù)的三個階段。在傳統(tǒng)的gis二次回路中主要采用了電磁式電器技術(shù)，各種電器功能單一，為完成復雜的功能需要大量各種不同類型的電器，同時為連接這些電器而使用了上千條硬導線，在gis旁邊專門建造了控制室以便安置其龐大的控制柜，gis殼體上的柜體僅作母線室用。
在具有現(xiàn)代技術(shù)的gis中，數(shù)字繼電器取代了傳統(tǒng)的繼電器，加上自監(jiān)視程序的采用，其可靠性得到了提高。gis的二次回路不斷改進，在間隔之間以及間隔與變電站控制計算機之間的通信聯(lián)絡(luò)使用了串行光纖技術(shù)，使器件數(shù)大大減少；為完成控制、保護和測量等功能所需的設(shè)備安裝在gis殼體上的控制柜中，不再專為二次回路建造控制室；使用光纖通信總線簡化了設(shè)備之間的聯(lián)接，并解決了電磁干擾問題；控制柜內(nèi)電子器件的自動控制和自監(jiān)視功能提高了gis的自動化程度。
在具有智能化技術(shù)的gis中，所有一次回路與二次回路之間的連接均通過串行光纖總線接到控制箱中，完全淘汰了傳統(tǒng)的硬導線連接方式。每個一次裝置（互感器）配備了稱為pisa（傳感器和執(zhí)行器處理接口）的電子接口，其主要任務(wù)有：作a／d變換、測量信號的預處理、通過總線以及經(jīng)過串接總線執(zhí)行控制和保護命令。由于采用了pisa技術(shù)，使脫扣、連鎖、電壓、電流等信號的傳遞時間大大減小，并能迅速作出控制或保護等操作的判斷，使保護和監(jiān)控更為及時、可靠。
2）智能熔斷器
美國通用公司研制出的額定電壓為5．5～26kv、額定電流為65～175a的高壓限流熔斷器，不但尺寸小、額定電流大、分斷能力強，還能夠智能控制熔斷器的時間－電流特性。熔體的中部有一個過電流傳感器（o.c），數(shù)個化學炸藥包沿著熔體長度方向布置。在正常工作情況下，觸發(fā)電路由空氣間隙a1隔離。當主熔體在某種情況下任意一處熔斷時，斷開處的電弧電壓使間隙a1擊穿，引起電流流過觸發(fā)電路，從而在低過載電流下點燃化學炸藥包，在熔體上產(chǎn)生多個串聯(lián)電弧來開斷電流。在大電流情況下，其開斷與一般限流熔斷器相似。
智能化熔斷器的保護系統(tǒng)由多個智能化熔斷器和一個保護控制中心（pcc）組成。以往的熔斷器電弧是靠低熔點的“m”效應(yīng)和特殊的熔體狹頸設(shè)計來實現(xiàn)的，因而其時間－電流特性是固定不變的，而智能化的熔斷器沿熔體長度方向多處布置有化學炸藥包，并設(shè)有智能檢測單元對線路供電狀況進行檢測和判定，再通過觸發(fā)化學炸藥包按要求動作，從而實現(xiàn)熔斷器時間－電流特性的智能控制。
3）高壓斷路器及高壓開關(guān)柜
日本富士公司在原來的真空斷路器上添加了過電流繼電器、檢測用電流互感器以及各種傳感器，使斷路器具備了自診斷功能及傳輸功能，構(gòu)成了集監(jiān)視、通信、控制和保護為一體的智能單元，從而強化了斷路器的功能，提高了可靠性。
在電器元件智能化的同時，高壓開關(guān)柜也不斷向智能化方向推進，目前在國際上處于領(lǐng)先地位的高壓開關(guān)柜產(chǎn)品均具有：脫扣回路斷線監(jiān)測、動作時間檢測、接觸部件檢測、彈簧的儲能時間檢測、溫度／濕度檢測和柜門的監(jiān)視等功能，綜合這些功能就構(gòu)成了智能化高壓開關(guān)柜。
abb公司近期推出的高壓開關(guān)柜智能化集中控制／保護單元，將控制、信號、保護、測量和監(jiān)視等功能組合起來，使高壓開關(guān)柜具有連續(xù)自監(jiān)視以及與電站控制系統(tǒng)直接連接等功能。集中控制／保護單元具有限流、過電壓和欠電壓、過熱以及接地故障等多種保護功能，并能根據(jù)需要任意組合。集中控制／保護單元還具有智能診斷能力，能對其所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行分析和處理、進行故障預測、判斷開關(guān)的剩余使用壽命和計算出維修期限。略……
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