目前國內(nèi)外高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析及智能化發(fā)展方向

劉麗娟 孫曉娜

（索凌電氣有限公司 河南省鄭州市 450000）

目前國內(nèi)外高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析及智能化發(fā)展方向

劉麗娟 孫曉娜

（索凌電氣有限公司 河南省鄭州市 450000）

在分析國內(nèi)外高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，并通過對高低壓開關(guān)柜國內(nèi)外產(chǎn)品技術(shù)水平的研究對比，找出我國在成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)與國外存在的差距，從而進(jìn)一步分析出成套開關(guān)柜未來智能化的走向，為今后國內(nèi)廠家提供努力的方向。

高低壓開關(guān)柜；智能化；真空斷路器

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電力的相關(guān)設(shè)備也得到長期快速的發(fā)展。所以，作為電力建設(shè)中重要設(shè)備之一的高低壓成套開關(guān)柜存在著很大的市場需求，與此同時，用戶對高低壓開關(guān)柜的使用要求也越來越苛刻，這便對廣大的廠家提出了更高的要求。本文在分析國內(nèi)外在高低壓成套開關(guān)柜電氣設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行研究對比，找到差距同時提供日后廣大廠家努力的方向。

1 國內(nèi)外高低壓成套開關(guān)柜的總體發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外高低壓成套開關(guān)柜的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國外很多有實(shí)力的高低壓開關(guān)柜生產(chǎn)廠家都開發(fā)出自己的競爭產(chǎn)品，提高了開關(guān)柜的絕緣性，改變了開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)，從而促使高低壓開關(guān)柜的生產(chǎn)水平逐年提高，產(chǎn)品的性能也越來越棒，廠家之間的競爭也越來越激烈。比如說：日本三菱公司的MA-EC型下置式手車柜；德國西門子公司的8BK20系列中置柜。

真空斷路器，作為高低壓開關(guān)柜的主要元件之一，接著向小型化、高可靠性、少維護(hù)的方向發(fā)展。廠家在斷路器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，更多的在產(chǎn)品上采用本體與結(jié)構(gòu)機(jī)一體化的設(shè)計(jì)方案。舉個例子，ABB公司首先將免維護(hù)的真空滅弧室直接澆注在環(huán)氧樹脂中，這樣便可以形成一個獨(dú)立的斷路器極柱，這種技術(shù)帶來的好處是避免外力和外界環(huán)境對滅弧室和其他電氣原件的影響，增強(qiáng)了外緣體的強(qiáng)度，同時采用澆注式極柱可以大大減少手工裝配工作量，使得該產(chǎn)品的安全可靠性得到大大的提高。ABB公司還率先推出了永磁操動機(jī)構(gòu)等等，值得一提的是，氣體絕緣開關(guān)柜里有惰性氣體，由于其主要的電氣元器件裝在密閉的惰性氣體中，完全與外界環(huán)境隔離，縮小相間距離和相離地距離，使得開關(guān)小型化，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的全工況、免維修。

1.2 國內(nèi)高低壓成套開關(guān)柜的發(fā)展現(xiàn)狀

我國建國初期的工業(yè)水平低，一開始經(jīng)歷了仿蘇——仿歐美——自主開發(fā)的發(fā)展過程。高低壓柜也由一開始單一的GG1A固定式開關(guān)柜發(fā)展到現(xiàn)在的手動柜與固定柜并存。我國的柜體結(jié)構(gòu)也由焊接式框架向著組裝式發(fā)展。在加工設(shè)備方面，普通機(jī)床也被數(shù)控機(jī)床替代，加工水平也得到了巨大的提升。值得關(guān)注的是，近些年我國高低壓行業(yè)的生產(chǎn)正逐步向規(guī)?；a(chǎn)方向發(fā)展，行業(yè)中生產(chǎn)的真空斷路器和開關(guān)柜的品種也越來越多，國內(nèi)廠家也積極引進(jìn)國外技術(shù)，向國外廠商學(xué)習(xí)生產(chǎn)理念，努力提高自身生產(chǎn)水平，提升綜合競爭力。提高的方面有：

（1）采用性能良好的元器件

原來的少油斷路器和SF6斷路器被真空斷路器代替，并采用了新一代二次元器件。

（2）應(yīng)用新工藝裝備和技術(shù)

傳統(tǒng)的普通機(jī)床被數(shù)控機(jī)床替代，同時采用先進(jìn)的涂裝工藝和先進(jìn)母排加工設(shè)備。

（3）應(yīng)用新介質(zhì)、新材料

新型絕緣阻燃材料.APG環(huán)氧樹脂，陶瓷等材料的應(yīng)用

2 國內(nèi)高低壓開關(guān)柜與國外高低壓開關(guān)柜之間存在的差距

我國企業(yè)在引進(jìn)國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)之后，雖然有了比較大的發(fā)展，但是還是沒有能夠掌握住核心技術(shù)，同發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)技術(shù)水平相比還是有一定的差距。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 智能化方面的差距

智能化的含義是旨在將數(shù)字技術(shù)、在線檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)和通訊通信技術(shù)整合到一起，同時應(yīng)用到高低壓開關(guān)柜中。在這里舉一個簡單的例子，REF542plusz智能型控制保護(hù)單元，是ABB公司的一款研究產(chǎn)品，它的誕生能讓高低壓開關(guān)柜控制智能化，同時可以進(jìn)行傻瓜式的操作，我國企業(yè)目前還沒有這樣的技術(shù)，達(dá)不到國外的先進(jìn)水平。

2.2 小型化的差距

絕緣間距和工頻耐壓是高低壓開關(guān)柜的關(guān)鍵，國外在這方面的要求比國內(nèi)的要低。國外企業(yè)ABB公司在高低壓開關(guān)柜小型化方面做了相當(dāng)多的研究，最后ABB公司采用了復(fù)合絕緣技術(shù)，運(yùn)用小型化真空滅弧室，使得開關(guān)柜的體積大大減小，在技術(shù)上又領(lǐng)先我國一大步。

2.3 加工技術(shù)方面的差距

盡管國外的先進(jìn)企業(yè)擁有先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，但是我國生產(chǎn)企業(yè)引進(jìn)的數(shù)控加工設(shè)備與國外企業(yè)的并沒有大的差距，短板就在于生產(chǎn)用的模具，模具之間的差異很大程度上影響了加工水平，還有的就是企業(yè)在員工培訓(xùn)方面的差異，總的加起來使得國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的高低壓開關(guān)柜的整體精度大大降低。

國內(nèi)外差異如此之大，根本原因還是國內(nèi)企業(yè)創(chuàng)造能力的不足，創(chuàng)新體制的落后不完善，再加上科研經(jīng)費(fèi)不足，讓差距越來越大。針對現(xiàn)狀，國家需要采取一些政策，鼓勵國內(nèi)生產(chǎn)廠家加大對科研的力度；同時生產(chǎn)者自己增強(qiáng)企業(yè)自身的綜合科技實(shí)力，加強(qiáng)對科技人員的培養(yǎng)，鼓勵科技人員努力學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，形成良好的學(xué)習(xí)氛圍，以擺脫在核心上對外國生產(chǎn)廠家的依賴。

3 高低壓成套開關(guān)柜智能化發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展方向

現(xiàn)代社會發(fā)展迅速，向智能化方向發(fā)展的趨勢越來越明顯，所以電力設(shè)施的智能化也需要符合時代發(fā)展的潮流，就目前而言，高低壓開關(guān)柜智能化是一個技術(shù)發(fā)展的趨勢。為了配合智能化的建設(shè)，國家給予了智能化電力網(wǎng)建設(shè)大力支持，促進(jìn)了高低壓開關(guān)柜不斷向智能化的方向穩(wěn)步發(fā)展。在國外，擁有先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的企業(yè)生產(chǎn)的高低壓開關(guān)柜具備了脫扣回路斷線監(jiān)測、動作時間自動檢測、接觸部件自動檢測、彈簧儲能時間的自我檢測等功能，這些功能結(jié)合到一起，就構(gòu)成了智能化高低壓開關(guān)柜。“十二五”規(guī)劃期間，在國內(nèi)高低壓開關(guān)柜行業(yè)大型會議上，參加會議的各家企業(yè)達(dá)成了關(guān)于進(jìn)一步加大力度推動高低壓開關(guān)柜設(shè)備的核心技術(shù)及關(guān)鍵零部件研究的共識。屆時，國內(nèi)企業(yè)要爭取實(shí)現(xiàn)高低壓開關(guān)柜設(shè)備的自主研發(fā)和全面國產(chǎn)化的目標(biāo)，與此同時，我們需要在智能化電網(wǎng)，數(shù)字化變電站、自動化配網(wǎng)的配合下，保證高低壓開關(guān)柜智能化的建設(shè)。

開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)智能化，需要考慮幾個方面：

3.1 功能方面的集成化、數(shù)字化

傳統(tǒng)的高低壓開關(guān)柜二次電路元件結(jié)構(gòu)，采用了電磁式機(jī)械結(jié)構(gòu)，具備的功能有限，已經(jīng)無法適應(yīng)現(xiàn)代化電網(wǎng)發(fā)展的需要。所以，我們需要在之前的基礎(chǔ)上加上計(jì)算機(jī)技術(shù)，將其作為開關(guān)柜監(jiān)測、計(jì)量、保護(hù)的核心，同時配合真空斷路器的使用，與之構(gòu)成高低壓開關(guān)柜擁有巨大的優(yōu)越性。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以輕松方便綜合機(jī)電式和集成電路式電器產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，同時可以將計(jì)量、保護(hù)、控制、通信、記錄的功能結(jié)合在一塊，從根本上減少了元件數(shù)目，提高了高低壓開關(guān)柜的性價(jià)比，提高了經(jīng)濟(jì)性。之前一臺10kV的開關(guān)柜的成本在3000～5000之間，現(xiàn)在智能化開關(guān)柜的成本價(jià)格與它差不多，但功能卻已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī)開關(guān)柜。

3.2 控制、保護(hù)方面的智能化

這方面需要對電網(wǎng)的監(jiān)控對象的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行智能化檢測。采用智能化單元過電流保護(hù)的無極差配合以及環(huán)網(wǎng)供電系統(tǒng)中保護(hù)的“動態(tài)”配合。既然是智能化開關(guān)柜，它自身就應(yīng)該具備對自身工作狀態(tài)的檢測、診斷、控制和保護(hù)的功能，特別是高壓斷路器的智能分?jǐn)?，可以提高智能調(diào)節(jié)開關(guān)的分閘速度、減少機(jī)械之間的沖擊、提高開關(guān)柜的使用壽命。

3.3 產(chǎn)品與結(jié)構(gòu)方面的模塊化

采用“以軟代硬”的方法，以此來提高智能化開關(guān)柜的適應(yīng)性。根據(jù)開關(guān)柜實(shí)際運(yùn)用中控制對象的不同，分成線路、變壓器、電容器、電機(jī)等多種單元，各單元檢測保護(hù)功能不同，但硬件形式一樣可以互換，這樣的改變可以使生產(chǎn)形式標(biāo)準(zhǔn)化，減少元件備品。

3.4 體積方面的小型化

功能的集成和電路的集成直接帶來智能化產(chǎn)品的小型化。之前變電站占用面積達(dá)200多平方，現(xiàn)在智能化后的占用面積僅60多平方，采用雙機(jī)雙備形式，只有兩個電源屏和一個轉(zhuǎn)接屏。

3.5 關(guān)于智能化的發(fā)展方向

隨著人們生活水平的不斷提高以及對智能化的越來越深入的了解，高低壓成套開關(guān)柜在不斷的朝著前置智能化單元，網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)這個方面，以及配合和相關(guān)元件的研發(fā)這些大的方向發(fā)展。

4 結(jié)束語

總體來說，我們在汲取國外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)的同時，也要重視自身生產(chǎn)水平的提升，及時的做到產(chǎn)品自主化，擁有自身的核心技術(shù)和競爭力。

[1]楊其富.供配電系統(tǒng)運(yùn)行管理與維護(hù)[J].中國電力出版社，2011，01.

[2]李建基.高低壓開關(guān)柜發(fā)展評述[J].中國電力出版社，2011，07.

[3]朱學(xué)貴.永磁機(jī)構(gòu)的研究與發(fā)展[J].機(jī)械工業(yè)出版社，2011，02.

TM591

A

1004-7344（2016）01-0255-02

2015-12-20

劉麗娟（1980-），女，中級工程師，本科，主要從事高低壓成套電氣設(shè)計(jì)方面的工作。