年产3000台智能电网用特超高压避雷器产业化项目可行性实施报告.docx
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年产3000台智能电网用特超高压避雷器产业化项目可行性实施报告
年产3000台智能电网用特超高压避雷器产业化项目
一、项目概述
1、产品概况
避雷器是限制电力系统的电气设备免受大气过电压和操作过电压损害的保护设备，其按外壳材料可分为瓷套式避雷器和有机外套避雷器。
避雷器产品的电气性能决定了整个电网系统的设备绝缘耐受水平。
特高压、超高压避雷器就是用于500～1000kV交流及800kV直流电网系统，来保护系统的各种电气设备免受过电压损害的电气设备。
2、项目概况
根据国家电网公司的规划，我国将以百万伏级交流和±800kV级直流系统组成的特高压国家骨干输电网架，建设具有“信息化、自动化、互动化”特征的统一坚强智能电网，实现以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，覆盖所有电压等级坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动现代电网。
特、超高压电网用智能化避雷器是智能电网的重要设备之一，其电气特性是电网骨架绝缘配合的基础。
本项目总投资5900万元，其中建设投资4300万元，铺地流资1600万元；项目新增建筑面积3640平方米，购置关键设备175台（套），利用公司成熟的工艺和专利技术，建成特、超高压避雷器用高梯度、低残压电阻片生产线一条和智能电网用特、超高压避雷器装配生产线一条，形成年产特、超高压避雷器用高梯度、低残压电阻片10万片、1000kV特高压避雷器200台、750kV超高压避雷器600台、500kV线路型避雷器2200台的生产能力。
项目自2009年8月开始建设，2010年12月全部建成投产；项目建成达产后，年新增销售收入21000万元，新增利税5800万元，利润3500万元。
2、实施该项目的意义
随着我国经济快速发展，对能源的需求很大。
而我国地域广阔，资源能源分布很不均衡，北方多煤，西南方多水，而经济中心大多在沿海地带。
能源无论是陆路运输还是水路运输，成本都非常高昂。
因此，国家电网公司于2005年正式提出建设“以百万伏级交流和±800kV级直流系统组成的特高压国家骨干输电网架”的电网建设目标。
提出了“坚强智能电网”，以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，是坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。
因此，“坚强”和“智能”是坚强智能电网的基本涵。
只有形成坚强网架结构，构建“坚强”的基础，实现信息化、数字化、自动化、互动化的“智能”技术特征，才能充分发挥坚强智能电网的功能和作用。
特高压就为发展智能电网提供了坚实的基础。
根据国家电网公司的规划，至2010年，纵贯南北的百万伏级输电通道将把华北和华中紧密联系起来，到2020年，我国将建成以特高压电网为骨干网架，具有“信息化、自动化、互动化”特征的统一坚强智能电网。
2010年，国家电网西北电网提出要进一步加快建设750kV电网，尤其是要确保西北750kV主网与新疆电网联网工程于今年10月底建成投运。
届时，中国将初步建成覆盖西北五省（区）的“电网高速公路””——750kV统一电网，西北在更大围优化配置资源的作用也将进一步显现。
我国统一智能坚强电网的全面建设，必将为特高压输变电装备等产品提供巨大的市场需求。
2005年，国家电网公司提出建设首条“晋东南－－”1000kV特高压试验示工程后，我公司在国率先启动了1000kV特高压氧化锌避雷器产品的研发工作，并于2006年研制成功，目前产品已在国网特高压试验基地安全运行近三年，占领了避雷器行业制高点。
2010年2月，随着“晋东南－－”1000kV特高压试验示工程安全运行一年，标志着我国已成功跃上当今世界电压等级最高的电网科技巅峰，并由此翻开世界电网发展新篇章。
未来几年中国将大规模的进行特高压电网建设，以改善能源分布不均的现状。
我公司作为国输变电装备骨干制造企业，在避雷器产品方面已有近30年的发展历史，已积累了丰富的产业化经验和雄厚的技术、人力资源基础，建立起了成熟的市场营销网络，为我国研究特高压输变电技术和相应的输变电设备制造业带来了难得的发展机遇。
百万伏级特高压输变电工程在世界上没有成熟的运行经验可以借鉴，我国电网面临的问题是世界上独一无二的，国家启动百万特高压示工程建设项目的动力在国，市场也在国，技术创新在国，要求国输变电设备生产厂家与之同步开展配套设备的研制、开发和生产，从而实现我国输变电工程装备前沿技术国产化，提升民族工业的竞争实力。
我公司作为国最大规模的氧化锌避雷器生产专业制造商，依据国家电网发展规划，实施特高压氧化锌避雷器产业化项目，支持国家百万伏级输变电工程建设，是十分必要的。
二、项目技术情况
（一）简述
从1979年开始，我公司在高压研究所和华中理工大学的帮助下，通过消化吸收国外先进技术，进行氧化锌压敏电阻片和避雷器的研究开发工作，经过科技人员的艰苦攻关，于1985年成功研制出6kV和10kV两种型号的氧化锌避雷器产品，并通过了省科委组织的技术鉴定。
以此为起点，我公司以“不断完善产品系列、提高产品技术水平”为目标，进行不间断的技术创新，至1999年完成了10～500kV瓷外套系列氧化锌避雷器的研制开发工作，至2003年完成了10～500kV复合外套氧化锌避雷器系列产品及线路型避雷器的研发工作，并通过产业化改造相继大批量投入电网运行，使公司发展成为国规模最大的氧化锌压敏电阻片和氧化锌避雷器生产厂家，产品技术水平处于国领先地位，为我国电力工业的发展做出了突出贡献。
我公司研究开发的氧化锌电阻片及避雷器均被省科技厅评定为省高新技术产品，其中非线性氧化锌电阻片、220kV氧化锌避雷器及500kV氧化锌避雷器被国家科技部等五部委认定为国家重点新产品，产品全部拥有自主知识产权。
2009年，我公司的1000kV、750kV、330kV交流系统用金属氧化物避雷器、500kV输电线路用金属氧化物避雷器、500kVGIS用罐式金属氧化物避雷器等五项产品通过了国家级鉴定，其中1000kV特高压避雷器综合性能达到国际先进水平。
我公司20多年避雷器产品的研发、开发和生产历史为公司实施特高压氧化锌避雷器的研究开发奠定了雄厚的技术基础和人才基础。
我公司还紧紧围绕国家电网公司建设坚强智能电网的规划，公司现有产品需进行以智能化为方向的研发，进行现有避雷器产品的智能化改造；同时与相关企业展开产品或项目的战略合作，特别是与国家电网公司下属的中国电科院、国网电科院及相关高校展开项目合作，占领了产品开发的制高点。
在避雷器产品研发上，做到了实时将在线监测产品运行状况及数据的采集、传输和保存，与继电保护设备联动，利用光纤实现小信号传输。
开发新型避雷器监测器，利用成熟的光电转换原理与其他一次设备实现智能化联接，实现远程控制放电计数器。
自2005年初实施1000kV特高压避雷器及750kV超高压避雷器的研究以来，我公司现已完成了1000kV、750kV避雷器用氧化锌压敏电阻片研制、避雷器结构设计、避雷器电流分布状况研究、避雷器套管设计等工作；我公司产品技术方案已通过了国家电网公司的技术招标，被确定了合格供应商，并交付第一台试验样机，在高压研究所试验线路中挂网试运行已有3年，为该项目的实施奠定了坚实基础。
我公司将不惜财力，多方筹措资金，保证该项目经费投入，加快产品研制步伐和产业化进程，努力为我国第一条1000kV特高压试验线路的建设做出突出贡献。
针对输电线路里程长，经过地区地形复杂多样，加上架空高度高及走廊宽等因素，其遭受累计的概率更高，而500kV输电线路仍用传统的防雷措施，对于高输电线路耐雷水平是有限的，因此将线路避雷器应用与输电线路的绝缘保护是防雷技术的必然趋势。
我公司研制的线路型复合外套有串联间隙金属氧化物避雷器，外套采用高温硅橡胶注射成型，腔真空灌胶处理，密封性能良好，不易受潮，运行可靠性高。
避雷器耐受工频电压高，串联间隙放电稳定，通流能量大，切断工频续流可靠，保证线路正常供电。
产品重量轻，机械性能高，设计紧凑型，重量轻，体积小，安装方便。
外套防污能力强，产品维护简便。
防爆性好，无爆炸及火灾危险，保证设备和人身安全，先进，性能优异，已成功运行2年多，通过了国家权威的多项检验，综合性能居国际先进水平。
（二）项目创新点
1、采用专利技术的电阻片十元组份配方和烧结工艺，电位梯度和残压比有重大突破
采用独有的十元组份配方,调整钴、铝等元素含量，降低晶粒电阻率，降低残压比，提高保护裕度；引入镍和稀土元素，稳定耗尽层中载流子数量，增强产品的可靠性。
在工艺上采用化学共沉淀工艺，使粉体中各成份实现离子级均匀混合，提高粉体混合均匀性；改进添加料处理工艺，使晶粒直径由10µm降低到5µm，增加了单位厚度的晶界数，提高了电阻片的电位梯度。
采用我公司独创的烧结专利工艺，改善热处理工艺，稳定晶粒尺寸，使晶粒和晶界层均匀，提高电阻片的能量吸收能力；采用双端面立式磨片专利技术和全自动喷铝电极专利技术，提高电阻片端面平整度，提高生产效率。
2、新型电位分布结构设计使避雷器运行更安全
避雷器结构研制涉及电压（位）分布，外绝缘特性、结构稳定性等方面。
我们采用先进的有限元软件对电压（电位）进行反复计算，对外绝缘特性、结构稳定性进行了验算及耐污秽性能研究，并进行了结构验证试验，并进行了产品压力释放性能研究及抗震性能研究，在机械研究所进行了抗震分析，结果验证了所研制结构的可靠性，整体结构设计也处于国际先进水平。
3、试验和检测手段完善使避雷器运行更可靠
利用自行设计的配组软件进行电阻片配组，使避雷器部各柱电流分布不均匀系数控制在9%以；通过计算机电位分布模拟计算和光纤法电位分布测量各点的电位分布，确定产品的结构和均压措施，使整支避雷器的最大电位分布不均匀系数控制在7%以。
另外国际先进水平的电压（电位）分布实测设备，进行电压（电位）分布的实际测试。
通过这些研究，为750kV、1000kV氧化锌避雷器及线路型避雷器的研制提供了可靠的保证。
4、具有远程实时在线监测功能的避雷器监测器使产品更适合智能电网要求
研发并采用的自动化监测器技术，实时将在线监测产品运行状况及数据的采集、传输和保存，与继电保护设备联动，向智能利用光纤实现小信号传输。
开发新型避雷器监测器，利用成熟的光电转换原理与其他一次设备实现智能化联接，实现远程测控避雷器在线监测器，控制放电计数器。
（三）知识产权状况
本项目产品的生产工艺等技术全部是我公司技术人员在原有技术和工艺基础上，通过大量的研究和实验，自主开发的，在项目产品的生产技术中，核心生产工艺技术是我公司专有的，生产工艺技术中包含了2项发明专利技术，5项实用新型专利技术，这些专利的所有权全部归我公司所有，并且其余的生产工艺及技术也都是我公司自主研发的成果，不存在知识产权纠纷。
三、项目实施方案
（一）项目的容与技术路线
1、项目建设规模
项目建成年产10万片特高压、超高压避雷器用高梯度、低残压电阻片生产线一条及智能电网用特、超高压避雷器装配生产线一条，形成年产特、超高压避雷器用高能氧化锌压敏电阻片10万片、1000kV特高压避雷器200台、750kV超高压避雷器600台、500kV线路型避雷器2200台生产能力。
2、项目建设容
项目新增建设面积3640平方米，购置国先进工艺及测试设备175台（套），新建特高压、超高压智能电网用避雷器高梯度压敏电阻片生产线一条，新建智能电网用特高压、超高压避雷器装配线一条，形成年产智能电网用特高压、超高压避雷器及线路型避雷器3000台的生产能力，主要加工、装配及测试工艺装备达到国领先水平，产品技术性能达到国领先水平。
3、技术路线
项目根据国家特高压示工程提出的产品技术条件，以国家电网公司高压研究所为技术依托单位，在500kV避雷器的生产基础上，针对1000kV、750kV及线路型避雷器的技术条件，重点开发研究新的配方，生产晶粒细化的高电位梯度氧化锌电阻片,以满足其使用要求；同时，研究避雷器的电位分布、热损耗特性、耐污特性、抗震特性等，并通过产品结构设计、电场计算等工作，研制1000kV、750kV及线路型避雷器，其技术路线如下：
电阻片研制开发→芯组结构设计→电场计算→
避雷器均压结构→避雷器密封及防爆结构→型式试验
（1）电阻片的研制开发
根据特高压氧化锌避雷器保护水平的要求，对避雷器电阻片进行动作负载、工频耐受、老化等方面研究，进一步提高电阻片的电气技术性能，使电阻片5kA冲击电流下残压比小于1.42，105％荷电率下的老化性能小于1.1。
（2）芯组结构设计
通过对芯组并联结构的试验研究，控制柱间操作波残压及直流参考电压偏差，从而使各柱电流分布基本平衡，确保氧化锌避雷器的运行可靠性。
（3）电场计算
以电位分布均匀为出发点，通过对各方案中均压环尺寸、下沉深度的优化及并联电容的配置,以尽量降低避雷器电位分布不均匀系数。
（4）避雷器均压结构
1000kV、750kV避雷器节数多，高度大，对地杂散电容造成的电阻片对地电位分布不均匀程度很严重。
根据IEC标准，避雷器在不采取均压措施时，高度每增加1m，电位分布不均匀系数按增大15%考虑，则1000kV避雷器最大电位分布不均匀系数超过150%，按照平均80%荷电率计算，最大荷电率将达200%，如果再计及污秽造成的电位分布不均，电阻片最大荷电率将更高，超出了电阻片的正常工作条件。
我们运用CAE技术进行电位分布计算，采取在不同元件中分别并联不同容量的均压电容及在避雷器元件端部装均压环的措施，以达到改善电位分布的目的。
（5）避雷器密封及防爆结构
密封结构借用500kV避雷器结构，选用优质乙丙胶密封圈，辅以进口密封胶，采用氦质谱检漏仪检漏，确保产品年漏率不大于4.43×10-5Pa.l/s。
瓷套避雷器在芯组与瓷套之间加隔弧筒，芯组元件上、下端均装有防爆板，防爆板选用脆性材料，爆破静水压力＜1.0MPa，而瓷套破坏水压＞7MPa，保证一旦避雷器出现意外损坏，避雷器瓷套不发生粉碎性爆炸。
（二）项目组织实施方案
1、成立产业化小组
为了保证该项目顺利实施，我公司在产品生产领导小组基础上，成立了以技术生产总监为组长，以技术、设备、生产、管理为成员的产业化小组，负责领导、协调该项目的实施。
2、项目建设地址
本项目建设地点位于**电气厂区。
**电气厂区位于市高新技术开发区312国道与独山大道交叉口，厂区占地面积107387平方米，现有建筑面积25000平方米。
市地处豫西南，焦枝、宁西铁路在此交汇，312国道、207国道、209国道及豫01、02线省级公路贯穿全境，沪陕、二广高速公路十字交叉，机场航班可直达北京、、上海等地。
3、项目建筑工程
按照建筑安全防火规GBJ16－87规定，该项目建设属丙类设区域，建筑防火等级为二级。
根据国家地震局1990级发布的《中国地震度区划图》，该项目建设地点地震烈度为6度。
本项目需要新增建筑面积3640平方米，其中：
电阻片生产车间为钢架结构厂房，主要布置高梯度特高压电阻片生产线。
避雷器装配及检测厂房为单层框架结构，钢筋混凝土和钢构厂房，主要布置生产线和检测线，厂房按照百万级净化标准建设。
4、设备购置
新购置的主要生产设备如下：
序号
设备名称
制造商
数量
1
SD-25N型喷雾干燥机
市东升喷雾干燥机械厂
1台
2
D-2型混料装置
北京市电子工艺技术研究中心
1台
3
TKM-F-10型粉末成型机
凯尔博精密机械有限责任公司
1台
4
TAP74-63型粉末成型机
天津锻压机床厂
4台
5
全自动双推板隧道窑
宜兴市庆丰耐火材料
1条
6
全自动单推板隧道窑
电子工业部48所
1条
7
JCP-5-72CZG三缸全自动超声波清洗机
清洗设备厂
2台
8
DTL-1自动喷铝机
上海剑春喷涂机械厂
1台
9
压敏电阻全自动电检线
交通大学
1条
10
1200kV工频试验变压器
试验变压器公司
1套
11
2000kV冲击电流发生器
试验变压器公司
1套
我公司生产用主要检测仪器如下：
序号
仪器名称
制造商
数量
1
原子吸收分光光度仪
北京光学仪器厂
1台
2
激光粒度分布测试仪
仪器厂
1台
3
红外水分测试仪
仪器厂
1台
（三）项目产品市场调查与竞争能力预测
根据国家特高压电网发展规划，至2010年，我国特高压工程总规模将达到20座交流变电站（开关站），主变台数将达到26台，总变电容量达到7725万千伏安，交流特高压线路长度达到11580公里；至2015年，交流特高压骨干网架将形成长梯形、多受端的交流主网架结构，特高压工程规模将达到38座交流变电站，主变台数将达到55台，总变电容量达到16725万千伏安，交流特高压线路长度达到23560公里，建成5条800千伏直流线路，包括10个直流换流站，直流线路总长度达到7420公里；至2020年，我国将建成为特高压为骨干网架的统一坚强智能电网，特高压工程规模将达到45座交流变电站（开关站），主变台数将达到75台，总变电容量达到22350万千伏安，交流特高压线路长度达到31490公里，800千伏直流线路总数达到11回，包括21个直流换流站，线路总长度17680公里。
2010年，国家电网西北电网提出要进一步加快建设750kV电网，尤其是要确保西北750kV主网与新疆电网联网工程于今年10月底建成投运。
届时，中国将初步建成覆盖西北五省（区）的“电网高速公路””——750kV统一电网，西北在更大围优化配置资源的作用也将进一步显现。
根据国家电网公司公布的数据，我国统一坚强智能电网建设将分三个阶段进行，总投资预计超过4万亿，第一阶段（2009年-2010年）预计投资5500亿元，其中特高压电网投资830亿元；第二阶段（2011年-2015年）预计投资2万亿元，其中特高压电网投资3000亿元；第三阶段（2016年-2020年）预计投资1.7万亿元，其中特高压投资2500亿元。
根据国家电网公司对在建的“晋东南－－”特高压试验线路及750kV超高压线路项目招标中列出的设备情况，据此估算，按2010年起特高压、超高压输电线路的年建设里程在5000公里计算，则年需求1000kV特高压避雷器在480台左右，750kV超高压避雷器300台左右。
我国统一坚强智能电网的全面建设，为输变电装备提供巨大的市场需求，特高压及线路型避雷器的市场十分广阔。
目前，我公司研制成功的1000kV、750kV特高压避雷器及线路型避雷器已通过国家权威部门的型式试验，并于2009年11月14日通过中国机械工业联合会及国家电网公司组织的国家级产品鉴定，产品综合性能指标达到国际先进水平，1000kV特高压避雷器已在国网特高压试验基地成功运行近三年，110～500kV线路型避雷器已在市场运行达3800相以上，其中，2008年在国家电网集中规模招标中，我公司500kV避雷器产品中标率达到50.71%，2009年为47%，国市场占有率第一，客户反映良好。
（四）投资预算与资金筹措
1、总投资估算
1.1建设投资
本项目投资容主要有建筑工程费、设备购置费和其它费用。
投资估算方法：
工程费用中建筑工程费用参照当地类似工程费用估算。
设备购置费根据设备出厂价估算，考虑设备运杂、安装、基础费用等按原机械部概算指标计算，约占设备费的11%。
其它费用中勘察设计费、基本预备费按原机械部概算指标计算。
根据国家计委“计投资”1340号文规定，涨价预备费按0考虑。
投资估算结果：
本项目固定资产投资4100万元，其中建筑工程费用770万元，设备及安装工程费用2680万元，其它费用650万元。
项目投资估算情况详见表。
固定资产投资估算表
单位：
万元
序号
工程或费用名称
建筑面积（m2）
建筑工程
设备、工器具及安装工程
其它
费用
合计
备注
人民币
其中
外汇
Ⅰ工程费用
1
电阻片生产车间
2280
427
2510
2937
2
装配及检测厂房
1360
343
60
403
3
其他
110
110
小计
3640
770
2680
3450
Ⅱ其它费用
1
技术合作考察费
60
60
2
职工培训费
30
30
3
勘察设计费
30
30
4
监理费
20
20
5
建设单位管理费
80
80
6
预备费
200
200
小计
530
530
合计
3640
770
2680
530
3980
建设期利息
110
110
固定资产
投资合计
3640
770
2680
740
4100
1.2铺底流动资金
采用估算法估算流动资金需要量，本项目需新增铺底流动资金1800万元。
1.3项目总投资
本项目总投资5900万元，其中固定资产投资4100万元，铺底流动资金1800万元。
2、资金筹措
本项目总投资5900万元。
资金来源为：
申请银行贷款3000万元，企业自筹2700万元（其中项目资本金1195万元），申请省财政科技资助200万元。
（五）项目实施风险评价（包括技术、市场、财务风险）
我公司研究开发的氧化锌电阻片及避雷器均被省科技厅评定为省高新技术产品，其中非线性氧化锌电阻片、220kV氧化锌避雷器及500kV氧化锌避雷器被国家科技部等五部委认定为国家重点新产品，产品全部拥有自主知识产权。
我公司20多年避雷器产品的研发、开发和生产历史为公司实施1000kV特高压氧化锌避雷器的研究开发奠定了雄厚的技术基础和人才基础。
我公司自2005年初实施1000kV特高压避雷器及750kV超高压避雷器的研究以来，现已完成了1000kV、750kV避雷器用氧化锌压敏电阻片研制、避雷器结构设计、避雷器电流分布状况研究、避雷器套管设计等工作；目前，我公司产品技术方案已通过了国家电网公司的技术招标，被确定了合格供应商，并交付第一台试验样机，在高压研究所试验线路中挂网试运行，为该项目的实施奠定了坚实基础。
我公司将不惜财力，多方筹措资金，保证该项目经费投入，加快产品研制步伐和产业化进程，努力为我国第一条1000kV特高压试验线路的建设做出突出贡献。
2009年11月14日，中国机械工业联合会和国家电网公司联合组织产品鉴定会，对我公司研制生产的1000kV特高压避雷器、750kV超高压避雷器、500kV线路型避雷器等项目产品进行了产品鉴定，一致认为我公司1000kV特高压避雷器综合性能达到国际先进水平。
根据市场需要，我公司自2001年起开始自主研发罐式避雷器。
经过科研人员的科技攻关，已成功研制出110～500kV系列线路型避雷器，产品经国家权威检测的型式试验，综合性能指标达到国先进水平，目前已投入市场运行。
本项目的盈亏平衡点为53.4%，即生产负荷达到设计生产能力的53.4%即可保本经营；敏感性分析结果说明，当销售收入减少10%，经营成本增加10%，投资减少20%的不利情况下，项目税前财务部收益率、投资回收期指标均达到行业基准值，该项目具有一定的抗风险能力。
（六）项目实施计划进度
为了加快本项目的实施进度，在项目进行前期工作的同时应提前对原有
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