我国高压开关行业的最新发展述评.docx

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我国高压开关行业的最新发展述评

我国高压开关行业的最新发展述评

我国电力充满生机与活力，这为高压开关制造业带来了难得的机遇和严峻的考验。

而高压开关制造业必须不断地进行技术创新，推出一代又一代新品，才能满足电力市场日益增长的需求。

　　本文论述我国高压开关行业的发展近况、技术的进步以及推出的新品。

　　1.发展势头良好

　　从总的来看，根据高压开关协会2005年统计资料，2004年高压开关行业发展势头良好，出现了快速增长的局面。

全年完成工业总产值507.23亿，产品销售收492.7亿元，工业增加值134.76亿元，实现利润总额39.08亿元，与上年同比增长37.13%，其中高压开关部分为21.33亿元，同比增长23.42%.亏损从2003年的12家减为2004年的9家。

　　2004年高压开关行业涌现了一批效益有显著提高的企业。

如厦门ABB开关有限公司工业全员劳动生产率达到113.48万元/人，在行业中名列第1位，远高于行业工业全员劳动生产率的平均水平，极具竞争力，2003年工业总产值为13.42亿元，2004年已高达24.3亿元，发展速度令人瞩目。

工业全员劳动生产率较高的企业还有上海西门子高压开关有限公司（58.2万元/人）；广州东芝白云电器设备有限公司（43.44万元/人）；上海大华电器设备有限公司（43.34万元/人）等企业。

　　但同时也应看到，2004年受市场供求关系的，钢材、有色金属和铸锻件等主要电工原材料大幅涨价，加上行业市场竞争激烈，造成行业整体效益的增长幅度明显低于2003年。

　　2004年统计的306个企业中，工业总产值（现行价）超过亿元以上者有118个，其中工业总产值8亿元以上者有12个；3亿元以上者49个；2亿元以上者67个。

全员劳动生产率10万元/人以上者102个；5万元/人以上者180个。

　　工业总产值中高压开关产值前10名的企业依次是厦门ABB开关有发公司（24.3亿元）、西安西开高压电气股份有限公司（17.58亿元）、平高电气集团有限公司（11.55亿元）、华仪电器集团有限公司（11.02亿元）、泰开电气集团有限公司（9.18亿元）、宁波天安集团股份有限公司（8.4亿元）、大全集团有限公司（8.1亿元）、广州白云电器设备有限公司（6.44亿元）、新东北电气（沈阳）高压开关有限公司（6.42亿元）、河南森源电气股份有限公司（28602万元）。

　　工业增加值前10名的企业依次是厦门ABB开关有发公司（80003万元）、正泰电气股份有限公司（56560万元）、大全集团有限公司（55862万元）、华仪电器集团有限公司（38986万元）、泰开电气集团有限公司（32764万元）、平高电气集团有限公司（32280万元）、常熟开关制造有限公司（31177万元）、广州白云电器设备有限公司（30872万元）、西安西开高压电气股份有限公司（28602万元）、河南森源电气股份有限公司（28602万元）。

　　同时，许多行业、地方及民营企业投资的新企业纷纷上马，高压开关行业从业人数从2003年12.13万人增加到2004年的12.72万人；高压开关产品产值从2003年的231.7亿元增加到2004年的312.5亿元，增幅达到34.88%.

　　2004年高压开关产品产量有很大提高，详见表1和表2.以下各分别论述各类产品的发展和技术进步。

　　2.高压超高压SF6断路器和GIS的制造实力增强，高压超高压SF6断路器和GIS有了大幅增长。

　　如2004年生产550KVSF6断路器372台，增长409%；363KVSF6断路器43台，增长95%；

　　252KVSF6断路器2375台，增长209%；126KVSF6断路器7444台，增长85.6%；72.5KVSF6断路器1251台，增长60%.

　　2004年生产550KVGIS8间隔，363KVGIS19间隔，252KVGIS679间隔，126KVGIS2280间隔。

与上年相比都有大幅度增长。

特别是126KVGIS增幅极大，上年126KVGIS产量为1494间隔，而2004年达到2280间隔，增幅达到34%还多；252KVGIS也从2003年的511间隔增加到679间隔，增幅达32%还多。

　　高压超高压开关设备制造厂不断增多，现已有18家之多。

生产72.5~550KVSF6断路器产品的企业有：

西安西开高压电气股份有限公司、平高电气集团有限公司、新东北电气（沈阳）高压开关有限公司、山东泰开电气有限公司、北开电气股份有限公司、江苏省如高高压电器有限公司、上海华通开关厂、瓦房店高压开关有限公司、上海平开华明高压开关有限公司、宁波天安（集团）股份有限公司、湖南开关有限责任公司、湖北永鼎红旗电气有限公司、重庆新汇源高压开关有限公司、云南开关厂、西安西电高压开关有限责任公司、西安高压电器所电器制造厂、青岛益和电气集团股份有限公司、正泰电气股份有限公司、福州天宇公司等。

生产126~550KVGIS（气体绝缘金属封闭开关设备）的有：

西安西开高压电气股份有限公司、平高电气集团有限公司、新东北电气（沈阳）高压开关有限公司、山东泰开电气有限公司、北开电气股份有限公司、上海西门子高压开关有限公司、西安高压电器所电器制造厂等。

　　高压超高电压SF6断路器的技术进步主要表现在如下方面：

（1）我国已掌握了126KV自能式SF6断路器制造技术，已有十几家厂生产。

产品型号多达十几种。

（2）在126KV自能式SF6断路器基础上，西高所与北京北开电气公司于2004年联合开发出LW11-252/3150-40型252KV自能式SF6断路器。

该断路器的灭弧室采用了国际上属于第二代自能技术的上、下触头在开断时反向运动的结构（双动），在几乎不增加操作功的情况下，使弧触头的刚分速度达到10m/s左右，保证了高电压下大电流的开断，同时可确保切容性电流无重击穿；采用以上灭弧原理后，单极操作时配用更轻的弹簧操动机构，分闸功低于100kgm.合闸功低于200kgm.由于整机的机械受力较小，机械寿命达到了6000~10000次。

其水平达到了国际同类产品水平。

　　（3）西安西开高压电气股份有限公司2004年完成了550KV单断口罐式SF6断路器产品的开发，并在荷兰KEMA试验站及国家高压电器质量监督检验中心通过了全部开断型式试验项目。

其技术参数为额定电压550KV，额定电流4000A，额定短路开断50KA.该产品是我国首台550KV单断口罐式断路器，使我国成为世界上为数不多的掌握该技术的国家之一，达到了世界先进水平，并为我国进一步研制800KV、1100KVSF6断路器和GIS设备奠定了技术基础。

　　（4）西高所自行研制了具有自主知识产权的三相共箱型ZF口-126/T3150-40型智能化GIS.该方案断路器三相采用直线式布置，配用弹簧操动机构，三工位隔离接地组合开关及机构采用了最先进的技术方案，融合了母线筒的功能。

该产品采用了西高所自行研制的电压传感器和电流传感器，可全面监视系统运行状态。

　　（5）252KVSF6断路器和GIS参数上一个新挡次，都达到252KV4000A 63KA.

　　总之，我国550KV高压开关设备有大的空间。

据电力部门提供的资料，2003年电力系统装备550KVSF6断路器164台，而2003年高压开关行业才生产73台，2004年也只有77台（不包括外资及合资企业），缺口基本为外国产品所填补。

550KVGIS的产量更少，2003年仅生产4间隔，由于国内能力及装备政策关系，三峡左岸39间隔550KVGIS全部被ABB公司中标。

550KVGIS反映了一个企业的综合生产能力，它是附加值很高的高产品。

　　高压超高压领域是国内企业提高国内市场占有率的一个重要方面。

超高压部分市场上升空间大，技术含量高，现已有引进消化的基础，需要加大研制力度，提高核心技术水平，争取在断路器、GIS和混合技术开关设备产品方面扩大市场占有率。

　　3.特高压开关设备需加大自主研发力度

　　2005年初，国家电网公司在2005年工作会议上提出建设“以百万伏级交流和80万伏级直流系统组成的特高压国家骨干输电网架”的目标。

据研究资料显示，特高压电网具有跨区域、大容量、远距离、低损耗输电等优点。

以百万伏级交流为例，1回1000KV输电线路可替代4~5回500KV交流线路，通过减少线路回数，可节省线路走廊，而且能使输送单位容量的价格降低。

　　2005年5月底，国家电网公司已经启动了交流特高压示范工程的初步设计工作。

这项示范工程为1000KV交流输变电工程，具体线路：

陕北－晋东南－南阳－荆门－武汉。

荆门1000KV特高压变电站是该示范工程的第一个建设项目。

在2年之内，国家电网公司还特开工建设第二项交流特高压工程，具体线路为：

淮南－皖南－浙北－上海线。

　　由以上可见，上特高压势在必行，而且时间紧，任务重，这是电力的一次性跨越，从根本上改变了中国电网格局。

特高压，打造中国电网新格局。

特高压为高压开关行业带来难得的机遇和严峻的挑战。

且慢说特高压。

就是超高压，我国市场多为国外或合资企业占领，如长江三峡550KVGIS工程和800KVGIS示范工程，都被国外产品中标。

而550KVGIS和800KVGIS价格昂贵，国外公司往往开出“天价”。

一但国内能生产，则价格很快回落。

　　以市场换技术，寄希望于利用重点工程加快核心技术的二次开发，尽快掌握世界一流的研发技术，看来只是一厢情愿的美好愿望。

事实证明，采用所谓以“市场换技术”的模式局限性越来越大，国外公司技术垄断的趋势越来越明显。

因此，我们必须发挥行业优势，依靠自已的创新能力，研发出具有自主知识产权的核心技术。

　　从技术上讲，我国已自主研发出550KV单断口罐式SF6断路器，这就为研发1100KV特高压开关设备打下了良好的基础。

在世界上，当初日本先开发出550单断口SF6断路器，然后开发出1100KV双断口GIS.因此，我国在自主开发的550KV和800KV工程基础上，完全有能力开发1100KV特高压开关设备。

　　在开发特高压（百万伏级）开关设备方面，在时间紧任务急的情况下，可采取如下两途径实现国产化：

其一，采用技资结合的方式，引进国外先进技术进行合作生产，逐步实现国产化；其二，采取以自主研发为主，积极进行国际合作的方式，以实现百万伏级开关设备国产化。

　　目前西开电气在自主研发出550KV50KA单断口SF6罐式断路器的基础上，800KV罐式SF6断路器正在研制中，1100KV罐式断路器已进入开发论证阶段。

　　新沈高与韩国晓星公司合作已为我国750KV输电示范线路官亭变电站和兰州东变电站分别提供了800KVGIS.这就为沈高公司研制1100KVGIS奠定了基础。

　　新沈高公司将采取技贸结合，引进技术的方式，合作制造与自行开发相结合，以掌握核心技术，逐步实现国产化。

　　4.混合技术开关设备在升温

　　高压开关设备一般为空气绝缘开关设备（AIS）、气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）。

20世纪末世界上出现了另一种开关设备，即混合绝缘技术开关设备（MIS）。

包括ABB的PASS型、三菱的MITS型、东芝的GID型、西门子的HIS型、Alstom的GIM型等。

它们是空气绝缘或/和气体绝缘组合的紧凑型开关设备。

其优势是，它比AIS大大节省了占地面积，而比GIS却大大节省了费用。

欧洲当时处于20世纪50年代和60年代老电站的改造时期。

用此设备可节约费用和减少占地面积。

　　在这三种解决方案中，AIS以优化投资成本为特征，GIS以最不的空间需求为特征，MTS则以可靠性极高的单线布置为特征。

　　在2004年国际大电网会议上，对MTS的优势予以肯定。

这种设备在降低费用的同时，带来极为灵活的解决方案。

它减少了使用的元件数量，同时提高了可靠性。

由于它使用标准化模块，可以在故障情况下，能以极短的时间恢复运行（要求<6H）。

它的另一个优势是安装时间最短。

在故障情况下，可以使用移开式开关设备（移动车），在4H-6H内消除故障。

　　据不完全统计，我国已投入的500KV变电站约224座，其中采用550KVGIS的变电站仅7座。

其根本原因是550KVGIS的价格昂贵，投资太大。

2003年我国500KVIIV变电站开始选用550KVMTS设备。

如2003年南方电网公司在6座变电站选用MTS设备，2004年国家电网公司在3座500KV变电站选用了MTS设备，近期又有4座500KV变电站采用了MTS设备。

　　进入我国500KV变电站的MTS设备有日本三菱的MTS型，东芝平高的GID型及西开高压电气的ZHW型。

　　这些550KVMTS设备的主要参数为：

额定电压550KV，额定电流4000A（三菱，平高东芝），3150（西开）；额定短路开断电流63KA（三菱，平高东芝）；50KA（西开）；基准雷电冲击绝缘水平（BIL）1675KV.550KV断路器特点为：

　　三菱单断口，恒高压液压机构；平高东芝双断口（复合灭弧），液压机构；西开双断口，液压弹簧操动机构。

电流互感器型式为：

　　常规电磁式（三菱，西开），内置式；常规电磁式，外置式（平高东芝）。

　　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，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。

　　8.金属封闭开关设备（开关柜）有新亮点

　　开关柜使用量大面广。

据2004年对306个统计，共生产12KV开关柜245564面，增长23%.产量在1000面以上的企业有43个，共生产12KV开关柜220922面，占12KV开关柜总量的83.18%.产量在4000面以上的企业有17家，而2003年仅11家，这17家企业已形成规模，他们是：

上海超亚电器成套有限公司、深圳市耐吉电器有限公司、厦门ABB开关有限公司、广州白云电器设备有限公司、正泰电气股份有限公司、天水长城开关厂、山东泰开电气有限公司、安徽鑫龙电器股份有限公司、华仪电器集团有限公司、武汉合力开关有限公司、大全集团有限公司、河南森源电气股份有限公司、上海市天灵开关厂、泰豪（深圳）