发电厂电气部分论文
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高压开关行业的进步
电力系统是一个很大的实时工作系统。它的发电、变电、输电、用电是在同一瞬间完成的,随着电力系统的覆盖范围越来越广、电力机组的容量越来越大、供用电及电力系统安全性要求越来越高,需要电力系统能够用很完备的自动控制方式来协调。要让先进的控制系统最终能够实现控制,配备较为新型的断路器、组合电器是提高运行可靠性的重要措施之一。 其中,高压断路器(高压开关是指主要用于关合与开断正常或故障电路、或用于隔离高压电源的电器设备。)是电力系统中最重要的设备,它既要根据电网运行要求,将一部分电气设备或线路投入或退出运行状态转为备用或检修状态,又要在电气设备或线路发生故障时,通过继电保护装置动作高压断路器将故障部分从电网中迅速切除,保护电网的无故障部分得以正常运行。 因此,高压断路器及其运行可靠性直接关系到整个电力系统的安全运行和供电质量,在电力系统中起着十分重要的作用。高压开关的发展也就显得至关重要。
从国际形势来看,世界上高压开关的生产主要集中在欧洲几大公司(如西门子、ABB、Alston等)和日本几大公司(如三菱、东芝、日立等),它们的产品基本上代表了世界发展水平。2004年法国Alston公司研制出了采用真空和SF6复合式灭弧室的145kv等级的高压断路器,降低了高压断路器的外形尺寸和操作功,提高开断能力,增强电气特性,缩短燃弧时间。日本东芝公司生产的GIS封闭式组合电器紧实小型化,防止环境污染,操作安全,维护方便。德国西门子公司在生产传统高压开关的同时研制出第二代热膨胀灭弧室和双向运动触头系统,对提高产品操作寿命有很大的益处。随着紧凑型高压开关设备的兴起,欧洲几大公司如ABB、西门子、Alston都竞相推出此类产品,它比起普通空气绝缘开关设备可节省占地面积60%,又比GIS节省大量费用。这些公司共有的特点是产品更新换代快,研究费用的投入比例较大,并且建立了强大的试验研究基地。
在国内方面,开关产品生厂商主要分布在东部沿海地区和陕西、甘肃、河北、河南等中西部地区;其中包括国内知名的“五大开”大型国有企业,即北京开关厂、平顶山天鹰集团有限责任公司、西安高压开关厂、上海华通开关厂、沈阳高压开关有限责任公司。还有很多如天水长城开关厂等中型国有企业、新兴民企、及合资企业。 我国高压开关行业经过50年的发展已建立了品种齐全、参数性能与国际接轨的产品体系,这些产品在品种、性能、质量、数量及生产能力等方面,基本可以满足我国电力工业发展和城乡电网建设与改造要求,不少产品已达到国际先进水平。我国在20世纪70年代末开始引进法国MG公司500kvSF6瓷柱式气体断路器设计制造技术,80年代又引进了日本三菱和日立公司500kvSF6气体断路器和封闭式组合电器(GIS)的设计制造技术。目前国产500kv气体断路器已在电网中大量使用,500kv封闭式组合电器在大型电站、变电所运行,110kv、220kv和330kv封闭式组合电器也在电网中大量使用。随着我国城市电网建设速度加快,封闭式组合电器将得到大量的运用,但相比国外产品,国产封闭式组合电器和气体断路器在可靠性、密封性和运行业绩方面还存在较大的差距,零部件的质量问题比较突出,配套能力差,在很大程度上制约了我国高压开关电器的发展。
现在我们正处于“十二五”时期,我国高压开关行业以坚强智能电网全面建设为契机,以特高压交、直流输电工程为依托,增强自主创新能力,大力提升开关设备智能化水平,推进环保、节能、减排设备;以特高压输电技术和先进电气设备及集成技术为重点发展领域,深入开展1000kV特高压输电及关键设备、核心技术研究,加速交、直流高压设备的完全国产化;并通过对先进电气设备及集成技术的前期研究,力求在超导电力装备关键技术有重点突破;努力促进产业结构优化、升级,进一步提升行业整体技术水平和国际竞争力,努力实现高压开关行业由大到强的转变。
高压开关行业大型骨干企业,进一步深入开展特高压开关设备核心技术与关键部件的技术研
究,实现特高压装备立足国内、自主研发、全面实现国产化的目标。结合智能电网、数字变电站、配网自动化等的建设,大力推进开关设备智能化。积极开展开关仿真技术领域的研究,126~252kV GIS可靠性理论体系研究,电压、电流传感技术与电力设备在线监测技术研究。加大节能环保、高可靠少维护开关设备的研究和开发力度。加强小型化、大容量、共箱型技术与产品研制。积极开展用于特殊场合、专用开关设备和可再生能源发电用(如风电等)开关的开发研制。努力开展带前瞻性、方向性技术与设备(如高压旁路开关、超导开关等)的研究和开发。继续开展特高压输电工程研究,重点围绕±800kV特高压直流工程建设,对系统研究与成套设备中的关键技术问题进行深入研究,并开展对±1000kV直流工程前期可行性研究所涉及的关键问题的研究,重点对特高压直流工程及同塔双直流输电工程系统成套所涉及的关键技术的研发;继续开展交流灵活输电工程系统与成套技术研究;以工程为依托,继续与电网公司密切协作,开展超、特高压直流工程建设等。同时,在试验检测技术领域,继续开展行业试验检测技术研究,进一步拓展检测服务业务。重点在于进一步完善、提升交、直流特高压装备的试验检测技术;开展大型发电机短路试验方法、±800kV直流换流阀运行试验技术、特高压直流换流阀绝缘试验技术、特殊环境试验技术、高压电器设备抗震性能试验技术、开关设备可靠性试验技术、智能电力设备试验技术的研究。
事实证明,全球的高压开关制造业都在飞速的发展着,中国虽然落后一些,但也紧紧追赶着先进国家的步伐迅猛的发展着。目前,开关产品已从初期的油断路器、空气开关,进入到了真空断路器和SF6断路器及其成套设备(GIS)为主的新时代;设备电压等级也从交流12kv、40.5kv提升到750kv,并正在向1100kv特高电压等级发展;机械加工从最基础的工艺手段发展到具有适合规模化、专业化生产的大型数控机床、加工中心、柔性生产线及专用工艺装备;产品性能从仅能满足近距离机械连锁操作,向可以远距离、无人值守的自动遥控、遥测操作发展;产品灭弧机理、灭弧室结构设计研发更为科学、先进,也更安全可靠;产品实现了真正意义上的计算机辅助设计,产品主要技术性能越来越进步、完善。 随着科技的巨大进步和新技术、新产品的大量出现以及基础理论、材料技术、生产工艺、加工工艺等应用,智能化、小型化、环保化、免维护化、组合电器化、新材料应用科学化、人机界面化等将成为高压开关未来几年发展的新方向、新趋势。