目前國內外高低壓成套開關柜電氣設計現狀分析及智能化發展方向

劉麗娟 孫曉娜

（索凌電氣有限公司 河南省鄭州市 450000）

目前國內外高低壓成套開關柜電氣設計現狀分析及智能化發展方向

劉麗娟 孫曉娜

（索凌電氣有限公司 河南省鄭州市 450000）

在分析國內外高低壓成套開關柜電氣設計的基礎上，并通過對高低壓開關柜國內外產品技術水平的研究對比，找出我國在成套開關柜電氣設計與國外存在的差距，從而進一步分析出成套開關柜未來智能化的走向，為今后國內廠家提供努力的方向。

高低壓開關柜；智能化；真空斷路器

引言

隨著我國經濟的高速發展，電力的相關設備也得到長期快速的發展。所以，作為電力建設中重要設備之一的高低壓成套開關柜存在著很大的市場需求，與此同時，用戶對高低壓開關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。本文在分析國內外在高低壓成套開關柜電氣設計的基礎上，進行研究對比，找到差距同時提供日后廣大廠家努力的方向。

1 國內外高低壓成套開關柜的總體發展現狀

1.1 國外高低壓成套開關柜的發展現狀

目前，國外很多有實力的高低壓開關柜生產廠家都開發出自己的競爭產品，提高了開關柜的絕緣性，改變了開關柜的結構，從而促使高低壓開關柜的生產水平逐年提高，產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，作為高低壓開關柜的主要元件之一，接著向小型化、高可靠性、少維護的方向發展。廠家在斷路器的結構設計上，更多的在產品上采用本體與結構機一體化的設計方案。舉個例子，ABB公司首先將免維護的真空滅弧室直接澆注在環氧樹脂中，這樣便可以形成一個獨立的斷路器極柱，這種技術帶來的好處是避免外力和外界環境對滅弧室和其他電氣原件的影響，增強了外緣體的強度，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構等等，值得一提的是，氣體絕緣開關柜里有惰性氣體，由于其主要的電氣元器件裝在密閉的惰性氣體中，完全與外界環境隔離，縮小相間距離和相離地距離，使得開關小型化，實現了真正意義上的全工況、免維修。

1.2 國內高低壓成套開關柜的發展現狀

我國建國初期的工業水平低，一開始經歷了仿蘇——仿歐美——自主開發的發展過程。高低壓柜也由一開始單一的GG1A固定式開關柜發展到現在的手動柜與固定柜并存。我國的柜體結構也由焊接式框架向著組裝式發展。在加工設備方面，普通機床也被數控機床替代，加工水平也得到了巨大的提升。值得關注的是，近些年我國高低壓行業的生產正逐步向規模化生產方向發展，行業中生產的真空斷路器和開關柜的品種也越來越多，國內廠家也積極引進國外技術，向國外廠商學習生產理念，努力提高自身生產水平，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）應用新工藝裝備和技術

傳統的普通機床被數控機床替代，同時采用先進的涂裝工藝和先進母排加工設備。

（3）應用新介質、新材料

新型絕緣阻燃材料.APG環氧樹脂，陶瓷等材料的應用

2 國內高低壓開關柜與國外高低壓開關柜之間存在的差距

我國企業在引進國外先進的生產技術之后，雖然有了比較大的發展，但是還是沒有能夠掌握住核心技術，同發達國家的生產技術水平相比還是有一定的差距。主要體現在以下幾個方面：

2.1 智能化方面的差距

智能化的含義是旨在將數字技術、在線檢測技術、網絡應用技術和通訊通信技術整合到一起，同時應用到高低壓開關柜中。在這里舉一個簡單的例子，REF542plusz智能型控制保護單元，是ABB公司的一款研究產品，它的誕生能讓高低壓開關柜控制智能化，同時可以進行傻瓜式的操作，我國企業目前還沒有這樣的技術，達不到國外的先進水平。

2.2 小型化的差距

絕緣間距和工頻耐壓是高低壓開關柜的關鍵，國外在這方面的要求比國內的要低。國外企業ABB公司在高低壓開關柜小型化方面做了相當多的研究，最后ABB公司采用了復合絕緣技術，運用小型化真空滅弧室，使得開關柜的體積大大減小，在技術上又領先我國一大步。

2.3 加工技術方面的差距

盡管國外的先進企業擁有先進生產設備，但是我國生產企業引進的數控加工設備與國外企業的并沒有大的差距，短板就在于生產用的模具，模具之間的差異很大程度上影響了加工水平，還有的就是企業在員工培訓方面的差異，總的加起來使得國內企業生產的高低壓開關柜的整體精度大大降低。

國內外差異如此之大，根本原因還是國內企業創造能力的不足，創新體制的落后不完善，再加上科研經費不足，讓差距越來越大。針對現狀，國家需要采取一些政策，鼓勵國內生產廠家加大對科研的力度；同時生產者自己增強企業自身的綜合科技實力，加強對科技人員的培養，鼓勵科技人員努力學習國外先進的生產技術，形成良好的學習氛圍，以擺脫在核心上對外國生產廠家的依賴。

3 高低壓成套開關柜智能化發展現狀及發展方向

現代社會發展迅速，向智能化方向發展的趨勢越來越明顯，所以電力設施的智能化也需要符合時代發展的潮流，就目前而言，高低壓開關柜智能化是一個技術發展的趨勢。為了配合智能化的建設，國家給予了智能化電力網建設大力支持，促進了高低壓開關柜不斷向智能化的方向穩步發展。在國外，擁有先進生產技術的企業生產的高低壓開關柜具備了脫扣回路斷線監測、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，這些功能結合到一起，就構成了智能化高低壓開關柜。“十二五”規劃期間，在國內高低壓開關柜行業大型會議上，參加會議的各家企業達成了關于進一步加大力度推動高低壓開關柜設備的核心技術及關鍵零部件研究的共識。屆時，國內企業要爭取實現高低壓開關柜設備的自主研發和全面國產化的目標，與此同時，我們需要在智能化電網，數字化變電站、自動化配網的配合下，保證高低壓開關柜智能化的建設。

開關柜實現智能化，需要考慮幾個方面：

3.1 功能方面的集成化、數字化

傳統的高低壓開關柜二次電路元件結構，采用了電磁式機械結構，具備的功能有限，已經無法適應現代化電網發展的需要。所以，我們需要在之前的基礎上加上計算機技術，將其作為開關柜監測、計量、保護的核心，同時配合真空斷路器的使用，與之構成高低壓開關柜擁有巨大的優越性。計算機技術可以輕松方便綜合機電式和集成電路式電器產品的優點，同時可以將計量、保護、控制、通信、記錄的功能結合在一塊，從根本上減少了元件數目，提高了高低壓開關柜的性價比，提高了經濟性。之前一臺10kV的開關柜的成本在3000～5000之間，現在智能化開關柜的成本價格與它差不多，但功能卻已經遠遠超過常規開關柜。

3.2 控制、保護方面的智能化

這方面需要對電網的監控對象的運行狀態進行智能化檢測。采用智能化單元過電流保護的無極差配合以及環網供電系統中保護的“動態”配合。既然是智能化開關柜，它自身就應該具備對自身工作狀態的檢測、診斷、控制和保護的功能，特別是高壓斷路器的智能分斷，可以提高智能調節開關的分閘速度、減少機械之間的沖擊、提高開關柜的使用壽命。

3.3 產品與結構方面的模塊化

采用“以軟代硬”的方法，以此來提高智能化開關柜的適應性。根據開關柜實際運用中控制對象的不同，分成線路、變壓器、電容器、電機等多種單元，各單元檢測保護功能不同，但硬件形式一樣可以互換，這樣的改變可以使生產形式標準化，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品的小型化。之前變電站占用面積達200多平方，現在智能化后的占用面積僅60多平方，采用雙機雙備形式，只有兩個電源屏和一個轉接屏。

3.5 關于智能化的發展方向

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，高低壓成套開關柜在不斷的朝著前置智能化單元，網絡軟件開發這個方面，以及配合和相關元件的研發這些大的方向發展。

4 結束語

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

[1]楊其富.供配電系統運行管理與維護[J].中國電力出版社，2011，01.

[2]李建基.高低壓開關柜發展評述[J].中國電力出版社，2011，07.

[3]朱學貴.永磁機構的研究與發展[J].機械工業出版社，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計方面的工作。