電力開關設備發(fā)展狀況分析
根據(jù)EIA發(fā)布的《國際能源展望2006》預測，從現(xiàn)在到2030年，全球電力工業(yè)的投資約需10萬億元左右。未來25年世界用電需求劇增，其中發(fā)展中國家占主要部分，2030年全世界的用電量將是2003年的兩倍。其中經(jīng)濟合作與發(fā)展組織國家將占全世界總增長量的29%，非經(jīng)濟合作與發(fā)展組織國家占71%，全球用電量將從2003年的14781TWh增長到2015年的21690TWh和2030年的31016TWh。全世界發(fā)電裝機容量將從2003年的37100TW增長到2030年的63690TW，年均增長2%。到2010年中國發(fā)電裝機容量將達到818GW，到2020年中國發(fā)電機裝機容量將達到1186GW，從而超過美國，躍居世界第一。
有資料顯示，全球電力設備行業(yè)2005年總的市場規(guī)模大約是558.78億美元，過去幾年平均增長速度為4%～5%，其中歐洲市場基本是零增長，主要依靠亞太市場拉動，中國近年的增長速度達35%。2005年中國電網(wǎng)建設創(chuàng)造了約80億美元的市場需求，約占全球14%的市場份額。我國成為目前世界電網(wǎng)建設最快的國家，這極有利于輸變電裝備業(yè)的快速發(fā)展。
2 我國電力工業(yè)快速平穩(wěn)增長
根據(jù)“十一五”規(guī)劃，電力工業(yè)預計新增裝機容量近250GW，發(fā)電方面投資10000億元，電網(wǎng)投資規(guī)模將達到12000億元。截至2006年底，我國發(fā)電裝機容量達到620GW，同比增長20.3%，其中水電達128.57GW，約占總容量的20.67%，火電達484.05GW，約占總容量77.22%。
2006年，我國發(fā)電量達到2824.8TWh，增長14%，其中城鄉(xiāng)居民生活用電量為324TWh，增長14.7%。預計“十一五”末，我國發(fā)電裝機容量將接近800GW，屆時，水電、核電、清潔煤發(fā)電和新能源發(fā)電等清潔電力比重將超過35%。
3 高壓開關行業(yè)呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢
在電網(wǎng)中，高壓開關設備起控制和保護作用，隨著高壓開關設備的關合，強大的電力源不斷地流向千萬個用戶，而當線路發(fā)生故障（如短路）時，開關能當機立斷，能在數(shù)十秒內切除故障，保障線路及重大設備的安全。因此，高壓開關設備對線路的安全運行至為重要。電網(wǎng)的大發(fā)展必然促進開關設備的大發(fā)展，開關設備必將有更大的市場和發(fā)展空間。
根據(jù)高壓開關行業(yè)協(xié)會2006年的統(tǒng)計資料，2005年高壓開關行業(yè)呈現(xiàn)出了快速增長的態(tài)勢，主要表現(xiàn)在行業(yè)主要經(jīng)濟指標大幅攀升，生產(chǎn)企業(yè)規(guī)模擴大，技術不斷進步，生產(chǎn)管理水平有了進一步提高。根據(jù)對2005年高壓開關行業(yè)主要生產(chǎn)企業(yè)的統(tǒng)計資料，全年完成了工業(yè)總產(chǎn)值660.37億元。
我國電力工業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，為高壓開關制造業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，這從各類型高壓開關產(chǎn)品產(chǎn)量逐年增長上可明顯看出。根據(jù)高壓開關行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2005年相比2004年各類高壓開關產(chǎn)品的產(chǎn)量都有明顯增長。
4 中壓金屬封閉開關設備技術標準的進步
近年來，金屬封閉開關設備有了很大發(fā)展，技術上取得了長足進步，這可從標準的修訂中看出。
修訂的IEC60298標準《額定電壓1kV以上52kV及以下的交流金屬封閉開關設備和控制設備》（第4版）采用新編IEC62271-200（第1版）作為新版標準，于2003年11月發(fā)布。我國相應修訂的《GB3906-20063.6～40.5kV交流金屬封閉開關設備和控制設備》標準于2006年8月正式批準，于2007年3月正式實施，從實施之日起代替GB3906-1991。
IEC和GB標準的修訂適應了目前開關設備的技術水平，在這期間，開關設備的設計、制造、試驗、運行均發(fā)生了較大的變化，水平得到了大幅提高。
標準的修訂，主要集中在以下幾個方面。
第一，適應開關設備的技術水平。前版標準的技術重點放在以空氣絕緣的開關設備上，采用抽屜式或手車式結構型式，而將以固定式開關和以氣體絕緣的開關設備的新發(fā)展放在次要位置。
第二，按功能分類。前版標準將開關設備按間隔類型的結構分為鎧裝式、間隔式和箱式。而目前在市場上出現(xiàn)了一大批開關設備，不再按間隔類型來劃分。另外，從安全性和可靠性角度看，按間隔類型來分類不利于實際使用，而且會造成誤解，新版標準不再按結構分類而按功能分類。
第三，內部故障電弧等級。新版標準將內部故障電弧的安全性地位大大提高了。根據(jù)產(chǎn)品在內部故障電弧方面所提供的安全性級別，定義了內部電弧級開關設備和控制設備（IAC）；對內部電弧級開關設備和控制設備（IAC），其內部故障電弧試驗規(guī)定為必試的型式試驗，試驗電流為額定短路時耐受電流，試驗持續(xù)時間推薦1s、0.5s和0.1s，通過試驗的設備則為內部電弧級開關設備和控制設備（IAC），并規(guī)定將內部故障電弧試驗的特征參數(shù)標準注進銘牌中。
隨著內部故障電弧等級的納入，現(xiàn)可對試驗結果進行比較，而在這之前，有關內部故障電弧試驗由制造商和用戶協(xié)商確定，缺乏統(tǒng)一規(guī)定，沒有可比性。
5 真空滅弧室技術的進步
真空滅弧室制造技術有了很大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在四個方面：觸頭材料、電弧控制系統(tǒng)、滅弧室結構及滅弧室制造工藝。
在觸頭材料方面。目前用于真空開關的觸頭材料大概有三種：半難熔金屬+良導體，如銅鉻合金；熔融金屬+良導體，如銅鎢合金；銅合金，如銅鉍。在銅鉻材料之前，大部分真空開關仍大量使用銅鉍合金作觸頭材料。1980年以后，銅鉻合金的優(yōu)點得到了廣泛認可。1992年以后，這種新材料大量應用于中壓大容量真空開關中，并全面淘汰了第一代真空開關觸頭材料銅鉍合金。在中壓真空開關中，銅鉻合金被認為是最佳的觸頭材料，因為它結合了觸頭材料中最關鍵的電性能于一身，即具有優(yōu)良的導電性、高的開斷電流能力、良好的抗電弧熔蝕性和很好的抗表面熔焊能力以及截流值小等特點。
在電弧控制方面。通過對真空滅弧室內觸頭結構的合理設計，使高壓大電流下的聚集型電弧轉化為擴散型電弧，以避免觸頭局部過度熔化，達到提高開斷能力的目的。目前使用的觸頭結構有四種，包括平板對接式觸頭、螺旋型橫磁觸頭、線圈式縱磁觸頭、環(huán)狀縱向磁場觸頭。
目前縱向觸頭結構已成為大電流真空滅弧室觸頭的主導結構。縱向觸頭主要有線圈式和杯狀結構形式，在我國，杯狀縱磁真空滅弧室觸頭應用最廣。
在滅弧室結構方面。真空滅弧室主要由絕緣外殼、屏蔽罩、波紋管和動靜觸頭等組成，按絕緣外殼的材料不同，可分為玻璃外殼和陶瓷外殼，這兩種技術已經(jīng)成熟。真空滅弧室內的屏蔽罩有主屏蔽罩、波紋管屏蔽罩和均壓屏蔽罩。合理地布置滅弧室屏蔽罩，可優(yōu)化內部電場結構，使電場分布均勻。最新提出的一種真空滅弧室設計方法，是利用有限元法和最優(yōu)化理論，得到滅弧室內各屏蔽罩間最佳的電場配置。波紋管能在動觸頭往復運動中保證真空滅弧室外殼完全密封，真空滅弧室的壽命主要取決于波紋管，液壓成型波紋管加工工藝相對簡單，價格也較便宜，使用較廣。
波紋管的制造工藝大體有兩種：一種是冷薄壁不銹鋼直接經(jīng)液壓成型制成波紋管（無縫波紋管）；另一種是用不銹鋼板先用微弧焊接成薄壁管坯，然后經(jīng)液壓成型制成波紋管（直焊波紋管）。我國現(xiàn)在既能生產(chǎn)無縫波紋管，也能生產(chǎn)直焊波紋管。
在制造工藝方面，目前國內外普遍采用一次封排工藝，即真空滅弧室的封口和排氣同時進行，一次完成。采用一次封排工藝，使真空滅弧室因漏氣或真空度下降造成的失效率從原來的0.3%下降到0.1%，甚至下降至0.03%。一次封排工藝相比常規(guī)排氣工藝，大大簡化了工藝流程，同時提高了產(chǎn)品質量和生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。
一次封排工藝，提高了真空滅弧室的真空度，有效激活吸氣劑，內部零件的除氣更加徹底，有利于真空度的長期維持，也有利于用儲存檢漏法查出慢漏的真空滅弧室。一次封排工藝大大簡化了真空滅弧室的結構，減少了真空密封焊縫，減少了漏氣的可能性。來源：工業(yè)電器新聞網(wǎng)
