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中压真空断路器的世界市场前景看好

新品抢鲜中国仪表网2007年04月16日 15:26人气:4767

 70年代初,世界上掀起了中压开关无油化的浪潮,到1977年已确立了中压无油开关的主导地位,多油、少油和磁吹开关趋于淘汰。从1977年起到1988年的10年中,在世界范围内就发展无油开关两大支柱中的SF6,还是真空开关,引起了旷日持久的论战。论战的结果是双赢,SF6和真空断路器均有了较大的发展。从1988年以后的十几年中真空断路器以明显的优势有了更大的发展,步入辉煌,特别在12kV级。

  从国外市场看,中压真空断路器在20世纪70年代初仅为百分之几,1980年约为20%,1985年约为46%,1990年约为55%,1995年约为62%,2000年已达70%。

  从生产国家看,日本、美国、英国、俄罗斯及中国侧重发展真空断路器,而法国侧重发展SF6断路器。

  总起来看,中压真空断路器的发展已进入快车道,取得了骄人的业绩。其中12kV真空断路器产量大,覆盖面广,前景看好。

一、真空断路器的辉煌

  真空断路器的辉煌,可从如下几个方面看出。

  (1)世界市场不断扩大,真空断路器2000年已占中压断路器市场70%。中压真空断路器在日本几乎占100%,在美国和德国占70%以上,在俄罗斯1977年已占50%以上。我国1993年起电力部门大力使用真空断路器。中压真空断路器的产量2000年已占全部中压断路器产量的87.36%,2001年进而占91.16%,如2001年共生产12kV真空断路器93465台。我国已成为世界上中压真空断路器生产大国之一。

  这里要特别提到日本。日本1983年共生产各类中压断路器50900台,其中真空断路器占50%,SF6断路器却下降。到1998年,共生产各种中压断路器72618台,其中真空断路器上升到71%,而SF6断路器却下降到4%。有人估计,现真空断路器在日本几乎占100%。

  日本东芝、日立、三菱、富士、明电等公司均大力发展真空断路器。其中东芝公司已生产真空灭弧室250万只。德国西门子和ABBCalorEmag公司都在大力发展中压真空断路器,其中西门子公司真空灭弧室,累积产量在100万只以上。

 (2)国外制造公司完成从SF6到真空的转型,举例来说,原BBC公司单一生产中压SF6断路器,但后来与ASEA公司合作成立ABB公司后,接收了CalorEmag公司,专门从事真空断路器生产,使之ABB公司的真空断路器产量超过SF6断路器的产量,并以VD4型真空断路器闻名于世,最新又开发出VM1型配永磁机构的真空断路器。Alstom公司原单一生产SF6断路器,自从接收德国AEG公司Sachsenwerk厂后,成立了AlstomSachsenwerkGmbH公司,专门生产如HVX型真空断路器。Schncider公司在并入MG公司后,不仅看重MG公司的SF6断路器技术,而且不失时机地开发出自己的真空断路器。至此,世界上原单一生产SF6断路器的大公司如ABB、Alstom、Schneider等公司都完成了产品的转型。

 (3)从展览会上看,德国汉诺威博览会为世界上最大的工业展览会,素有新产品橱窗之美称。在2000年汉诺威博览会上,展出的中压断路器为清一色的真空断路器。如ABBCalorEmagMitteilungGmbH公司扩大了配永磁机构的VM1型中压真空断路器的型谱,包括12kV3150A50kA,17.5kV3150A31.5kA和24kV2000A25kA。同时结合使用永磁机构展出了同步断路器。AlstomSachsenwerkGmbH公司HVX系列真空断路器,包括额定电压12/15/17.5kV,额定电流630~2500A,额定短路开断电流12kV下至100kA,24kV下至80kA。其产品既可配弹簧机构也可配永磁机构。西门子公司扩大了NXACT型模块式真空断路器的使用范围,包括12kV31.5kA和24kV25kA。西门子真空断路器配用弹簧操动机构。

  (4)从权威试验站看,12kV真空断路器占主导地位。荷兰KEMA试验站是世界上公认的中立权威试验站。该试验站在1991~1996年期间,对3.6~145kV产品所进行的450次认证试验中,57%为真空开关,14%为空气和油开关。在12kV级,真空断路器占绝对优势,真空断路器的试验次数约占110次,而SF6断路器仅约10次。

  KEMA试验站还公布了1985~1997年间颁发灭弧室试验证书的情况,其中真空灭弧室与SF6灭弧室之比为10∶1。这就是说配真空断路器的真空灭弧室占有绝对优势。

真空断路器的最新发展表现在如下方面:

1.专用真空断路器

面临极其不同的开断任务,新的专用断路器应运而生。如用于发电机保护断路器的特大容量真空断路器(短路开断电流高达63~80kA及以上),标准型真空断路器(短路开断电流25~50kA),经济型真空断路器(16~25kA),频繁型真空断路器(如操作次数5~6万次),超频繁型真空断路器(如操作次数10~15万次)。如西门子公司的3AH系列断路器就按使用场合划分为5种型号,其中3AH1和3AH3型为标准型,操作10000次,3AHZ型为频繁型,操作6万次,3AH4为超频繁型,操作12万次,3AH5型为经济型,价格便宜。

2.低过电压型真空断路器

众所周知,真空断路器因截流会引起截流过电压,特别在开断小的感性负截如电动机时,一般情况下,为限制过电压而给真空断路器配过电压吸收装置如Sic?RC路,ZnO避雷器等,这使断路器结构庞大且复杂化,而且有的限制过电压不理想。

日本几家公司另辟路径,开发出低过电压真空断路器。它不用加过电压吸收装置而用新开发出的触头材料,将过电压限制至常规值的十分之一。低过电压触头材料东芝为AgWC日立为Co-Ag-Se,三菱为Cu-Cr-Bi-α,富士为CuCr+高蒸气材料。这些公司一般做到7.2kV下20kA,只有东芝公司做到7.2kV下40kA。

3.多功能真空断路器


 众所周知,真空断路器迄今为二I位(即合一分)完成关合和开断任务。现在出现了多功能真空断路器,赋予了多个功能,如合?分?隔离?接地等。西门子公司、Alstom公司、日立公司均有这样的产品。西门子公司最新推出NXACT型模块式真空断路器就具有多功能,集关合、开断、隔离、接地及联锁于一体。Alstom公司配VISAX开关柜的真空断路器为三I位(合?分?隔离)。日立公司与东京电力公司合作研发的24kV真空断路器为四I位(合?分?隔离?接地)。

 为使产品多功能化,从现有产品看,有两种做法:一是真空断路器相柱在开断后移动或旋转,形成隔离和接地;另一是真空灭弧室内触头旋转完成隔离和接地。西门子公司NXAct型产品为开断后相柱移动完成隔离和接地,而Alstom公司为开断后相柱旋转完成隔离任务,日立公司通过灭弧室内触头旋转完成隔离和接地任务。

4.同步断路器

同步断路器又叫选相真空断路器或受控真空断路器。其基本原理是使真空断路器在电压或电流最有利时刻关合或开断。

与普通真空断路器相比,同步断路器具有如下优势:1.降低了电网瞬态过电压负荷;2.改善了电网供电质量;3.提高了断路器电寿命及性能;4.简化了电网设计,从而降低了整个系统费用。

ABB公司利用数字电子器件和磁力操动机构已开发出了同步真空断路器,这是一个良好的开端。

5.智能型真空断路器

  真空断路器智能化是建立在现代传感技术和数字化控制技术之上。国外制造公司都使自己的产品具有智能,这是配电自动化的需要,也是断路器本身控制保护的需要。如Alstom公司的DCX型可编程序数字控制装置,ABB公司的REF542型控制和保护装置,西门子公司第二代数字保护装置等。由以上可知,真空断路器发展很快,究其原因,固然很多,但有两条是基本的:一是真空灭弧室技术的进步;二是操动机构技术的进步。真空灭弧室是真空断路器的心脏。真空灭弧室的进步表现在如触头材料从CuBi转变成CuCr,提高了开断能力,并降低了截流值,同时磁场从横磁场转向纵磁场,提高了开断能力,减少了触头的烧损。在工艺上,一次排封工艺的采用,大大提高了灭弧室性能及可靠性。

 操动机构被称之为真空断路器的神经中枢。原先用电磁机构,后出现了弹簧机构,最新又出现了永磁机构。弹簧机构结构复杂,零件数多(多达200个),加工精度要求高,且弹簧机构的出力特性与真空断路器的负载特性不相匹配,要在凸轮轮廓曲线和连杆结构上进行合理设计。永磁机构的机械结构特别简单,零部件比任何其他机构都要少,运动部件可以减少至一个,因而机械可靠性特别高,而且永磁机构的出力特性能与真空断路器的负载特性很好的匹配。永磁机构用永磁锁扣,电容器(或直流屏供电)储能,用电子控制。永磁机构特别适用于频繁操作,如可达6万~15万次。

在世界上,特瑞能电气公司(TAVRIDAELECTRICAG?简称TEL公司)于1974年首创配永磁机构的真空断路器模型,1989年配永磁机构的免维护真空断路器投放市场,1993年配永磁机构的真空断路器在荷兰KEMA试验站通过了型式试验。1994年配永磁机构的ISM型真空断路器获得俄罗斯专利(专利号N.020631)自此以后,ABB、Josly、Cooper、Whipp&Bourn等公司均开发出自己的配永磁机构的真空断路器。如ABB公司1997年开发成功配永磁机构的VM1型真空断路器。配永磁机构的真空断路器不仅用于户内断路器,也用于户外断路器和重合器,如TEL公司的OSM型重合器和Whipp&Bourne公司的GVR型户外重合器。

上世纪90年代后期,配永磁机构的真空断路器传入我国,我国许多公司开发出永磁机构,而且有的试验到10万次,配永磁机构的真空断路器如VSM和VSIA型、ZN23-40.5型、ZN65型、ZWD-12型、ZND-40.5型等产品。总之,真空断路器在中压领域已走上辉煌,愿它的明天更辉煌。

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