电力开关设备发展状况分析

    根据EIA发布的《国际能源展望2006》预测，从现在到2030年，全球电力工业的投资约需10万亿元左右。未来25年世界用电需求剧增，其中发展中国家占主要部分，2030年全世界的用电量将是2003年的两倍。其中经济合作与发展组织国家将占全世界总增长量的29%，非经济合作与发展组织国家占71%，全球用电量将从2003年的14781TWh增长到2015年的21690TWh和2030年的31016TWh。全世界发电装机容量将从2003年的37100TW增长到2030年的63690TW，年均增长2%。到2010年中国发电装机容量将达到818GW，到2020年中国发电机装机容量将达到1186GW，从而超过美国，跃居世界第一。

    有资料显示，全球电力设备行业2005年总的市场规模大约是558.78亿美元，过去几年平均增长速度为4%～5%，其中欧洲市场基本是零增长，主要依靠亚太市场拉动，中国近年的增长速度达35%。2005年中国电网建设创造了约80亿美元的市场需求，约占全球14%的市场份额。我国成为目前世界电网建设最快的国家，这极有利于输变电装备业的快速发展。

    2 我国电力工业快速平稳增长

    根据“十一五”规划，电力工业预计新增装机容量近250GW，发电方面投资10000亿元，电网投资规模将达到12000亿元。截至2006年底，我国发电装机容量达到620GW，同比增长20.3%，其中水电达128.57GW，约占总容量的20.67%，火电达484.05GW，约占总容量77.22%。

    2006年，我国发电量达到2824.8TWh，增长14%，其中城乡居民生活用电量为324TWh，增长14.7%。预计“十一五”末，我国发电装机容量将接近800GW，届时，水电、核电、清洁煤发电和新能源发电等清洁电力比重将超过35%。

    3 高压开关行业呈现快速增长的态势

    在电网中，高压开关设备起控制和保护作用，随着高压开关设备的关合，强大的电力源不断地流向千万个用户，而当线路发生故障（如短路）时，开关能当机立断，能在数十秒内切除故障，保障线路及重大设备的安全。因此，高压开关设备对线路的安全运行至为重要。电网的大发展必然促进开关设备的大发展，开关设备必将有更大的市场和发展空间。

    根据高压开关行业协会2006年的统计资料，2005年高压开关行业呈现出了快速增长的态势，主要表现在行业主要经济指标大幅攀升，生产企业规模扩大，技术不断进步，生产管理水平有了进一步提高。根据对2005年高压开关行业主要生产企业的统计资料，全年完成了工业总产值660.37亿元。

    我国电力工业的持续快速发展，为高压开关制造业提供了广阔的发展空间，这从各类型高压开关产品产量逐年增长上可明显看出。根据高压开关行业协会统计数据表明，2005年相比2004年各类高压开关产品的产量都有明显增长。

    4 中压金属封闭开关设备技术标准的进步

    近年来，金属封闭开关设备有了很大发展，技术上取得了长足进步，这可从标准的修订中看出。

 修订的IEC60298标准《额定电压1kV以上52kV及以下的交流金属封闭开关设备和控制设备》（第4版）采用新编IEC62271-200（第1版）作为新版标准，于2003年11月发布。我国相应修订的《GB3906-20063.6～40.5kV交流金属封闭开关设备和控制设备》标准于2006年8月正式批准，于2007年3月正式实施，从实施之日起代替GB3906-1991。

    IEC和GB标准的修订适应了目前开关设备的技术水平，在这期间，开关设备的设计、制造、试验、运行均发生了较大的变化，水平得到了大幅提高。

    标准的修订，主要集中在以下几个方面。

    第一，适应开关设备的技术水平。前版标准的技术重点放在以空气绝缘的开关设备上，采用抽屉式或手车式结构型式，而将以固定式开关和以气体绝缘的开关设备的新发展放在次要位置。

    第二，按功能分类。前版标准将开关设备按间隔类型的结构分为铠装式、间隔式和箱式。而目前在市场上出现了一大批开关设备，不再按间隔类型来划分。另外，从安全性和可靠性角度看，按间隔类型来分类不利于实际使用，而且会造成误解，新版标准不再按结构分类而按功能分类。

    第三，内部故障电弧等级。新版标准将内部故障电弧的安全性地位大大提高了。根据产品在内部故障电弧方面所提供的安全性级别，定义了内部电弧级开关设备和控制设备（IAC）；对内部电弧级开关设备和控制设备（IAC），其内部故障电弧试验规定为必试的型式试验，试验电流为额定短路时耐受电流，试验持续时间推荐1s、0.5s和0.1s，通过试验的设备则为内部电弧级开关设备和控制设备（IAC），并规定将内部故障电弧试验的特征参数标准注进铭牌中。

    随着内部故障电弧等级的纳入，现可对试验结果进行比较，而在这之前，有关内部故障电弧试验由制造商和用户协商确定，缺乏统一规定，没有可比性。

    5 真空灭弧室技术的进步

    真空灭弧室制造技术有了很大的发展，主要表现在四个方面：触头材料、电弧控制系统、灭弧室结构及灭弧室制造工艺。

    在触头材料方面。目前用于真空开关的触头材料大概有三种：半难熔金属+良导体，如铜铬合金；熔融金属+良导体，如铜钨合金；铜合金，如铜铋。在铜铬材料之前，大部分真空开关仍大量使用铜铋合金作触头材料。1980年以后，铜铬合金的优点得到了广泛认可。1992年以后，这种新材料大量应用于中压大容量真空开关中，并全面淘汰了第一代真空开关触头材料铜铋合金。在中压真空开关中，铜铬合金被认为是最佳的触头材料，因为它结合了触头材料中最关键的电性能于一身，即具有优良的导电性、高的开断电流能力、良好的抗电弧熔蚀性和很好的抗表面熔焊能力以及截流值小等特点。

    在电弧控制方面。通过对真空灭弧室内触头结构的合理设计，使高压大电流下的聚集型电弧转化为扩散型电弧，以避免触头局部过度熔化，达到提高开断能力的目的。目前使用的触头结构有四种，包括平板对接式触头、螺旋型横磁触头、线圈式纵磁触头、环状纵向磁场触头。

目前纵向触头结构已成为大电流真空灭弧室触头的主导结构。纵向触头主要有线圈式和杯状结构形式，在我国，杯状纵磁真空灭弧室触头应用最广。