目前国内外高低压成套开关柜电气设计现状分析及智能化发展方向

刘丽娟 孙晓娜

（索凌电气有限公司 河南省郑州市 450000）

目前国内外高低压成套开关柜电气设计现状分析及智能化发展方向

刘丽娟 孙晓娜

（索凌电气有限公司 河南省郑州市 450000）

在分析国内外高低压成套开关柜电气设计的基础上，并通过对高低压开关柜国内外产品技术水平的研究对比，找出我国在成套开关柜电气设计与国外存在的差距，从而进一步分析出成套开关柜未来智能化的走向，为今后国内厂家提供努力的方向。

高低压开关柜；智能化；真空断路器

引言

随着我国经济的高速发展，电力的相关设备也得到长期快速的发展。所以，作为电力建设中重要设备之一的高低压成套开关柜存在着很大的市场需求，与此同时，用户对高低压开关柜的使用要求也越来越苛刻，这便对广大的厂家提出了更高的要求。本文在分析国内外在高低压成套开关柜电气设计的基础上，进行研究对比，找到差距同时提供日后广大厂家努力的方向。

1 国内外高低压成套开关柜的总体发展现状

1.1 国外高低压成套开关柜的发展现状

目前，国外很多有实力的高低压开关柜生产厂家都开发出自己的竞争产品，提高了开关柜的绝缘性，改变了开关柜的结构，从而促使高低压开关柜的生产水平逐年提高，产品的性能也越来越棒，厂家之间的竞争也越来越激烈。比如说：日本三菱公司的MA-EC型下置式手车柜；德国西门子公司的8BK20系列中置柜。

真空断路器，作为高低压开关柜的主要元件之一，接着向小型化、高可靠性、少维护的方向发展。厂家在断路器的结构设计上，更多的在产品上采用本体与结构机一体化的设计方案。举个例子，ABB公司首先将免维护的真空灭弧室直接浇注在环氧树脂中，这样便可以形成一个独立的断路器极柱，这种技术带来的好处是避免外力和外界环境对灭弧室和其他电气原件的影响，增强了外缘体的强度，同时采用浇注式极柱可以大大减少手工装配工作量，使得该产品的安全可靠性得到大大的提高。ABB公司还率先推出了永磁操动机构等等，值得一提的是，气体绝缘开关柜里有惰性气体，由于其主要的电气元器件装在密闭的惰性气体中，完全与外界环境隔离，缩小相间距离和相离地距离，使得开关小型化，实现了真正意义上的全工况、免维修。

1.2 国内高低压成套开关柜的发展现状

我国建国初期的工业水平低，一开始经历了仿苏——仿欧美——自主开发的发展过程。高低压柜也由一开始单一的GG1A固定式开关柜发展到现在的手动柜与固定柜并存。我国的柜体结构也由焊接式框架向着组装式发展。在加工设备方面，普通机床也被数控机床替代，加工水平也得到了巨大的提升。值得关注的是，近些年我国高低压行业的生产正逐步向规模化生产方向发展，行业中生产的真空断路器和开关柜的品种也越来越多，国内厂家也积极引进国外技术，向国外厂商学习生产理念，努力提高自身生产水平，提升综合竞争力。提高的方面有：

（1）采用性能良好的元器件

原来的少油断路器和SF6断路器被真空断路器代替，并采用了新一代二次元器件。

（2）应用新工艺装备和技术

传统的普通机床被数控机床替代，同时采用先进的涂装工艺和先进母排加工设备。

（3）应用新介质、新材料

新型绝缘阻燃材料.APG环氧树脂，陶瓷等材料的应用

2 国内高低压开关柜与国外高低压开关柜之间存在的差距

我国企业在引进国外先进的生产技术之后，虽然有了比较大的发展，但是还是没有能够掌握住核心技术，同发达国家的生产技术水平相比还是有一定的差距。主要体现在以下几个方面：

2.1 智能化方面的差距

智能化的含义是旨在将数字技术、在线检测技术、网络应用技术和通讯通信技术整合到一起，同时应用到高低压开关柜中。在这里举一个简单的例子，REF542plusz智能型控制保护单元，是ABB公司的一款研究产品，它的诞生能让高低压开关柜控制智能化，同时可以进行傻瓜式的操作，我国企业目前还没有这样的技术，达不到国外的先进水平。

2.2 小型化的差距

绝缘间距和工频耐压是高低压开关柜的关键，国外在这方面的要求比国内的要低。国外企业ABB公司在高低压开关柜小型化方面做了相当多的研究，最后ABB公司采用了复合绝缘技术，运用小型化真空灭弧室，使得开关柜的体积大大减小，在技术上又领先我国一大步。

2.3 加工技术方面的差距

尽管国外的先进企业拥有先进生产设备，但是我国生产企业引进的数控加工设备与国外企业的并没有大的差距，短板就在于生产用的模具，模具之间的差异很大程度上影响了加工水平，还有的就是企业在员工培训方面的差异，总的加起来使得国内企业生产的高低压开关柜的整体精度大大降低。

国内外差异如此之大，根本原因还是国内企业创造能力的不足，创新体制的落后不完善，再加上科研经费不足，让差距越来越大。针对现状，国家需要采取一些政策，鼓励国内生产厂家加大对科研的力度；同时生产者自己增强企业自身的综合科技实力，加强对科技人员的培养，鼓励科技人员努力学习国外先进的生产技术，形成良好的学习氛围，以摆脱在核心上对外国生产厂家的依赖。

3 高低压成套开关柜智能化发展现状及发展方向

现代社会发展迅速，向智能化方向发展的趋势越来越明显，所以电力设施的智能化也需要符合时代发展的潮流，就目前而言，高低压开关柜智能化是一个技术发展的趋势。为了配合智能化的建设，国家给予了智能化电力网建设大力支持，促进了高低压开关柜不断向智能化的方向稳步发展。在国外，拥有先进生产技术的企业生产的高低压开关柜具备了脱扣回路断线监测、动作时间自动检测、接触部件自动检测、弹簧储能时间的自我检测等功能，这些功能结合到一起，就构成了智能化高低压开关柜。“十二五”规划期间，在国内高低压开关柜行业大型会议上，参加会议的各家企业达成了关于进一步加大力度推动高低压开关柜设备的核心技术及关键零部件研究的共识。届时，国内企业要争取实现高低压开关柜设备的自主研发和全面国产化的目标，与此同时，我们需要在智能化电网，数字化变电站、自动化配网的配合下，保证高低压开关柜智能化的建设。

开关柜实现智能化，需要考虑几个方面：

3.1 功能方面的集成化、数字化

传统的高低压开关柜二次电路元件结构，采用了电磁式机械结构，具备的功能有限，已经无法适应现代化电网发展的需要。所以，我们需要在之前的基础上加上计算机技术，将其作为开关柜监测、计量、保护的核心，同时配合真空断路器的使用，与之构成高低压开关柜拥有巨大的优越性。计算机技术可以轻松方便综合机电式和集成电路式电器产品的优点，同时可以将计量、保护、控制、通信、记录的功能结合在一块，从根本上减少了元件数目，提高了高低压开关柜的性价比，提高了经济性。之前一台10kV的开关柜的成本在3000～5000之间，现在智能化开关柜的成本价格与它差不多，但功能却已经远远超过常规开关柜。

3.2 控制、保护方面的智能化

这方面需要对电网的监控对象的运行状态进行智能化检测。采用智能化单元过电流保护的无极差配合以及环网供电系统中保护的“动态”配合。既然是智能化开关柜，它自身就应该具备对自身工作状态的检测、诊断、控制和保护的功能，特别是高压断路器的智能分断，可以提高智能调节开关的分闸速度、减少机械之间的冲击、提高开关柜的使用寿命。

3.3 产品与结构方面的模块化

采用“以软代硬”的方法，以此来提高智能化开关柜的适应性。根据开关柜实际运用中控制对象的不同，分成线路、变压器、电容器、电机等多种单元，各单元检测保护功能不同，但硬件形式一样可以互换，这样的改变可以使生产形式标准化，减少元件备品。

3.4 体积方面的小型化

功能的集成和电路的集成直接带来智能化产品的小型化。之前变电站占用面积达200多平方，现在智能化后的占用面积仅60多平方，采用双机双备形式，只有两个电源屏和一个转接屏。

3.5 关于智能化的发展方向

随着人们生活水平的不断提高以及对智能化的越来越深入的了解，高低压成套开关柜在不断的朝着前置智能化单元，网络软件开发这个方面，以及配合和相关元件的研发这些大的方向发展。

4 结束语

总体来说，我们在汲取国外先进生产技术的同时，也要重视自身生产水平的提升，及时的做到产品自主化，拥有自身的核心技术和竞争力。

[1]杨其富.供配电系统运行管理与维护[J].中国电力出版社，2011，01.

[2]李建基.高低压开关柜发展评述[J].中国电力出版社，2011，07.

[3]朱学贵.永磁机构的研究与发展[J].机械工业出版社，2011，02.

TM591

A

1004-7344（2016）01-0255-02

2015-12-20

刘丽娟（1980-），女，中级工程师，本科，主要从事高低压成套电气设计方面的工作。