新挑战:提高开关智能化水平

 

  智能电网建设,对相关电力设备的发展与技术水平提出了新挑战,适应智能电网建设需求,电力设备的智能化也得到了制造商与用户的极大关注。不断提高设备的智能化水平,使现代传感技术、微处理技术以及状态监测与故障诊断技术等得到了广泛利用。开关的小型化、可靠性、自动化、智能化也明显增强。

  根据西安高压开关电器研究院提供的资料,我国每年开关设备年增长率基本为7%~11%,这是一个非常庞大的数量。据估算,如果用智能开关替代传统开关,按每年替换率为3%~5%计,则全年的总需求量将达3万~5万台,这还不包括新上项目的需求部分。而低压开关的实际用量虽然没有准确统计,但低压开关与高压开关的配置比例大致为1比12至1比15,以此推算,智能低压开关年需求量也应该在50万~70万台。

  从整个开关设备行业的情况看,126千伏及以上电压等级,包括额定电压在126千伏、252千伏、363千伏、550千伏、800千伏等电压等级。目前该领域市场竞争较为平缓,代表企业除国外一些知名企业外,国内企业中平高集团、西安西开、新东北电气等市场占有率比较大。

  具体到3.6千伏~72.5千伏的电压等级,开关设备主导产品为12千伏和40.5千伏电压等级的开关设备,包括金属封闭开关设备、断路器、隔离开关等,广泛应用在配网电网、终端用户等各个领域,该电压等级产品一直是我国开关行业中“量大面广”的产品,在行业中占有重要地位。此电压等级内的行业竞争表现出明显的区域性特点。各区域内的公司生产和销售主要集中在所在区域。在此电压等级内,实力较强的企业共有40家左右。在该领域中,整体竞争相对较为激烈,尤其在低端市场处于充分竞争状态。

  目前,一些设备制造商采用在原来的真空断路器上添加过电流继电器、检测用电流互感器以及各种传感器,使断路器具备了自诊断功能及传输功能,构成了集监视、通信、控制和保护为一体的智能单元,从而强化了断路器的功能,提高了可靠性。

  但是,在电器元件智能化的同时,高压开关柜也不断向智能化方向推进。目前在国际上处于领先地位的高压开关柜产品具有脱扣回路断线监测、动作时间检测、接触部件检测、弹簧的储能时间检测、温度/湿度检测和柜门的监视等功能,综合这些功能就构成了智能化高压开关柜。

  近日,国外一知名公司推出的高压开关柜智能化集中控制/保护单元,将控制、信号、保护、测量和监视等功能组合起来,使高压开关柜具有连续自监视以及与电站控制系统直接连接等功能,其实现了集中控制/保护单元具有限流、过电压和欠电压、过热以及接地故障等多种保护功能,并能根据需要任意组合。集中控制/保护单元还具有智能诊断能力,能对其所监测到的数据进行分析和处理、进行故障预测、判断开关的剩余使用寿命和计算出维修期限。不可否认,在一段时期内,这种产品与技术,将引导高压开关技术发展的潮流。

  新技术的蓬勃发展和在高压开关设备领域中的不断渗透,形成了强电与弱电相结合、传统技术与高新技术相结合的现状,使开关设备不但可以根据运行的实际情况进行操作上的智能控制,同时还可根据在线检测和故障诊断的结果进行状态检修。目前国内已有用户提出GIS控制系统智能化,以适应更高的电压等级,同时和全国联网以及城市电网改造、变电站实行无人值班等,这些都将对开关设备的可靠性和人工智能的可控性提出新的要求。

  一些专家认为,未来10~20年是我国经济社会发展和科学技术发展的重要战略机遇期,输变电行业面临千载难逢的发展机遇。今后很长一段时间对GIS设备的需求将会越来越大,目前很多高端设备都依赖进口。如果不打破技术垄断,国外厂商是不会主动把技术转移到国内以及大幅度降低产品价格的。因此,国内企业在激烈的市场竞争中生存,一定要加大研发投入,紧跟市场需求,推出适应智能电网建设与发展的创新产品。

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