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中壓開關產品的發(fā)展趨勢(一)

發(fā)布日期:2022-04-25 作者:法騰電力 點擊:

摘要:中壓開關設備生產廠家眾多,使用數(shù)量龐大,要想研發(fā)出好的產品,如何系統(tǒng)的做好產品發(fā)展趨勢研究十分重要,通過對產品發(fā)展的主要幾個主要方面需求、發(fā)展進行評估,有目的性的對產品在某些領域進行創(chuàng)新性、前瞻性研究,才能掌控產品發(fā)展的方向,研發(fā)出符合發(fā)展趨勢的產品,使產品無論在技術上還是在市場上都處于領先地位,避免盲目的跟風造成研發(fā)資源浪費、產品無法在市場上立足。

1.  引言

中壓開關產品的研發(fā)方向需要系統(tǒng)、全面的分析,主要從以下幾個方面進行分析:

A.    產品競爭性的需求,即產品在滿足使用的前提下,如何進一步提高產品競爭性,使產品始終處于領先地位的一些要求,包括產品的適用范圍產品的特性、產品的成本等如何領先于競爭對手,這些需求主要來自于競爭對手、行業(yè)發(fā)展分析等數(shù)據(jù);

B.    客戶的需求,即客戶對產品的期待,哪些方面是客戶真正希望要什么樣的產品,未來產品需要滿足的要求,這些需求主要通過走訪客戶及市場調查等取得;

C.   技術發(fā)展方向,即新技術、新材料、新工藝等專業(yè)領域的發(fā)展動態(tài),各行各業(yè)都在不斷的創(chuàng)新、發(fā)展,同時也指出產品需要在哪些技術領域提升,這些數(shù)據(jù)主要來自專利檢索、技術文獻檢索等資源;

D.   法律法規(guī)的要求,隨著時代的進步,不斷面臨新的問題,法律法規(guī)也在不斷完善,新要求應運而生,需要實時的跟進、了解,以便盡早做出相應的反應,通過及時準確掌握各地標準、法律、法規(guī)等來精準判斷。

圖1   中壓開關設備發(fā)展方向的驅動因素

通過圖1列出的驅動因素,可以看出安全可靠、增強適用性、節(jié)能環(huán)保始終是大的發(fā)展方向。

2. 增強產品適用性、安全可靠、節(jié)能環(huán)保

2.1.產品增強適用性包括產品規(guī)格齊全、容易安裝維護、滿足特殊需求的產品、特定的驗證等,反應到產品上,主要有以下幾個方面。

a.產品的性能指標提升,大電流、高開斷參數(shù)是發(fā)展趨勢之一,由于供電負荷的增加,產品需要擴容,額定電流從4000A升至5000A甚至6300A,開斷電流從40kA到50/63kA,這些參數(shù)的產品雖然量少,但利潤大;并且也是一個公司技術水平的體現(xiàn)。

b. 針對目標市場,相應的開發(fā)針對性產品,如發(fā)電機出口斷路器,對于100MW及以下的發(fā)電機,使用真空斷路器可以滿足要求,通過計算發(fā)電機參數(shù),按照標準IEC/IEEE62271-37-013:2015進行試驗,并掌握發(fā)電機的設備的技術,即可設計出滿足發(fā)電機出口要求的開關設備。同樣光伏、風力發(fā)電站設備,根據(jù)負載的情況,設計出專用的36kV的環(huán)網(wǎng)柜,滿足尺寸小、容易安裝等需求,而數(shù)據(jù)中心應用,需要專用型中壓雙電源轉換裝置,要求具有適用性強,轉換迅速,動作可靠等特點。


c. 環(huán)境的影響,對于船用產品,需要考慮振動、傾斜搖擺、高溫高濕、海上鹽霧的環(huán)境影響,以及安裝空間狹小等情況;對于安裝在戶外箱的環(huán)網(wǎng)柜,需要充分考慮凝露的影響,晝夜溫差變化、電纜溝積水等都是造成凝露的主要原因;而光伏電站、風力發(fā)電等使用地理位置特殊,高溫環(huán)境、沙塵環(huán)境等都是影響產品性能的因素。因此無論是新研發(fā)產品還是老產品新應用都要針對性的去做研發(fā)。

d. 操作的人性化、智能化,開關設備的操作要符合人機工學要求,操作友好,不需要很大的操作力,或過高、過低的操作位置;通過主動防護,程序化操作,避免被動的機械聯(lián)鎖;充分考慮安裝、維護、更換方便的需求,特別是有些需要靠墻安裝,要預留足夠空間保證可以完全柜前操作。

2.2.安全可靠包括高可靠性、滿足法律法規(guī)的要求,如:客戶的技術條件、船級社要求等。

a.耐內部電弧故障作為開關柜安全的重要指標,是產品研發(fā)的方向之一,基于標準要求“抵抗”內部電弧故障是必須的,但相對于被動的“抵抗”,基于弧光檢測,快速開斷-將故障電流能量切斷,快速接地-主動的將內部故障產生的電弧超快速轉化為金屬連接的短路接地,即能量轉移,沒有空氣快速膨脹、沒有高溫燃燒;主動的保護效果明顯,內部電弧故障切斷小于50ms的開關設備,只需解決內部電弧故障原因,經(jīng)簡單的維護就可以恢復供電,這樣可以節(jié)省因內部故障燒毀更換開關柜造成的大量成本浪費,開關柜也無需做的特別強壯,節(jié)省材料使用等。

b.智能化是提高安全性的重要一步,基于在線監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)異常并采取措施,避免故障的發(fā)生;需要在不影響現(xiàn)有設備的可靠性基礎上安裝在線監(jiān)測設備,如斷路器本身可靠性99.99%,而添加的監(jiān)測設備電子元件的可靠性確只有98%,那整體可靠性還有所降低。在線監(jiān)測需要更多的結合人工智能,大數(shù)據(jù)、云計算等精準的預測產品檢修周期,改善產品運行問題,延長產品使用壽命;遠程操作可以避免現(xiàn)場操作開關的風險。

2.3 節(jié)能環(huán)保已成為整個世界各行各業(yè)追求的目標,對于開關設備也不例外。

a.小型化,節(jié)約材料使用,降低成本,降低建筑成本,標準化、模塊化等降低制造時間等。如400mm寬開關柜,通過可抽出側裝式斷路器,改變了固定式窄型柜電纜安裝不變的弊端;1100mm深,2000mm高,如10臺排列開關柜,小型柜占地面積只為普通中置柜的36%,如圖2 所示,同環(huán)網(wǎng)柜相當。但額定電流1250A、開斷31.5kA是環(huán)網(wǎng)柜無法比擬的,對于箱變、商業(yè)樓宇、公路、小工業(yè)、數(shù)據(jù)中心等是很好的選擇,加之集成智能監(jiān)控單元,實現(xiàn)在線監(jiān)測,無人值守。

圖2   400mm寬小型柜占地面積比較

同樣550mm寬雙層斷路器柜,采用小型抽出式斷路器,中置和下部布置便于操作維護,儀表室高度同普通中置式相當,便于操作檢修;同時綜保等保護也可以裝在邊柜上,邊柜的前部用于二次進線、儀表、接線等,后部作為下部斷路器室的泄壓通道,保證開關柜滿足內部故障要求。同樣的模塊化設計可用于三層接觸器熔斷器組合開關柜,由于熔斷器保護,電纜室提供電纜連接,不需要考慮內部故障要求。圖3所示650mm寬中置柜與550mm寬雙層柜一次方案比較,寬度比為42%,占地面積比為50%。


圖3 中置柜與550雙層柜應用比較


a. 使用環(huán)保材料,降低能耗,無SF6是典型的應用,中壓開關柜的去SF6化相對容易,采用干燥空氣、氮氣等絕緣,真空滅弧的設計已比較成熟,另一條技術路線固體絕緣通過不斷的設計、材料、工藝優(yōu)化,已趨于成熟。

b. 智能化,小巧的電流、電壓傳感器的應用替代傳統(tǒng)的電磁型互感器,材料大量減少,光纖取代傳統(tǒng)、復雜的大量電線的應用,信號直接與保護配合使用,無需再經(jīng)過變壓供數(shù)字綜合使用,高度集成化,使開關柜結構更加簡單。

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關鍵詞: 中壓開關柜

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