低壓成套開關設備在低壓供配電系統中起著電能的控制、保護、測量、轉換和分配的作用。隨著配電技術、低壓元器件技術及自動化技術的來斷發展,成套開關設備也從傳統的配電向智能化方向發展,進入了全新的發展階段。我國的低壓配電行業經過50年,特別是近20年得一到了巨大的發展,無論是生產廠家的數量,還是技術水平都有了較大的提高。
1 國內低壓成套開關設備發展現狀
進入20世紀90年代后,隨著國民經濟的快速發展,低壓成套開關設備市場需求量逐年增大,極大地刺激了本行業,品種增多,其標準也在逐步向國際同行靠攏。低壓開關柜國標GB7251就等同采用國際標準IEC439。據統計,到去年底,主要成套生產廠家已達到一千家,生產品種也有數十種,其性能、質量有較大的改善,無論是產品技術性能參數,還是工廠的加工工藝及設備都有了明顯提高和改進。幾百家生產廠家引進了國外先進數控板金加工設備,有些工廠還具備了柔性加工線,其板金加工工藝已達到國際水平。另外,行業中還出現了一批型材和柜體的專業生產廠和電氣輔件生產廠,如張家港的三家板金加工廠,GCS的型材占了國內70%的市場。
目前,我國自行開發的低壓成套開關設備品種有十幾種,包括固定面板式、固定分隔式、抽出式、混裝式、智能式等,產品型號主要有PGL、GGD、GCK、GCS及在上述產品基礎上改進的各種產品型號。產品設計水平達到了國外20世紀至80年代中期的水平,GCS產品設計水平已達到了國外20世紀90年代中期的水平。但是,低壓配電行業生產工藝、制造水平總體還比較落后,特別對技術含量高的產品的開發還遠遠跟不上經濟發展的需要。企業獨立開發產品能力差,生產廠家雖多,但規模不大,絕大多數生產廠都不具備產品的獨立開發能力。這種情況不僅制約了我國低壓開關柜的進一步發展,且產品的品種及性能方面也不能滿足市場的要求。目前,技術要求比較高的市場已被越來越多的進口或合資產品所占領,如引進的柜型有DOMINO,MNS、CUBIC,SIVACON。另外,國內大多數柜型為30kA、50 kA,電流至2500A、4000A;而國外的柜型一般為80 kA、100 kA、200 kA,電流至4000A、6300A,CUBIC柜型竟然可達7800A。
2 國外低壓成套開關設備的新發展
2.1 設計手段提高
國外許多生產廠家已廣泛采用三維CAD設計軟件,它可將設計、數據庫、計算分析以及加工等有機地結合起來,大大加快了產品的設計速度和可靠性,降低了技術人員的勞動強度,如MDT,SOLIDWORKS等軟件。
2.2 設備的故障電弧防護能力
低壓成套配電設備中的電弧故障一直是困擾著設備制造廠及使用單位的一個重要問題,國個在開展故障電弧防護的研究方面,已取得了不小的進展。歐洲一些國家已建議把故障電弧防護正式列入IEC439.1標準的正式條款中,從根本上將人身安全放在首要位置,如丹麥CUBIC公司,在定貨規范里,明確寫明隔離等級。
目前,國外成套開關設備內的電弧故障采取了主動防護和被動防護措施。主動防護解決的是電弧故障的發生,也就是預防和避免電弧的發生;被動防護解決的是電弧故障發生后如何應對的問題,歐洲許多廠商已主動對自己的成套開關設備進行電弧故障防護能力的試驗,這無疑增加了用戶對其產品的信任度,增強了產品的競爭力。
2.3 加工工藝
在柜體方面,普遍采用無螺母連接,即所有連接都采用自攻螺釘或普通螺釘,在承重部位采用鉚螺母.使用自攻螺釘,除了加工方便、提高加工速度外,對靠墻安裝的柜體還可實現正面裝配和維修。如CUBIC開關柜就非常典型,可靠墻安裝且無須維護。其他代表柜型有ABB公司的MNS,西門子公司的SIVACON。
在板材加工方面,除使用異型骨架之外,許多公司采用整體板材成型,這樣不僅減少了許多過渡件,還提高了柜體強度。
2.4 開關設備的智能化
隨著工業生產手段的復雜化和功能要求的不斷提高,對配電系統的要求也越來越高,除了傳統的容量、可靠性外,對數據量、遠程控制、故障檢測等也提出了更高的要求。
(1) 遠程測量
即可查看各回路、控制單元(子站)的電量參數。
(2) 遠程調節
即對各子站可遠距離上傳、下載各種保護設定值、特征曲線。
(3) 遠程控制
即對各子站實現遠程儲能(萬能式斷路器)、合閘、分閘、起動、停車(電動機控制回路)等操作。
(4) 信息查詢
即對系統各種信息資源進行查詢,如故障記錄、日記報表、電網管理、成本分析、電網質量和負荷分析等,這實際上是自動化技術與配電技術的結合。
目前,自動化技術已發展成以現場總線為了核心的新一代現場總線控制技術(Fieldbus Control System),因此,智能配電技術也是通過現場總線技術來實現的。如西門子公司的Profibus現場總線控制技術及模塊,SCHNEIDER公司的Modbus現場總線控制技術及模塊。
3 我國低壓電控配電行業發展對策
由于過程控制、生產自動化及智能化樓宇等領域都已使用現場總線技術,對我國的低壓配電系統也提出了同樣的要。電力系統中220KV及35-110KV系統及輸、配電網絡普遍應用微機保護裝置。同時,供配電可靠性要求的提高對中低壓配電產品同樣提出了可通信及更高的可靠性要求;另一方面,國內已經開發出了智能化的低壓電器元件產品,采用現場總線后將更能充分發揮智能化電器的功能。再一方面,提高配電的技術含量,增強產品市場競爭力,也是我國低壓配電行業主導企業擺脫目前低水平重復、價格競爭造成的困境的有效途徑之一。
因此,我國的配電技術或電控配電行業的發展也必將走智能化的道路。當今自動化技術的發展已變成以現場總線技術的發展為特征,以現場總線的應用為主要內容,無論是工業自動化領域,還是樓宇自動化、電站自動化、石油及化工等領域,處處都已離不開現場總線。我國加入WTO之后,面臨的配電市場競爭將是十分激烈的,如何發展我國的低壓配電技術是我們必須思考的問題。