低壓成套開關(guān)設(shè)備在低壓供配電系統(tǒng)中起著電能的控制、保護(hù)、測量、轉(zhuǎn)換和分配的作用。隨著配電技術(shù)、低壓元器件技術(shù)及自動化技術(shù)的來斷發(fā)展,成套開關(guān)設(shè)備也從傳統(tǒng)的配電向智能化方向發(fā)展,進(jìn)入了全新的發(fā)展階段。我國的低壓配電行業(yè)經(jīng)過50年,特別是近20年得一到了巨大的發(fā)展,無論是生產(chǎn)廠家的數(shù)量,還是技術(shù)水平都有了較大的提高。
1 國內(nèi)低壓成套開關(guān)設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀
進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,低壓成套開關(guān)設(shè)備市場需求量逐年增大,極大地刺激了本行業(yè),品種增多,其標(biāo)準(zhǔn)也在逐步向國際同行靠攏。低壓開關(guān)柜國標(biāo)GB7251就等同采用國際標(biāo)準(zhǔn)IEC439。據(jù)統(tǒng)計,到去年底,主要成套生產(chǎn)廠家已達(dá)到一千家,生產(chǎn)品種也有數(shù)十種,其性能、質(zhì)量有較大的改善,無論是產(chǎn)品技術(shù)性能參數(shù),還是工廠的加工工藝及設(shè)備都有了明顯提高和改進(jìn)。幾百家生產(chǎn)廠家引進(jìn)了國外先進(jìn)數(shù)控板金加工設(shè)備,有些工廠還具備了柔性加工線,其板金加工工藝已達(dá)到國際水平。另外,行業(yè)中還出現(xiàn)了一批型材和柜體的專業(yè)生產(chǎn)廠和電氣輔件生產(chǎn)廠,如張家港的三家板金加工廠,GCS的型材占了國內(nèi)70%的市場。
目前,我國自行開發(fā)的低壓成套開關(guān)設(shè)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(chǎn)品型號主要有PGL、GGD、GCK、GCS及在上述產(chǎn)品基礎(chǔ)上改進(jìn)的各種產(chǎn)品型號。產(chǎn)品設(shè)計水平達(dá)到了國外20世紀(jì)至80年代中期的水平,GCS產(chǎn)品設(shè)計水平已達(dá)到了國外20世紀(jì)90年代中期的水平。但是,低壓配電行業(yè)生產(chǎn)工藝、制造水平總體還比較落后,特別對技術(shù)含量高的產(chǎn)品的開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。企業(yè)獨立開發(fā)產(chǎn)品能力差,生產(chǎn)廠家雖多,但規(guī)模不大,絕大多數(shù)生產(chǎn)廠都不具備產(chǎn)品的獨立開發(fā)能力。這種情況不僅制約了我國低壓開關(guān)柜的進(jìn)一步發(fā)展,且產(chǎn)品的品種及性能方面也不能滿足市場的要求。目前,技術(shù)要求比較高的市場已被越來越多的進(jìn)口或合資產(chǎn)品所占領(lǐng),如引進(jìn)的柜型有DOMINO,MNS、CUBIC,SIVACON。另外,國內(nèi)大多數(shù)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(dá)7800A。
2 國外低壓成套開關(guān)設(shè)備的新發(fā)展
2.1 設(shè)計手段提高
國外許多生產(chǎn)廠家已廣泛采用三維CAD設(shè)計軟件,它可將設(shè)計、數(shù)據(jù)庫、計算分析以及加工等有機地結(jié)合起來,大大加快了產(chǎn)品的設(shè)計速度和可靠性,降低了技術(shù)人員的勞動強度,如MDT,SOLIDWORKS等軟件。
2.2 設(shè)備的故障電弧防護(hù)能力
低壓成套配電設(shè)備中的電弧故障一直是困擾著設(shè)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(hù)的研究方面,已取得了不小的進(jìn)展。歐洲一些國家已建議把故障電弧防護(hù)正式列入IEC439.1標(biāo)準(zhǔn)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(guī)范里,明確寫明隔離等級。
目前,國外成套開關(guān)設(shè)備內(nèi)的電弧故障采取了主動防護(hù)和被動防護(hù)措施。主動防護(hù)解決的是電弧故障的發(fā)生,也就是預(yù)防和避免電弧的發(fā)生;被動防護(hù)解決的是電弧故障發(fā)生后如何應(yīng)對的問題,歐洲許多廠商已主動對自己的成套開關(guān)設(shè)備進(jìn)行電弧故障防護(hù)能力的試驗,這無疑增加了用戶對其產(chǎn)品的信任度,增強了產(chǎn)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(xiàn)正面裝配和維修。如CUBIC開關(guān)柜就非常典型,可靠墻安裝且無須維護(hù)。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(guān)設(shè)備的智能化
隨著工業(yè)生產(chǎn)手段的復(fù)雜化和功能要求的不斷提高,對配電系統(tǒng)的要求也越來越高,除了傳統(tǒng)的容量、可靠性外,對數(shù)據(jù)量、遠(yuǎn)程控制、故障檢測等也提出了更高的要求。
(1) 遠(yuǎn)程測量
即可查看各回路、控制單元(子站)的電量參數(shù)。
(2) 遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)
即對各子站可遠(yuǎn)距離上傳、下載各種保護(hù)設(shè)定值、特征曲線。
(3) 遠(yuǎn)程控制
即對各子站實現(xiàn)遠(yuǎn)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(tǒng)各種信息資源進(jìn)行查詢,如故障記錄、日記報表、電網(wǎng)管理、成本分析、電網(wǎng)質(zhì)量和負(fù)荷分析等,這實際上是自動化技術(shù)與配電技術(shù)的結(jié)合。
目前,自動化技術(shù)已發(fā)展成以現(xiàn)場總線為了核心的新一代現(xiàn)場總線控制技術(shù)(Fieldbus Control System),因此,智能配電技術(shù)也是通過現(xiàn)場總線技術(shù)來實現(xiàn)的。如西門子公司的Profibus現(xiàn)場總線控制技術(shù)及模塊,SCHNEIDER公司的Modbus現(xiàn)場總線控制技術(shù)及模塊。
3 我國低壓電控配電行業(yè)發(fā)展對策
由于過程控制、生產(chǎn)自動化及智能化樓宇等領(lǐng)域都已使用現(xiàn)場總線技術(shù),對我國的低壓配電系統(tǒng)也提出了同樣的要。電力系統(tǒng)中220KV及35-110KV系統(tǒng)及輸、配電網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用微機保護(hù)裝置。同時,供配電可靠性要求的提高對中低壓配電產(chǎn)品同樣提出了可通信及更高的可靠性要求;另一方面,國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)出了智能化的低壓電器元件產(chǎn)品,采用現(xiàn)場總線后將更能充分發(fā)揮智能化電器的功能。再一方面,提高配電的技術(shù)含量,增強產(chǎn)品市場競爭力,也是我國低壓配電行業(yè)主導(dǎo)企業(yè)擺脫目前低水平重復(fù)、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(shù)或電控配電行業(yè)的發(fā)展也必將走智能化的道路。當(dāng)今自動化技術(shù)的發(fā)展已變成以現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展為特征,以現(xiàn)場總線的應(yīng)用為主要內(nèi)容,無論是工業(yè)自動化領(lǐng)域,還是樓宇自動化、電站自動化、石油及化工等領(lǐng)域,處處都已離不開現(xiàn)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(fā)展我國的低壓配電技術(shù)是我們必須思考的問題。