西電電力電容器公司發(fā)展高壓電流互感器技術(shù)的研究與實(shí)踐

西電電力電容器公司發(fā)展高壓電流互感器技術(shù)的研究與實(shí)踐

0高壓電流種植生產(chǎn)線西安西電能責(zé)任公司是中國西電集團(tuán)的一家大型工程公司。這是中國第一個(gè)五年計(jì)劃的156個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目之一。經(jīng)過50多年的建設(shè)和發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。目前，我國能源壓載行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、技術(shù)能力強(qiáng)、綜合生產(chǎn)能力強(qiáng)的專業(yè)公司之一。目前，它是中國高壓和高壓差、直流電壓及其配套裝置、電容式電壓傳感器、電流傳感器等產(chǎn)品的開發(fā)、開發(fā)、生產(chǎn)和檢測的重要基地。西容公司為了謀求發(fā)展、拓展業(yè)務(wù),將下一步投資和發(fā)展的重點(diǎn)放在高壓電流互感器上。1991年,西容公司開始研究和生產(chǎn)電流互感器,并將制造電力電容器、電容式電壓互感器與電流互感器的技術(shù)相結(jié)合,促進(jìn)了電流互感器的技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步,并于1998年建成了一個(gè)小型的高壓電流互感器生產(chǎn)線,主要研究生產(chǎn)110kV~220kV電流互感器,設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)700臺(tái)。經(jīng)過新一輪的技術(shù)改造后,年生產(chǎn)能力達(dá)到2500臺(tái)以上。近年來的銷售量以70%左右的速度快速增長。所以,西容公司規(guī)劃對電流互感器進(jìn)行大的技術(shù)改造,籌備建成一個(gè)國內(nèi)一流的的互感器生產(chǎn)線,因此,對國內(nèi)外電流互感器的發(fā)展進(jìn)行了大量的調(diào)研工作,多次派技術(shù)人員赴歐洲對加工設(shè)備和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行實(shí)地考察,了解了國內(nèi)外行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài),為下一步的技術(shù)發(fā)展做了大量的技術(shù)儲(chǔ)備工作。1高壓電流傳感技術(shù)的對接根據(jù)西電集團(tuán)公司的總體規(guī)劃,西容公司對電流互感器技術(shù)的發(fā)展作出整體的發(fā)展規(guī)劃,要求在不遠(yuǎn)的將來,西容公司的電流互感器無論在生產(chǎn)規(guī)模、工藝裝備,產(chǎn)品的種類以及產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上均要處于行業(yè)前五名以內(nèi)。西容公司為了發(fā)展高壓電流互感器,在國內(nèi)進(jìn)行技術(shù)調(diào)研和考察的同時(shí),多次派技術(shù)和管理人員分別赴瑞典、德國、瑞士、意大利、西班牙等國家進(jìn)行實(shí)地考察,并聘請了德國技術(shù)專家舒浩瑟作為技術(shù)顧問。同時(shí),根據(jù)考察情況,我們就國內(nèi)外電流互感器技術(shù)發(fā)展、加工工藝、加工設(shè)備等進(jìn)行了深入的分析研究。1.1干式電流東南角顯示原理自從1954年國內(nèi)第一臺(tái)110kV電流互感器問世以來,我國的高壓電流互感器制造技術(shù)迅速發(fā)展,就國內(nèi)外高壓電流互感器的種類來說,目前常規(guī)的電流互感器主要分為倒立式和正立式兩種,其中,倒立式電流互感器又分為SF6絕緣和油浸式電流互感器兩種形式,正立式電流互感器分為油浸式(U型和R型)和干式兩種。另外一種高壓電流互感器為光電式電流互感器,各種電流互感器各有優(yōu)缺點(diǎn)。目前國內(nèi)電流互感器主要以油浸正立式為主,是我國最傳統(tǒng)的一種形式,其一次線為傳統(tǒng)U型結(jié)構(gòu),國內(nèi)大部分企業(yè)生產(chǎn)該種電流互感器,其主絕緣為變壓器油和電纜紙絕緣結(jié)構(gòu),其主絕緣主要由電纜紙帶包扎而成,為了使內(nèi)部電場比較均勻,絕緣層內(nèi)部設(shè)有主屏和端屏。由于該電流互感器為U型結(jié)構(gòu),外絕緣套管一般為塔形結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點(diǎn)是可以采用絕緣包扎緊進(jìn)行絕緣包扎,包扎設(shè)備一般比較簡單,價(jià)格較低。缺點(diǎn)是產(chǎn)品笨重,塔形套管內(nèi)部空腔比較大,用油量比較大等。國內(nèi)近年來通過技術(shù)引進(jìn)和自主研發(fā)發(fā)展起來的另一種產(chǎn)品為SF6氣體絕緣電流互感器,該產(chǎn)品均采用倒立式結(jié)構(gòu),二次線圈通過金屬屏蔽罩包裹,置于產(chǎn)品的上部,由于線圈比較重,一般需要盆式絕緣子或絕緣支柱支撐;二次線圈通過其內(nèi)部的一根金屬管引入低壓側(cè),一次線一般為直線形的銅管或鋁管;所有空腔充以SF6氣體。該產(chǎn)品耐動(dòng)熱穩(wěn)定電流的能力較強(qiáng),但其電場分布很不均勻,特別是套管上部法蘭處電場較為集中,部分產(chǎn)品設(shè)有屏蔽電極,體積較大。同時(shí),由于其內(nèi)部充有SF6氣體,如果氣體泄漏,會(huì)影響大氣保護(hù)層,不利于環(huán)保。目前該產(chǎn)品國內(nèi)有很多企業(yè)在生產(chǎn),主要的技術(shù)來自歐洲。國內(nèi)通過技術(shù)引進(jìn)生產(chǎn)的另一種產(chǎn)品為倒立油浸式電流互感器,也為引進(jìn)歐洲技術(shù);該產(chǎn)品為油浸電纜紙絕緣電流互感器,二次線圈通過金屬屏蔽罩包裹,置于產(chǎn)品的上部,二次線圈通過其內(nèi)部的一根金屬管引入低壓側(cè),二次線圈和引線金屬管外不包有電纜紙和皺紋紙絕緣層;一次線一般為直線形的銅管或鋁管。該產(chǎn)品體積小,重量輕,外形美觀,并具有耐動(dòng)熱穩(wěn)定能力強(qiáng)的特點(diǎn),但由于其線圈部分和引線管部分的絕緣包扎無法一次完成,線圈部分的絕緣包扎需要人工完成,并需要和引線管部分進(jìn)行絕緣對接,絕緣包扎費(fèi)時(shí)費(fèi)力,加工周期較長,對絕緣包扎工的要求較高。歐洲生產(chǎn)的另一種產(chǎn)品為發(fā)卡型(也叫R型)產(chǎn)品,該產(chǎn)品目前主要在ABB生產(chǎn),其主要特點(diǎn)是將一次線作了變形設(shè)計(jì),二次線圈一般裝于一次線的一側(cè);仍為油浸電纜紙絕緣,絕緣層包在一次線上,可通過改型的U型絕緣包扎機(jī)完成全部絕緣包扎;減小了絕緣套管的直徑。和常規(guī)U型電流互感器相比具有體積小、重量輕的特點(diǎn);和倒立式油浸電流互感器比較,節(jié)省勞動(dòng)力,提高了勞動(dòng)效率,同時(shí)可克服由于手工包扎造成的質(zhì)量不穩(wěn)定的因素,但外絕緣套管直徑稍大,用油量增加。干式電流互感器是國內(nèi)某企業(yè)首先開發(fā)研制的一種新產(chǎn)品,一次線采用U型銅線或鋁線,絕緣層為聚酯膜帶包扎,包扎過程中聚酯膜間的孔隙填充硅脂,以提高絕緣性能;在絕緣層外粘接硅橡膠傘,形成電流互感器的外部絕緣;二次線圈分別套于兩邊,并用金屬殼封閉。該產(chǎn)品由于絕緣層內(nèi)部填充半液體介質(zhì),不會(huì)出現(xiàn)漏油現(xiàn)象,稱為干式電流互感器,目前產(chǎn)品的電壓等級為110kV~220kV。發(fā)展到500kV電壓等級有相當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn),筆者認(rèn)為應(yīng)慎重。光電式電流互感器是目前技術(shù)含量較高的產(chǎn)品,實(shí)際上就其原理來說分為兩類,其一為通過頻響特性較好的羅夫斯基線圈進(jìn)行測量后,通過積分放大器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電流的測量;另一種(也叫光學(xué)互感器)為通過磁光偏振的原理,將一速激光通過晶體后,在系統(tǒng)電流所形成的磁場下是激光發(fā)生偏振,并把偏振光傳輸?shù)降蛪簜?cè),通過低壓側(cè)檢偏,測量系統(tǒng)電流的幅值和相位。該兩種電流互感器存在的共同問題:其一為外供電源的安全問題;其二是電場、溫度等因素作用下光纖的穩(wěn)定性問題。對于光學(xué)互感器還存在一個(gè)主要問題則是偏振晶體的穩(wěn)定性問題。該兩種電流互感器在國內(nèi)外均有一定的研究,并有少量設(shè)備應(yīng)用于電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。1.2高壓電流傳感技術(shù)在中國的應(yīng)用隨著我國電力事業(yè)的飛速發(fā)展,國內(nèi)各種電流互感器的需求量猛增,因而帶動(dòng)了我國電流互感器的飛速發(fā)展,同是也吸引了大量的國外互感器制造業(yè)紛紛在中國合資辦廠,特別是一些歐洲制造商,如1993年,由上?；ジ衅鲝S與歐洲家庭企業(yè)MWB合資,成立上海MWB互感器有限公司,以生產(chǎn)SF6氣體絕緣電流互感器為主,隨后又將油浸倒立式電流互感器技術(shù)引入中國,2005年產(chǎn)值達(dá)7億元。隨后,由西門子(中國)有限公司上海輸配電有限公司、沈陽工業(yè)國有資產(chǎn)經(jīng)營有限公司在購買沈陽沈變互感器制造有限公司的基礎(chǔ)上,建起了傳奇電氣(沈陽)有限公司,以生產(chǎn)電流互感器和電容套管為主。由沈陽變壓器集團(tuán)有限公司與克羅地亞康嘉互感器有限公司組建的合資企業(yè)——特變電工康嘉(沈陽)互感器有限責(zé)任公司于2005年9月正式掛牌,克方以技術(shù)入股方式占27%的股份,沈變占73%的股份,總投資為7900萬元,正式投產(chǎn)后年銷售額可達(dá)5億元。由西班牙阿塔其集團(tuán)和大連第一互感器有限責(zé)任公司共同投資1億元人民幣組建的中外合資公司——阿塔其大一互電器有限公司于2006年12月8日正式成立。這些外資企業(yè)在中國投資的同時(shí),將高壓電流互感器的制造技術(shù)也引入中國,也大大促進(jìn)了我國高壓電流互感器的制造工藝和制造技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)的互感器制造業(yè)廠家繁多,制造水平和規(guī)模差異較大,國內(nèi)一些規(guī)模較大的大型國有企業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展,也具有相當(dāng)?shù)馁Y金和技術(shù)勢力,紛紛投入大量的資金發(fā)展高壓電流互感器。另外一些新興的私有企業(yè)集團(tuán)業(yè)也投入大量的資金,建設(shè)國內(nèi)一流的高壓互感器公司。通過大量的考察研究我們認(rèn)為,國內(nèi)電流互感器投資建設(shè)規(guī)?？涨?各主要企業(yè)的規(guī)模均大于歐洲同類企業(yè),但廠家繁多,水平不一,總的來說投資過熱。其主要原因是近幾年國內(nèi)電力建設(shè)發(fā)展太快,對高壓電流互感器的需求量過大,市場帶動(dòng)了投資和建設(shè)。1.3設(shè)備制造企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備配套在國內(nèi)外的考察研究中,我們對國內(nèi)外電流互感器有關(guān)制造企業(yè)的設(shè)備進(jìn)行考察的同時(shí),也考察了有關(guān)高壓電流互感器的加工設(shè)備制造業(yè)。就國內(nèi)外的互感器企業(yè)的加工工藝以及相應(yīng)的加工處理設(shè)備來說,國內(nèi)企業(yè)的加工設(shè)備的水平和自動(dòng)化水平還有一些差距。產(chǎn)品的基本性能相當(dāng),但產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)和表面加工處理和歐洲水平相比仍有差距。造成這些差距的主要原因是我國整體機(jī)械加工和控制保護(hù)水平有一定的差距,設(shè)備加工研制單位本身的機(jī)械制造水平不是很高,加工設(shè)備往往由多方面的設(shè)備配套而成,我國的整體配套設(shè)備的水平有一定的差距;另一方面是由于國內(nèi)多年的無序競爭,在很多地方低價(jià)中標(biāo)的引導(dǎo)下造成了企業(yè)經(jīng)營狀況較差,對高水平的加工設(shè)備的需求降低,設(shè)備制造企業(yè)開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)品的積極性不高。在歐洲考察期間主要對寬幅電纜紙和寬紙帶絕緣包扎設(shè)備、倒立電流互感器頭部環(huán)形包扎設(shè)備、國外先進(jìn)任意形狀的絕緣包扎設(shè)備、德國環(huán)形繞線機(jī)、德國電流互感器真浸處理工藝和處理系統(tǒng)以及試驗(yàn)和測試儀器設(shè)備等進(jìn)行了考察,設(shè)備均為國內(nèi)外一流水平。2提高企業(yè)的技術(shù)實(shí)力和技術(shù)水平我們對本次考察情況進(jìn)行了認(rèn)真的總結(jié)和分析研究,認(rèn)為由于國內(nèi)電流互感器的需求量較大,國內(nèi)外企業(yè)紛紛投資建廠,投資過熱,隨后將出現(xiàn)更加激烈的競爭場面。但是我國的高壓互感器制造業(yè)規(guī)模和水平差距較大,水平不一。有實(shí)力的企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)改造時(shí),應(yīng)放眼世界,采用先進(jìn)的工藝裝備和先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)計(jì),提高企業(yè)的科技實(shí)力和加工能力,提高市場競爭力。通過派技術(shù)和管理人員赴歐洲進(jìn)行實(shí)地考察和學(xué)習(xí),對國內(nèi)外高壓電流互感器的發(fā)展有