電力開關(guān)設(shè)備中常采用的SF6氣體在1997年《京都議定書》中被列為六種具有溫室效應(yīng)的氣體之一，對(duì)溫室效應(yīng)的影響巨大。因此，逐步引導(dǎo)減少SF6氣體在開關(guān)設(shè)備中的使用，推廣使用環(huán)保氣體的開關(guān)設(shè)備迫在眉睫。本期專題策劃特關(guān)注更清潔環(huán)保的電力開關(guān)設(shè)備及發(fā)展情況，以饗讀者。
“經(jīng)過近十年的發(fā)展，目前我國(guó)環(huán)保開關(guān)設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用取得了一定成績(jī)?！敝袊?guó)電力科學(xué)研究院有限公司教授級(jí)高工王承玉在接受記者記者采訪時(shí)說。我國(guó)環(huán)保開關(guān)柜正朝著智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、免維護(hù)方向穩(wěn)步前進(jìn)，為了滿足環(huán)保要求，六氟化硫(SF6)氣體開關(guān)柜升級(jí)替代產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程加速。
關(guān)鍵核心技術(shù)陸續(xù)實(shí)現(xiàn)攻克
“近年來，我國(guó)環(huán)保型開關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了突破性發(fā)展，制造技術(shù)趨于穩(wěn)定成熟。”王承玉介紹說。在固體絕緣環(huán)網(wǎng)柜方面，在原電器設(shè)備常用的環(huán)氧樹脂或熱塑性高分子材料成形的工藝基礎(chǔ)上開發(fā)新產(chǎn)品，它用固體絕緣材料作為絕緣介質(zhì)，與傳統(tǒng)的SF6環(huán)網(wǎng)柜相比，在尺寸不大幅增加的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的可靠性不降低。
在環(huán)保氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)設(shè)備方面，環(huán)保氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)設(shè)備是針對(duì)SF6充氣柜和SF6環(huán)網(wǎng)柜的改進(jìn)。將原SF6氣體改為用環(huán)保氣體，如氮?dú)?、干燥空氣、二氧化碳、壓縮空氣等作為絕緣介質(zhì)，用真空滅弧室作弧介，個(gè)別合資企業(yè)也有有直接用二氧化碳、二氧化碳+C3或C5作為環(huán)網(wǎng)柜中負(fù)荷開關(guān)的。
“環(huán)保氣體開關(guān)柜的技術(shù)研發(fā)，要進(jìn)行電場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證尺寸不大幅增加的基礎(chǔ)上，產(chǎn)品的可靠性不能降低。氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備(GIS)目前也在經(jīng)歷環(huán)?；M(jìn)程，開始逐步采用混合氣體、G3、C3、C5等作為絕緣介質(zhì)。”王承玉說。環(huán)保氣體絕緣開關(guān)設(shè)備作為國(guó)家電網(wǎng)公司重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，有著重要社會(huì)責(zé)任意義。
SF6作為導(dǎo)致溫室效應(yīng)的氣體之一，在電氣設(shè)備中對(duì)其代替與更換成為趨勢(shì)?！皬呐潆娊嵌壬现v，更加環(huán)保的開關(guān)產(chǎn)品未來將會(huì)逐步取代污染較重的開關(guān)設(shè)備。目前，環(huán)保氣體絕緣的開關(guān)設(shè)備的技術(shù)難題已陸續(xù)攻克，可實(shí)現(xiàn)環(huán)保性能和可靠性能。但新型產(chǎn)品設(shè)計(jì)仍需要循環(huán)完善的過程，未來將更好地實(shí)現(xiàn)設(shè)備的全壽命周期與回收利用。”王承玉表示。
黨的十八大以來，生態(tài)文明納入“五位一體”的總布局，環(huán)境保護(hù)成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要前提。在環(huán)保意識(shí)愈漸加強(qiáng)的趨勢(shì)下，環(huán)保氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)柜成為未來開關(guān)柜發(fā)展方向。
需解決SF6替代氣體國(guó)產(chǎn)化
在環(huán)保氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)柜的技術(shù)研發(fā)上，尋找適合替代SF6的氣體成為關(guān)鍵。“首先，相關(guān)部門主要做好基礎(chǔ)研究，國(guó)家電網(wǎng)公司積極做好技術(shù)準(zhǔn)備。包括新型絕緣、滅弧氣體的探索研究，現(xiàn)國(guó)外已公布的代替氣體有G3、C3、C5，其中G3的絕緣、滅弧性能更加優(yōu)異，但仍存在一些如氣體毒性等問題。目前國(guó)內(nèi)已展開替代氣體的研究和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，如何實(shí)現(xiàn)絕緣氣體國(guó)產(chǎn)化，勢(shì)必決定國(guó)內(nèi)開關(guān)企業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)?！蓖醭杏裾f。
“其次，要提高環(huán)保氣體開關(guān)柜的設(shè)計(jì)水平，做好電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、氣流場(chǎng)等仿真工作。同時(shí)，還需提高設(shè)備制造的工藝水平，加強(qiáng)氣密性、絕緣性及局放等問題。最后，推廣環(huán)保氣體絕緣的金屬封閉開關(guān)柜，研發(fā)關(guān)鍵是尋求特殊代替氣體(G3、C3、C5)的國(guó)產(chǎn)化?！蓖醭杏癖硎尽?/p>
據(jù)了解，為減少SF6的使用量，變電站母線混合氣體置換項(xiàng)目也在逐步實(shí)施?！皣?guó)家電網(wǎng)公司力爭(zhēng)做到SF6氣體零排放，將現(xiàn)在運(yùn)行母線的SF6用70%的氮?dú)獯?，去年年底置換了幾個(gè)電站，運(yùn)行效果良好。”王承玉說，置換的氣體也可以保障設(shè)備絕緣，將運(yùn)行設(shè)備中的大量SF6氣體回收，置換成70%氮?dú)?，大量回收的SF6氣體經(jīng)處理后可為新建電站使用，逐步實(shí)現(xiàn)不再增加SF6的使用量。
環(huán)保絕緣氣體研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程持續(xù)發(fā)酵，我國(guó)對(duì)SF6氣體開關(guān)柜替代升級(jí)產(chǎn)品的技術(shù)研究不斷深入。在充氣柜、環(huán)網(wǎng)柜方面，用成本低廉的環(huán)保氣體，如氮?dú)?、干燥空氣、二氧化碳、壓縮空氣等作為絕緣介質(zhì)，配合真空滅弧室滅弧的方案已被認(rèn)可，經(jīng)實(shí)際運(yùn)行考核是可行并有效的。在GIS方面，國(guó)內(nèi)目前正在針對(duì)國(guó)外的環(huán)保絕緣氣體進(jìn)行逆向國(guó)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化攻關(guān)。而SF6混合氣體作為一項(xiàng)成熟技術(shù)在逐步推廣應(yīng)用，進(jìn)而減少SF6的排放量。
“環(huán)保氣體開關(guān)柜未來取代SF6氣體開關(guān)柜是未來趨勢(shì)，但其發(fā)展仍是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。相對(duì)于SF6氣體的絕緣開關(guān)柜，環(huán)保氣體充氣柜的成本要高一些，環(huán)保氣體開關(guān)柜運(yùn)行考核機(jī)制仍需完善。產(chǎn)品設(shè)計(jì)也需循環(huán)完善?！蓖醭杏癖硎尽?/p>
根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)公司電力投資規(guī)劃，未來投資的重點(diǎn)是骨干電網(wǎng)以及城市電網(wǎng)改造項(xiàng)目，電網(wǎng)建設(shè)需要向超高壓、大容量、緊湊型、無污染、高可靠、智能化、組合化方向發(fā)展。電氣化鐵路及其他工程建設(shè)項(xiàng)目，也對(duì)其提出了信息化、小型化、環(huán)保型及滿足高技術(shù)含量等要求。環(huán)保開關(guān)柜的應(yīng)用正在穩(wěn)步啟動(dòng)，未來將更趨向于智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、環(huán)保化發(fā)展。
【記者手記】
環(huán)保開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化持續(xù)推進(jìn)
邱燕超
隨著環(huán)保意識(shí)與政策的加強(qiáng)，近年來我國(guó)環(huán)保開關(guān)柜市場(chǎng)得到了良好發(fā)展。除了環(huán)保開關(guān)柜需克服的技術(shù)問題外，產(chǎn)品設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)研究舉足輕重。
據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，目前，我國(guó)環(huán)保開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化推行進(jìn)程良好，已逐步實(shí)現(xiàn)環(huán)保開關(guān)柜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化。統(tǒng)一規(guī)范開關(guān)柜、環(huán)網(wǎng)柜、箱變的設(shè)計(jì)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，避免用戶在應(yīng)用習(xí)慣、安裝配套、備品備件等方面的難題。
環(huán)保開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)化，更好地促進(jìn)了配電設(shè)備的統(tǒng)一性。采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)有諸多優(yōu)點(diǎn)：一是應(yīng)用于產(chǎn)品升級(jí)換代?？杀苊庋芯可系闹貜?fù)勞動(dòng)，從而縮短新產(chǎn)品更新周期。二是應(yīng)用于產(chǎn)品工程設(shè)計(jì)?？杉涌旃こ淘O(shè)計(jì)速度，縮短工程設(shè)計(jì)周期和產(chǎn)品履約交付周期。同時(shí)利于新技術(shù)采用和推廣。三是應(yīng)用于生產(chǎn)。利于實(shí)行結(jié)構(gòu)配件生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、工藝安裝標(biāo)準(zhǔn)化和程序化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快生產(chǎn)進(jìn)度。四是應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量管控。環(huán)保開關(guān)柜的標(biāo)準(zhǔn)化利于節(jié)約生產(chǎn)材料、降低工程設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本、提高設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程中的經(jīng)濟(jì)效益。
同時(shí)，開關(guān)柜作為配電網(wǎng)控制的重要設(shè)備，在電網(wǎng)安全運(yùn)行中起著重要作用。實(shí)現(xiàn)環(huán)保開關(guān)柜標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，對(duì)提高設(shè)備本身的質(zhì)量可靠性、保障工程設(shè)備履約交付具有積極的促進(jìn)作用，同時(shí)對(duì)保證開關(guān)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行安全、維護(hù)檢修便捷均有提升意義。
