西电电力电容器公司发展高压电流互感器技术的研究与实践

西电电力电容器公司发展高压电流互感器技术的研究与实践

0高压电流种植生产线西安西电能责任公司是中国西电集团的一家大型工程公司。这是中国第一个五年计划的156个重点项目之一。经过50多年的建设和发展，生产规模不断扩大。目前，我国能源压载行业生产规模大、技术能力强、综合生产能力强的专业公司之一。目前，它是中国高压和高压差、直流电压及其配套装置、电容式电压传感器、电流传感器等产品的开发、开发、生产和检测的重要基地。西容公司为了谋求发展、拓展业务,将下一步投资和发展的重点放在高压电流互感器上。1991年,西容公司开始研究和生产电流互感器,并将制造电力电容器、电容式电压互感器与电流互感器的技术相结合,促进了电流互感器的技术发展和进步,并于1998年建成了一个小型的高压电流互感器生产线,主要研究生产110kV~220kV电流互感器,设计能力为年产700台。经过新一轮的技术改造后,年生产能力达到2500台以上。近年来的销售量以70%左右的速度快速增长。所以,西容公司规划对电流互感器进行大的技术改造,筹备建成一个国内一流的的互感器生产线,因此,对国内外电流互感器的发展进行了大量的调研工作,多次派技术人员赴欧洲对加工设备和生产企业进行实地考察,了解了国内外行业发展动态,为下一步的技术发展做了大量的技术储备工作。1高压电流传感技术的对接根据西电集团公司的总体规划,西容公司对电流互感器技术的发展作出整体的发展规划,要求在不远的将来,西容公司的电流互感器无论在生产规模、工艺装备,产品的种类以及产品的设计上均要处于行业前五名以内。西容公司为了发展高压电流互感器,在国内进行技术调研和考察的同时,多次派技术和管理人员分别赴瑞典、德国、瑞士、意大利、西班牙等国家进行实地考察,并聘请了德国技术专家舒浩瑟作为技术顾问。同时,根据考察情况,我们就国内外电流互感器技术发展、加工工艺、加工设备等进行了深入的分析研究。1.1干式电流东南角显示原理自从1954年国内第一台110kV电流互感器问世以来,我国的高压电流互感器制造技术迅速发展,就国内外高压电流互感器的种类来说,目前常规的电流互感器主要分为倒立式和正立式两种,其中,倒立式电流互感器又分为SF6绝缘和油浸式电流互感器两种形式,正立式电流互感器分为油浸式(U型和R型)和干式两种。另外一种高压电流互感器为光电式电流互感器,各种电流互感器各有优缺点。目前国内电流互感器主要以油浸正立式为主,是我国最传统的一种形式,其一次线为传统U型结构,国内大部分企业生产该种电流互感器,其主绝缘为变压器油和电缆纸绝缘结构,其主绝缘主要由电缆纸带包扎而成,为了使内部电场比较均匀,绝缘层内部设有主屏和端屏。由于该电流互感器为U型结构,外绝缘套管一般为塔形结构。其优点是可以采用绝缘包扎紧进行绝缘包扎,包扎设备一般比较简单,价格较低。缺点是产品笨重,塔形套管内部空腔比较大,用油量比较大等。国内近年来通过技术引进和自主研发发展起来的另一种产品为SF6气体绝缘电流互感器,该产品均采用倒立式结构,二次线圈通过金属屏蔽罩包裹,置于产品的上部,由于线圈比较重,一般需要盆式绝缘子或绝缘支柱支撑;二次线圈通过其内部的一根金属管引入低压侧,一次线一般为直线形的铜管或铝管;所有空腔充以SF6气体。该产品耐动热稳定电流的能力较强,但其电场分布很不均匀,特别是套管上部法兰处电场较为集中,部分产品设有屏蔽电极,体积较大。同时,由于其内部充有SF6气体,如果气体泄漏,会影响大气保护层,不利于环保。目前该产品国内有很多企业在生产,主要的技术来自欧洲。国内通过技术引进生产的另一种产品为倒立油浸式电流互感器,也为引进欧洲技术;该产品为油浸电缆纸绝缘电流互感器,二次线圈通过金属屏蔽罩包裹,置于产品的上部,二次线圈通过其内部的一根金属管引入低压侧,二次线圈和引线金属管外不包有电缆纸和皱纹纸绝缘层;一次线一般为直线形的铜管或铝管。该产品体积小,重量轻,外形美观,并具有耐动热稳定能力强的特点,但由于其线圈部分和引线管部分的绝缘包扎无法一次完成,线圈部分的绝缘包扎需要人工完成,并需要和引线管部分进行绝缘对接,绝缘包扎费时费力,加工周期较长,对绝缘包扎工的要求较高。欧洲生产的另一种产品为发卡型(也叫R型)产品,该产品目前主要在ABB生产,其主要特点是将一次线作了变形设计,二次线圈一般装于一次线的一侧;仍为油浸电缆纸绝缘,绝缘层包在一次线上,可通过改型的U型绝缘包扎机完成全部绝缘包扎;减小了绝缘套管的直径。和常规U型电流互感器相比具有体积小、重量轻的特点;和倒立式油浸电流互感器比较,节省劳动力,提高了劳动效率,同时可克服由于手工包扎造成的质量不稳定的因素,但外绝缘套管直径稍大,用油量增加。干式电流互感器是国内某企业首先开发研制的一种新产品,一次线采用U型铜线或铝线,绝缘层为聚酯膜带包扎,包扎过程中聚酯膜间的孔隙填充硅脂,以提高绝缘性能;在绝缘层外粘接硅橡胶伞,形成电流互感器的外部绝缘;二次线圈分别套于两边,并用金属壳封闭。该产品由于绝缘层内部填充半液体介质,不会出现漏油现象,称为干式电流互感器,目前产品的电压等级为110kV~220kV。发展到500kV电压等级有相当的风险,笔者认为应慎重。光电式电流互感器是目前技术含量较高的产品,实际上就其原理来说分为两类,其一为通过频响特性较好的罗夫斯基线圈进行测量后,通过积分放大器实现系统电流的测量;另一种(也叫光学互感器)为通过磁光偏振的原理,将一速激光通过晶体后,在系统电流所形成的磁场下是激光发生偏振,并把偏振光传输到低压侧,通过低压侧检偏,测量系统电流的幅值和相位。该两种电流互感器存在的共同问题:其一为外供电源的安全问题;其二是电场、温度等因素作用下光纤的稳定性问题。对于光学互感器还存在一个主要问题则是偏振晶体的稳定性问题。该两种电流互感器在国内外均有一定的研究,并有少量设备应用于电力系统中得到应用。1.2高压电流传感技术在中国的应用随着我国电力事业的飞速发展,国内各种电流互感器的需求量猛增,因而带动了我国电流互感器的飞速发展,同是也吸引了大量的国外互感器制造业纷纷在中国合资办厂,特别是一些欧洲制造商,如1993年,由上海互感器厂与欧洲家庭企业MWB合资,成立上海MWB互感器有限公司,以生产SF6气体绝缘电流互感器为主,随后又将油浸倒立式电流互感器技术引入中国,2005年产值达7亿元。随后,由西门子(中国)有限公司上海输配电有限公司、沈阳工业国有资产经营有限公司在购买沈阳沈变互感器制造有限公司的基础上,建起了传奇电气(沈阳)有限公司,以生产电流互感器和电容套管为主。由沈阳变压器集团有限公司与克罗地亚康嘉互感器有限公司组建的合资企业——特变电工康嘉(沈阳)互感器有限责任公司于2005年9月正式挂牌,克方以技术入股方式占27%的股份,沈变占73%的股份,总投资为7900万元,正式投产后年销售额可达5亿元。由西班牙阿塔其集团和大连第一互感器有限责任公司共同投资1亿元人民币组建的中外合资公司——阿塔其大一互电器有限公司于2006年12月8日正式成立。这些外资企业在中国投资的同时,将高压电流互感器的制造技术也引入中国,也大大促进了我国高压电流互感器的制造工艺和制造技术的发展。国内的互感器制造业厂家繁多,制造水平和规模差异较大,国内一些规模较大的大型国有企业经过多年的发展,也具有相当的资金和技术势力,纷纷投入大量的资金发展高压电流互感器。另外一些新兴的私有企业集团业也投入大量的资金,建设国内一流的高压互感器公司。通过大量的考察研究我们认为,国内电流互感器投资建设规模空前,各主要企业的规模均大于欧洲同类企业,但厂家繁多,水平不一,总的来说投资过热。其主要原因是近几年国内电力建设发展太快,对高压电流互感器的需求量过大,市场带动了投资和建设。1.3设备制造企业的技术和设备配套在国内外的考察研究中,我们对国内外电流互感器有关制造企业的设备进行考察的同时,也考察了有关高压电流互感器的加工设备制造业。就国内外的互感器企业的加工工艺以及相应的加工处理设备来说,国内企业的加工设备的水平和自动化水平还有一些差距。产品的基本性能相当,但产品的外形设计和表面加工处理和欧洲水平相比仍有差距。造成这些差距的主要原因是我国整体机械加工和控制保护水平有一定的差距,设备加工研制单位本身的机械制造水平不是很高,加工设备往往由多方面的设备配套而成,我国的整体配套设备的水平有一定的差距;另一方面是由于国内多年的无序竞争,在很多地方低价中标的引导下造成了企业经营状况较差,对高水平的加工设备的需求降低,设备制造企业开发高新技术产品的积极性不高。在欧洲考察期间主要对宽幅电缆纸和宽纸带绝缘包扎设备、倒立电流互感器头部环形包扎设备、国外先进任意形状的绝缘包扎设备、德国环形绕线机、德国电流互感器真浸处理工艺和处理系统以及试验和测试仪器设备等进行了考察,设备均为国内外一流水平。2提高企业的技术实力和技术水平我们对本次考察情况进行了认真的总结和分析研究,认为由于国内电流互感器的需求量较大,国内外企业纷纷投资建厂,投资过热,随后将出现更加激烈的竞争场面。但是我国的高压互感器制造业规模和水平差距较大,水平不一。有实力的企业在进行技术改造时,应放眼世界,采用先进的工艺装备和先进的产品设计,提高企业的科技实力和加工能力,提高市场竞争力。通过派技术和管理人员赴欧洲进行实地考察和学习,对国内外高压电流互感器的发展有