―、低压成套开关设备

（一）行业现状
        低压配电系统中的各级都要用到低压成套开关设备，我国低压用电的80%是由低压成套开关设备提供的。
       我国的低压配电行业经过50年，特别是近20年的发展，得到了巨大的发展。同时，整个行业也呈现出多元化的发展趋势，合资、独资企业不断涌现，大批民营、集体企业得到了飞速的发展，无论是生产厂家的数量还是技术水平都有了较大的提高。产品的更新换代速度加快，品种增多，产品的标准也在逐步向国际标准靠拢。
据统计，目前我国低压成套开关设备生产厂家已达到上万多家，生产品种也有数十种, 其性能、质量有较大的改善，产品技术性能参数有了明显的提高，工厂的加工工艺及设备有了明显改进。几千家生产厂采用先进的数控钣金加工设备，有些工厂还具备了柔性加工线，其钣金加工工艺已达到国际水平。另外，行业中还出现了一批型材和柜体的专业生产厂和电气辅件生产厂。据统计，我国目前每年生产的各类低压成套开关设备在1000万台以上。
       目前，我国自行开发的低压成套开关设备品种有十几种，包括固定面板式、固定分隔式、抽出式、混装式、智能型等，产品型号主要有GCK、GCS、GCD、PGL、GGD及在上述产品基础上改进的各种产品型号。
   但是，低压配电行业的生产工艺、制造水平总体还比较落后，特别对技术含量高的产品的开发还远远跟不上经济发展的需要。企业的独立开发产品能力差，成套厂家虽多，但规模不大，绝大多数成套厂都不具备产品的独立开发能力。这种状况制约了我国低压开关柜的进一步发展，产品的品种及性能方面也不能满足市场的要求。市场中技术要求比较高的场合已 被越来越多的进口产品或合资企业的产品所占领。
(二)产品开发情况
       我国最早开发的低压开关柜是BDL、BSL型固定面板式配电柜。1984年通过部级鉴定的 PGL1、PGI2型低压配电柜曾被广泛采用，至今仍有企业在生产。这种型号的配电柜能满足变压器容量1000kVA及以下的配电系统的需要。后来又有天津电气传动设计研究所和北京电气科学研究所联合设计的PGL3型，它可用在变压器容量在2000kVA及以下、额定电流 3000A以下、分断能力50kA的低压配电系统中。
        JK型交流低压电控设备是低压开关柜的更新换代产品，1989年通过部级鉴定。它采用了国内新型高性能的低压电器元器件和辅件，是全封闭组装式柜体，主要性能指标达到了20世纪80年代国际同类产品水平。由原能源部组织设计和研制的GGD型交流低压配电柜1992年通过部级鉴定，它的特点是分断能力高，动热稳定性好，主电路方案灵活，组合方 便，结构新颖，防护等级高。
        GCK型低压开关柜是抽出式的开关柜，一只柜子最多可安置9只抽屉。抽出式开关柜可容纳较多的主电路，使用灵活方便，特别是当某个抽屉内的电路发生故障时，可将它抽出进 行检修，无故障的抽屉可照常工作，从而缩小了停电范围。GCK开关柜获得了广泛应用。 MNS型低压开关柜是按照ABB公司转让技术制造的产品。它也是抽出式开关柜，一台柜最多可安置36只抽屉。它的国产化产品型号为GCS。
       由天津电气传动设计研究所联合多家企业共同开发的GHT低压开关柜，是在GCK1A的基础上推出的新型户内混合式低压配电装置。它是全国产化、经济型低压成套开关设备，适用于3150A及以下各级低压配电系统。
我国低压开关柜有很多型号，主要的型号归纳如下：
(1 )抽出式 BFC、GCK、GCL、GDL、GCS、GCK、DOMINO、MNS、MHS、MGD、 MNSF、MNSG、SV18、SK。
固定面板式 PGL、GGL、GGD、JK。
混合安装式(抽出式单元和固定分隔式单元混合组装)GHL、GHK、GCK、GCD、 GCL。
但是，我国低压成套开关设备的品种和性能还不能完全满足市场的需求。低压成套开关设备应该具有多层次、多品种的特点。所谓多层次是指同类产品有高中低档之分，以提供不同行业使用需要；多品种是指适应不同的安装类别和环境条件之需要。我国目前能够提供的只有一般环境下使用的产品，如GCK10、CL1、DOMINO、MNS、GCS等抽屉柜和PGL1、GGD 等固定柜，它们的性能参数都是在一个等级上。而具有更高参数的IV类安装条件的4000? 6300A,短时耐受电流为l00kA的固定间隔式产品以及用于Ⅲ类安装条件的具有IP54、IP65 的产品较少。
二、高压开关柜
(一)总体水平
       从20世纪60年代末期起，我国高压开关行业开始自行设计高压开关柜，自20世纪80 年代以来，随着引进消化国外产品，技术水平迅速提高，品种也迅速增加到几十种，有间隔式、铠装式、箱式等开关柜；有可移开式，也有固定柜。在移开式产品中，不仅有落地式， 也开发了中置式和双层柜。同时还开发出在特殊场所，如铁路、矿山使用的开关柜。目前， 我国高压开关柜的技术水平可归纳为以下几点：
（1）产品容量增大最大容量为
1）12kV柜：额定电流4000A,额定短路开断电流63kA。
2）40.5kV柜：额定电流2500A,额定短路开断电流31.5kA。
（2）产品品种齐全能满足严酷条件，可供高寒、地震地区和矿山、铁道部门使用。
（3）可靠性提高符合标准的金属封闭式开关柜逐步替代了老产品。
（4）应用新工艺装备和技术
1）数控钗金加工技术。已有数百家企业拥有数控加工设备“三大件”，在此基础上的柔性加工系统，提高了壳体尺寸精度和生产效率。
2）较先进的涂装工艺装备。喷漆生产线和喷粉工艺线使产品防护能力和外观都有较大提高。
3）专用的母线加工设备。
(-二)产品现状
1.产品共同特点
（1）采用性能良好的元器件 已逐步淘汰少油断路器，采用新型真空或SF6断路器。其中ZN28、ZN12、ZN60、ZN63A、ZN65、ZN67、VS1等真空断路器性能可靠而应用范围较广。 应用新型的各种一次元件，如隔离开关、接地开关、环氧树脂浇注互感器等；采用新一代二次元器件，如各种继电器、除湿器、带电显示器、操动开关等。
（2）采用新工艺新材料用镀铝锌板制造壳体，柜体采用组装式结构，应用新型绝缘阻 燃材料、APG (环氧注射工艺)环氧树脂绝缘件、绝缘热缩套管等。
2.自行开发情况
（1）固定式开关柜 固定式柜因其制造容易，价格低廉，检修空间大等优势在电网中占很大比例。早先开发的GG - 1A 12kV开关柜，因不符合国家标准、母线釆用敞开式结构、 防护等级差等问题而已被淘汰。20世纪80年代中期，由西高所联合行业内有关厂家研制开发了 KGN-10、XGN2 - 10两种产品。其中，XGN2 - 10利用新颖的旋转隔离开关和可靠的 “五防”联锁装置，配用性能良好的悬挂式ZN28A - 10真空断路器。开发了 35kV (40.5kV) 固定柜，如XGN - 40.5开关柜，主开关配用ZN12 - 35型真空断路器，容量可达2500A、31.5kA。
（2）移开式开关柜 由于移开式柜体积小、占地面积小，手车互换性好，有利于检修维护，故受到用户欢迎。10kV移开式开关柜经历了 GC、GFC、JYN、KYN型的过程。较早的 GFC、GC型在防护等级、联锁功能方面不能全面满足标准要求，已经淘汰。20世纪80年代开发的JYN、KYN型落地式开关柜，尤其KYN型采用了安全可靠的铠装式结构，可配少油、 真空、SF6断路器，特别是配用性能良好的ZN12、ZN28A型真空断路器，提高了产品可靠性。
近几年来中置式移开柜开始发展，具有代表性的有KYN16-12、KYN18-12. KYN27- 12、KYX28A- 12等产品。这些产品都是吸取国外先进技术设计的。
双层移开式开关柜对于发电厂用电系统、石化、冶金行业用户较有吸引力。西高所研制的KYN19 - 10型12kV双层柜是完全立足于国内元件设计的，与国外产品相比在价格上具有较大的竞争优势。
目前国内 40.5kV 移开式开关柜有 GBC - 35、JYN1 - 35、BAI-35、KYN10 - 35、KYNB - 40.5等产品。在35kV电压级，由于要求耐压水平提髙，采用复合绝缘结构柜比空气绝缘结构柜体积有显著减小，并提高了产品性能。
（3）特殊条件下使用的高压开关柜不少企业研制了适应于各种条件下使用的开关柜， 如适用于高寒、凝露、污秽和地震等严酷条件产品。这种产品在设计中应充分考虑承受的严酷条件，采用复合绝缘；增大空气绝缘距离；严格对零部件进行“三防”处理；采取除湿措施等。上海华通开关厂开发的KYN28B- 12型铠装柜，内配ZN60-12真空断路器，一次回路采用全绝缘，各小室全封闭。设计中考虑了承受地震的机械特性，不仅符合抗凝露、污秽的使用条件，也符合IE级抗震条件使用要求。
电气化铁道开关柜应满足27.5kV、单相供电的要求。有关单位联合开发了 JYN-27.5 户内移开式开关柜，额定电流630~1250A,内配ZN42 - 27.5专用真空断路器。1994年，西高所、北京开关厂、铁道部电力勘测设计院联合研制了 XYW四边形-27.5 (Z) /D1250 - 25 型户外箱式开关柜。
易燃易爆场所使用的隔爆型开关柜，主要用于矿山，煤矿用量最大。开关柜是从20世纪80年代起开始自行设计，以代替仿俄产品；90年代后主开关以真空断路器替代少油断路 器。矿用开关柜为固定式，柜体外壳采用厚钢板密封，现已有数十种型号，额定电压为6~ 10kV,典型产品有BGP-6型。
3.引进技术、缩小差距
20世纪80年代，高压开关制造业开始从国外引进先进技术。20世纪90年代初，上海华通开关厂引进瑞士 ABB公司技术，生产BA1型10~35kVSF6移开式开关柜；柳州市开关厂引进德国AEG公司技术，生产WKC-10型10kV开关柜；天津市开关厂于1993年同美国GE公司签订了合作生产的技术转让协议，生产7.2~ 13.8kV系列PV型铠装式双层真空柜。
1995年后，一些厂家从日本东芝引进VUI、VE型3.6~12kV铠装移开式真空柜和双层柜。大部分引进的开关柜产品厂家都进行了国产化。近年来，由于引进国外先进技术，缩小了国内产品与发达国家产品的差距。
4.外国公司进入，使产品水平上一台阶
继阿尔斯通公司进入中国后，西门子公司、ABB公司、Holec公司及日本三菱、富士等公司先后来到中国，成立独资或合资公司。国外大公司进入国内，带来了先进的管理制度、 先进的产品设计和制造技术，有利于促进国内产品上水平、上质量。
国内外合资公司产品有：上海西门子公司根据母公司图样生产的7.2~40.5kV8DK20型 真空断路器中置柜，厦门ABB公司的ZS1型12kV中置柜、ZS3-2型40.5kV铠装断路器柜 ZS8-U ZS8-2型12kV箱式断路器柜，镇江Holec公司的Unitole UT4型铠装柜，西电三菱公司推出的母公司最新设计产品MA - EC型下置式铠装柜，上海富士公司生产的VC - V12 型配用富士HS型真空断路器的铠装式中置柜。
进入中国的外商均是实力强大的公司，产品具有竞争力，处于国际先进水平，进一步推动了我国开关柜迈上新的台阶。
（三）存在的问题和努力方向
我国的高压开关柜与进口产品或外资企业产品相比还有不小的差距，主要存在下列问题：
1） 产品质量参差不齐。国内各制造厂生产能力存在较大差异，有相当一批拥有先进制造技术的企业，但也有不少作坊式企业，多数处于中间状态。
2） 一次电器元件存在问题。主开关元件断路器及其机械加工粗糙，机构弹簧抗疲劳强 度差，使用一段时间后出现拒分拒合现象，影响可靠性。断路器的体积也制约了开关柜的小型化。隔离开关稳定性差，动静触头配合精度低，触头弹簧选材不当，制造工艺不过关。母排材质差、纯度低、致密性差等对开关柜造成不良影响。
3） 绝缘材料选材不当，设计对绝缘件老化认识不足。
4） 制造柜体工艺精度低，手车操作费力，互换性差。
5） 专业工艺方面。电镀件的“三防”性能和触头防银变色差。弹簧热处理工艺不合适。 部分制造厂涂装防护能力和外观都存在问题。在外形及柜体的表面着色处理上与进口产品仍 有很大的差距。
近年来，开关柜行业市场竞争激烈，生产厂应在提高管理水平的同时，提高设计和制造水平，保证产品质量。同时，应增强开发能力，开发出自己的“精品”，提高产品的竞争能力。
开关柜的发展方向是：高可靠、免维修、智能化、小型化、操作方便、外观精美、供货 周期短、成本低。所以，我国开关柜行业的努力方向是：
1.树立设计“精品”的指导思想
开关柜设计涉及综合的科学知识，如电场、温度场、运动、动力、结构强度、保护、控制等知识。因此，要求设计人员树立正确设计观念的同时应潜心修炼内功，借鉴国外的先进技术，进行深入细致的研究，不断优化设计，开发“精品”。
2.开发高可靠、小型化元器件
开关柜内部元件的特性影响开关柜的结构体积和性能，在产品中占有重要地位.虽然目前国内岀现了许多好的元器件，但应以发展的眼光看待未来。
1） 开发小型化、可靠性高的元件或元件组。如果提高断路器的寿命，设计出真正免维修断路器或断路器组，将会大大简化开关柜设计中关于维修的考虑。
2） 新产品要求体积小，结构紧凑，维护检修方便.在当今寸土寸金的环境下，大而空的产品不再受人欢迎。要求产品在有限的空间内，能够实现所需要的各种功能，并且在保证机械强度的前提下易拆装，保留一定的维护检修空间，方便电缆的安装和检修。应研制小型化高可靠隔离开关、接地开关、电流互感器、电压互感器等；研制性能良好的传感器替代互感器，可减小开关柜的体积和为开关柜智能化配套，如选用罗夫斯基线圈代替传统铁心式互感器。
3.进一步提高工艺制造水平
柜体要求有很好的防污、防锈、防腐蚀功能。目前，国内生产的中置柜柜体采用进口敷铝锌板经过多重折弯而成，外形色泽漂亮而且不用表面处理，能够很好地防污、防腐蚀。钣金加工应大量使用冲剪弯三大件，机械加工使用加工中心，应具备各种专用设备，如母线制 作机床、焊接机械手、激光切割机等。同时应采用先进的加工工艺，保证零部件质量。表面 处理方面，涂装应釆用流水线，以保证涂装防护质量，应加强对电镀中特别是镀银的防银变色方面的研究，以保证外观和导电性能。
4.绝缘方面
研制新型绝缘材料，推广APG环氧树脂绝缘件，使绝缘材质再上新台阶，应加强对绝缘材料生产厂家的监测。开关柜应采用性能良好、质量可行的绝缘材料。设计中应充分考虑 绝缘材料老化和电场的影响，利用复合绝缘来提高可靠性，减小开关柜的体积。
5.开关柜智能化
随着电力系统自动化的飞速发展，无人值班变电站和智能配电系统正在出现，这势必要 求开关柜的智能化程度越来越高。