中壓真空斷路器的世界市場 前景看好
70年代初，世界上掀起了中壓開關(guān)無油化的浪潮，到1977年已確立了中壓無油開關(guān)的主導(dǎo)地位，多油、少油和磁吹開關(guān)趨于淘汰。從1977年起到1988年的10年中，在世界范圍內(nèi)就發(fā)展無油開關(guān)兩大支柱中的SF6，還是真空開關(guān)，引起了曠日持久的論戰(zhàn)。論戰(zhàn)的結(jié)果是雙贏，SF6和真空斷路器均有了較大的發(fā)展。從1988年以后的十幾年中真空斷路器以明顯的優(yōu)勢有了更大的發(fā)展，步入輝煌，特別在12kV級。
從國外市場看，中壓真空斷路器在20世紀70年代初僅為百分之幾，1980年約為20％，1985年約為46％，1990年約為55％，1995年約為62％，2000年已達70％。
從生產(chǎn)國家看，日本、美國、英國、俄羅斯及中國側(cè)重發(fā)展真空斷路器，而法國側(cè)重發(fā)展SF6斷路器。
總起來看，中壓真空斷路器的發(fā)展已進入快車道，取得了驕人的業(yè)績。其中12kV真空斷路器產(chǎn)量大，覆蓋面廣，前景看好。
一、真空斷路器的輝煌
真空斷路器的輝煌，可從如下幾個方面看出。
（1）世界市場不斷擴大，真空斷路器2000年已占中壓斷路器市場70％。中壓真空斷路器在日本幾乎占100％，在美國和德國占70％以上，在俄羅斯1977年已占50％以上。我國1993年起電力部門大力使用真空斷路器。中壓真空斷路器的產(chǎn)量2000年已占全部中壓斷路器產(chǎn)量的87.36％，2001年進而占91.16％，如2001年共生產(chǎn)12kV真空斷路器93465臺。我國已成為世界上中壓真空斷路器生產(chǎn)大國之一。
這里要特別提到日本。日本1983年共生產(chǎn)各類中壓斷路器50900臺，其中真空斷路器占50％，SF6斷路器卻下降。到1998年，共生產(chǎn)各種中壓斷路器72618臺，其中真空斷路器上升到71％，而SF6斷路器卻下降到4％。有人估計，現(xiàn)真空斷路器在日本幾乎占100％。
日本東芝、日立、三菱、富士、明電等公司均大力發(fā)展真空斷路器。其中東芝公司已生產(chǎn)真空滅弧室250萬只。德國西門子和ABB Calor Emag公司都在大力發(fā)展中壓真空斷路器，其中西門子公司真空滅弧室，累積產(chǎn)量在100萬只以上。
（2）國外制造公司完成從SF6到真空的轉(zhuǎn)型，舉例來說，原BBC公司單一生產(chǎn)中壓SF6斷路器，但后來與ASEA公司合作成立ABB公司后，接收了Calor Emag公司，專門從事真空斷路器生產(chǎn)，使之ABB公司的真空斷路器產(chǎn)量超過SF6斷路器的產(chǎn)量，并以VD4型真空斷路器聞名于世，最新又開發(fā)出VM1型配永磁機構(gòu)的真空斷路器。Alstom公司原單一生產(chǎn)SF6斷路器，自從接收德國AEG公司Sachsenwerk廠后，成立了Alstom Sachsen werk GmbH公司，專門生產(chǎn)如HVX型真空斷路器。Schncider公司在并入MG公司后，不僅看重MG公司的SF6斷路器技術(shù)，而且不失時機地開發(fā)出自己的真空斷路器。至此，世界上原單一生產(chǎn)SF6斷路器的大公司如ABB、Alstom、Schneider等公司都完成了產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。
（3）從展覽會上看，德國漢諾威博覽會為世界上最大的工業(yè)展覽會，素有新產(chǎn)品櫥窗之美稱。在2000年漢諾威博覽會上，展出的中壓斷路器為清一色的真空斷路器。如ABB Calor Emag Mitteilung GmbH 公司擴大了配永磁機構(gòu)的VM1型中壓真空斷路器的型譜，包括12kV 3150A 50kA，17.5kV 3150A 31.5kA和24kV2000A 25kA。同時結(jié)合使用永磁機構(gòu)展出了同步斷路器。Alstom Sachsenwerk GmbH公司HVX系列真空斷路器，包括額定電壓12/15/17.5kV，額定電流630～2500A，額定短路開斷電流12kV下至100kA，24kV下至80kA。其產(chǎn)品既可配彈簧機構(gòu)也可配永磁機構(gòu)。西門子公司擴大了NXACT型模塊式真空斷路器的使用范圍，包括12kV 31.5kA和24kV 25kA。西門子真空斷路器配用彈簧操動機構(gòu)。
（4）從權(quán)威試驗站看，12kV真空斷路器占主導(dǎo)地位。荷蘭KEMA試驗站是世界上公認的中立權(quán)威試驗站。該試驗站在
1991～1996年期間，對3.6～145kV產(chǎn)品所進行的450次認證試驗中，57％為真空開關(guān)，14％為空氣和油開關(guān)。在12kV級，真空斷路器占絕對優(yōu)勢，真空斷路器的試驗次數(shù)約占110次，而SF6斷路器僅約10次。
KEMA試驗站還公布了1985～1997年間頒發(fā)滅弧室試驗證書的情況，其中真空滅弧室與SF6滅弧室之比為10∶1。這就是說配真空斷路器的真空滅弧室占有絕對優(yōu)勢。
真空斷路器的最新發(fā)展表現(xiàn)在如下方面：
1.專用真空斷路器
面臨極其不同的開斷任務(wù)，新的專用斷路器應(yīng)運而生。如用于發(fā)電機保護斷路器的特大容量真空斷路器（短路開斷電流高達63～80kA及以上），標準型真空斷路器（短路開斷電流25～50kA），經(jīng)濟型真空斷路器（16～25kA），頻繁型真空斷路器（如操作次數(shù)5～6萬次），超頻繁型真空斷路器（如操作次數(shù)10～15萬次）。如西門子公司的3AH系列斷路器就按使用場合劃分為5種型號，其中3AH1和3AH3型為標準型，操作10000次，3AHZ型為頻繁型，操作6萬次，3AH4為超頻繁型，操作12萬次，3AH5型為經(jīng)濟型，價格便宜。
2.低過電壓型真空斷路器
眾所周知，真空斷路器因截流會引起截流過電壓，特別在開斷小的感性負截如電動機時，一般情況下，為限制過電壓而給真空斷路器配過電壓吸收裝置如SicRC 路，ZnO避雷器等，這使斷路器結(jié)構(gòu)龐大且復(fù)雜化，而且有的限制過電壓不理想。
日本幾家公司另辟路徑，開發(fā)出低過電壓真空斷路器。它不用加過電壓吸收裝置而用新開發(fā)出的觸頭材料，將過電壓限制至常規(guī)值的十分之一。低過電壓觸頭材料東芝為AgWC日立為Co－Ag－Se，三菱為Cu－Cr－Bi－α，富士為CuCr＋高蒸氣材料。 這些公司一般做到7.2kV下20kA，只有東芝公司做到7.2kV下40kA。
3.多功能真空斷路器
眾所周知真空斷路器迄今為二I位（即合一分）完成關(guān)合和開斷任務(wù)。現(xiàn)在出現(xiàn)了多功能真空斷路器，賦予了多個功能，如合—分—隔離—接地等。西門子公司、Alstom公司、日立公司均有這樣的產(chǎn)品。西門子公司最新推出NXACT型模塊式真空斷路器就具有多功能，集關(guān)合、開斷、隔離、接地及聯(lián)鎖于一體。Alstom公司配VISAX開關(guān)柜的真空斷路器為三I位（合—分—隔離）。日立公司與東京電力公司合作研發(fā)的24kV真空斷路器為四I位（合—分—隔離—接地）。
為使產(chǎn)品多功能化，從現(xiàn)有產(chǎn)品看，有兩種做法：一是真空斷路器相柱在開斷后移動或旋轉(zhuǎn)，形成隔離和接地；另一是真空滅弧室內(nèi)觸頭旋轉(zhuǎn)完成隔離和接地。西門子公司NXAct型產(chǎn)品為開斷后相柱移動完成隔離和接地，而Alstom公司為開斷后相柱旋轉(zhuǎn)完成隔離任務(wù)，日立公司通過滅弧室內(nèi)觸頭旋轉(zhuǎn)完成隔離和接地任務(wù)。
4.同步斷路器
同步斷路器又叫選相真空斷路器或受控真空斷路器。其基本原理是使真空斷路器在電壓或電流最有利時刻關(guān)合或開斷。
與普通真空斷路器相比，同步斷路器具有如下優(yōu)勢：1.降低了電網(wǎng)瞬態(tài)過電壓負荷；2.改善了電網(wǎng)供電質(zhì)量；3.提高了斷路器電壽命及性能；4.簡化了電網(wǎng)設(shè)計，從而降低了整個系統(tǒng)費用。
ABB公司利用數(shù)字電子器件和磁力操動機構(gòu)已開發(fā)出了同步真空斷路器，這是一個良好的開端。
5.智能型真空斷路器
真空斷路器智能化是建立在現(xiàn)代傳感技術(shù)和數(shù)字化控制技術(shù)之上。國外制造公司都使自己的產(chǎn)品具有智能，這是配電自動化的需要，也是斷路器本身控制保護的需要。如Alstom公司的DCX型可編程序數(shù)字控制裝置，ABB公司的REF542型控制和保護裝置，西門子公司第二代數(shù)字保護裝置等。
由以上可知，真空斷路器發(fā)展很快，究其原因，固然很多，但有兩條是基本的：一是真空滅弧室技術(shù)的進步；二是操動機構(gòu)技術(shù)的進步。真空滅弧室是真空斷路器的心臟。真空滅弧室的進步表現(xiàn)在如觸頭材料從CuBi轉(zhuǎn)變成CuCr，提高了開斷能力，并降低了截流值，同時磁場從橫磁場轉(zhuǎn)向縱磁場，提高了開斷能力，減少了觸頭的燒損。在工藝上，一次排封工藝的采用，大大提高了滅弧室性能及可靠性。
操動機構(gòu)被稱之為真空斷路器的神經(jīng)中樞。原先用電磁機構(gòu)，后出現(xiàn)了彈簧機構(gòu)，最新又出現(xiàn)了永磁機構(gòu)。彈簧機構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零件數(shù)多（多達200個），加工精度要求高，且彈簧機構(gòu)的出力特性與真空斷路器的負載特性不相匹配，要在凸輪輪廓曲線和連桿結(jié)構(gòu)上進行合理設(shè)計。永磁機構(gòu)的機械結(jié)構(gòu)特別簡單，零部件比任何其他機構(gòu)都要少，運動部件可以減少至一個，因而機械可靠性特別高，而且永磁機構(gòu)的出力特性能與真空斷路器的負載特性很好的匹配。永磁機構(gòu)用永磁鎖扣，電容器（或直流屏供電）儲能，用電子控制。永磁機構(gòu)特別適用于頻繁操作，如可達6萬～15萬次。
在世界上，特瑞能電氣公司（TAVRIDA ELECTRIC AG簡稱TEL公司）于1974年首創(chuàng)配永磁機構(gòu)的真空斷路器模型，1989年配永磁機構(gòu)的免維護真空斷路器投放市場，1993年配永磁機構(gòu)的真空斷路器在荷蘭KEMA試驗站通過了型式試驗。1994年配永磁機構(gòu)的ISM型真空斷路器獲得俄羅斯專利（專利號N.020631）自此以后，ABB、Josly、Cooper、Whipp＆Bourn等公司均開發(fā)出自己的配永磁機構(gòu)的真空斷路器。如ABB公司1997年開發(fā)成功配永磁機構(gòu)的VM1型真空斷路器。配永磁機構(gòu)的真空斷路器不僅用于戶內(nèi)斷路器，也用于戶外斷路器和重合器，如TEL公司的OSM型重合器和Whipp＆Bourne公司的GVR型戶外重合器。
上世紀90年代后期，配永磁機構(gòu)的真空斷路器傳入我國，我國許多公司開發(fā)出永磁機構(gòu)，而且有的試驗到10萬次，配永磁機構(gòu)的真空斷路器如VSM和VSIA型、ZN23－40.5型、ZN65型、ZWD－12型、ZND－40.5型等產(chǎn)品�？傊�，真空斷路器在中壓領(lǐng)域已走上輝煌，愿它的明天更輝煌。
