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编者按:
本刊在2007年第1期中刊登了对涂大石高工有关中压开关设备自主创新的访谈录,此问题引起了业内许多专家的注意并展开广泛的讨论,在此我们专门采访了“过电压保护设备和中性点接地设备开发的制造”专家弋东方高工,他对开关及开关柜问题也提出了自己独到见解。
臧:在本刊2007年第1期中,刊登了一篇“关于中压开关设备自主创新问题”记者对设计师涂大石高工的访谈录,不知您看到了吗?
弋:这篇访谈报道我解读过了。
臧:能谈谈读后自己的一些感想吗?
弋:整篇文章报道了涂高工对传统中压开关柜设计理念的一种挑战。自主创新的精神贯穿始末,很值得我学习。
臧:涂高工提出了“用固定柜代替手车柜”和“空气绝缘与复合绝缘、固体绝缘”的问题,您怎么看?
弋:柜型和绝缘的多样化是脱离传统设计理念的一种反映,也是竞争机制的体现,服务观念的提高。关键是要保证运行的安全可靠和综合的优良性价比。有百花齐放,使用者多一些选择总比一枝独秀要好。况且不同的使用环境、技术要求和经济实力,本来就应该有不同的选择。没有必要花精力,伤和气去争论谁是谁非,用户的选择是最后的裁判。实践是检验品质的唯一标准。
我还是认为开关柜的创新,应该把注意力集中在核心问题上。
臧:那您所指的开关柜的核心问题是些什么呢?
弋:我是指柜体内的核心元件。这些元器件是电气回路中的主设备,它们的品质在使用中起决定性作用。
臧:能不能举个例子说的具体一点呢?
弋:比如开关柜内的开关(断路器),它是开关柜的心脏。从少油到真空是一个飞跃。下一个飞跃可能是用电子开关替代真空。就真空而言,现在也远没有达到预期的水平。大家把注意力仅限于结构的改进上。制造如何满足电网错综复杂的运行需求,供和需之间仍然存在着一个鸿沟。如果不了解电网运行的特点和技术要求,就永远造不出好开关来。
臧:中压电网中,真空开关在中国已有二十多年的运行经验了。那请问弋老师,还会有哪些特殊情况能影响到开关的品质呢?
弋:你越问越深了。那我就举几种情况和你交流一下。
你应该知道开关的额定开断电流是一个重要指标。与其相关联的技术参数是关合电流和电力稳定。它们之间大约相差25倍左右,如31.5kA的配80kA,40kA的配100kA等等。这是国标规定的,IEC规定的,全世界都是这样,几十年都是这样,但是这个对吗?开断由灭弧能力决定,关合由关合能力决定,电力稳定更是机械强度问题,它们之间风马牛不相及,为什么会存在一个2.5倍的关系呢?“2.5”来自短路发生初始,由于非周期分量的存在,冲击电流与周期分量的比值。这是短路电流自身的变化规律。
而实际情况是,开关装在变电所,短路点的电流还要考虑电容补偿装置放电的助熔作用。开关装在发电厂或工矿企业,还要考虑电动机的反馈。它们会大大增加冲击电流。因为衰减迅速而对开断的周期分量影响不大。所以,“2.5”这个数值也变化了。
臧:我似懂非懂,能不能拿数值说话?
弋:好!拿4×30万kW发电厂来说,其6kV厂用电子工业部的短路水平大约为25-28kA,OS冲击也就是63-70kA,本来可选择31.5/80kA的开关,可是电动机反馈会使冲击电流增加到80kA左右,这样设计人员去选择40/100kA的开关。使电厂建设多投资近千万元。其实开关本身的关合电流和电力稳定能真正达到什么水平,制造厂自己也不十分清楚。1974年前,我曾经建议某著名开关厂去做个试验,结果31.5配100kA,40/130kA均顺利通过。此后,这个厂的样本便改写了。
臧:这能带来多大效益呢?
弋:开关柜投标时,技术条件是要求配31.5/100kA的开关。这个厂可以用它们的开关投标,而其他开关厂包括国外著名厂家只能用40/100kV开关来应标。每台差价达数万元。结果是,这个厂屡战屡胜,听说去年第一季度就拿到了全年订单。而受益最大的是国家,每年可节省几个亿。
臧:没想到一个小小突破会有这样的成效。
弋:这个例子说明,标准应该改一改了。不要迷信洋人。我希望大家都按实际要求来制造开关。
臧:挺生动的。您还有这样的实例吗?能不能再给我们介绍一下?
弋:那咱们再拣一个过电压的问题说说。
真空开关的灭弧能力很强。但它有副作用,这就是截流。这种截流所产生的过电压不仅会破坏被操作的设备,如变压器、电动机、电抗器等,还会使开关本身发生重燃甚至损坏。
冶金系统操作频繁些,这类事故也显得特别多。作为制造厂来说,自己养的孩子在社会上表现不好,脸上能有多少光彩?我知道有个著名厂家,开关在试运行操作时,就多次爆炸而不能交工。厂家的态度是,真空端坏了,我可以用优惠价卖给你,至于坏为何因,与我无关。你说责任心哪里去了?他永远都不会改进提高他的产品质量。
最近,湖北有个钢铁企业经常给我打电话,告知国外某著名公司的品牌开关,在他那里已连续坏了4台,造成严重损失,企业的安全生产受到威胁。
你说,当开关柜的心脏出了问题,徒有一个空壳,还在争论为何穿衣戴帽会有多大意义。
臧:冒昧问一句,您说的这些和过电压有什么关系呢?
弋:问得好!过电压的产生有电网结构的原因,有操作方式的原因,有操作对象的原因,当然也有开关自身的原因。我一直主张综合治理、对症下药。现在大多数开关厂都依靠避雷器来限制这些过电压。也不管能不能起作用就往柜子里配。更不去找开关的不足。殊不知,避雷器对限制截流过电压远不如阻容吸收器来得有效彻底。有些厂竟然私自把正确的设计选型偷换成避雷器。因为后者便宜吗!
臧:您还是没说到和开关有什么关系。
弋:别急!世界上任何事物都不能突变,否则将会引发灾难。我退休了,一定得找点事干,慢慢减荷。如果突然闲下来,那就活不了多久。
臧:哈,弋老师您还挺幽默,咱们还是围绕着开关说。
弋:开关操作产生截流,必然引发高频振荡。过去只看到这种振荡仅发生在开关与被操作的设备之间。又错误地装设避雷器来保护。国家标准和国际标准在规定开关断口的耐压时,也只考虑了这种振荡,再加上开关电源侧反相电压的峰值。
但现场实践证明这种规定是有问题的。我亲自观察到开关断开时电源侧发生的高频振荡。由于开关断口两侧电压振荡的频率和幅度都不同,在断口上出现的电压差便极高,使断口发生重击穿。
臧:您说得太专业,我有些不太理解了。
弋:打个比方:两只大小不同串联在一起,并被拉伸的弹簧,当你从中间突然剪断它们时,是不是两个弹簧都在剧烈跳动。其频率和幅度也都不同,而且与预储能量有关。你看开关电源侧变压器的线圈和 负荷侧变压器电动机的线圈多像两只弹簧呀!
臧:噢,我明白了。那怎么办呢?
弋:可以从两个方面人手。第一手是在开关的母线电源侧也装上阻容吸收器,使断口两侧的电容都来吸收这种振荡,会有所缓解。
臧:有实践吗?
弋:在兰州某企业用过这一手,挺有效。起初开关曾爆炸多次,后来在开关两侧加装增强型0,2uF阻容吸收器,两年多来未再来找过我。
臧:还有一手吧?
弋:在重庆也试过,两年多了。在开关断口间加装用非线性电阻做的开关保护器。这也是个专利产品。它能够在开关重击穿之前,迅速把断口两侧的高电位差拉平,旁路掉开关的断口,使它重燃不起来。当长江洪水用加高堤坝不能奏效时,不也是采用了泄洪的办法吗?
臧:用这种方法解决过电压的问题好像是第一次听到。
弋:这叫化解矛盾。一味地加强绝缘并不是唯一解决的方法。有的厂单从提高刚分速度、提高端子真空度来人手,端子里面重燃有改善,于是端子外面出现了很多黑点,说明它又从外面闪络了。我觉得没有抓住问题的实质。
臧:用加强绝缘方法不是一直在采用吗?兵来将挡,水来土掩,天经地义吗!
弋:对,对付敌人的办法是可以“兵来将挡”的。但还可以谈判呀,化干戈于玉帛另辟蹊径也是一。种选择。有时还是上策呢!最近遇到一个西藏工程,海拔4500m。开关柜怎么造?有某著名厂原提供加绝缘的非标产品,每台加价10万!乖乖,近百面柜子,近千万加上去了。后来改变了电网的中性点接地方式,采用中电阻接地,调整了过电压保护器的技术参数就可以把常规产品用于高海拔地区,省了投资,解决了技术难题。这也是中国人的首创。
臧:改变中性点接地方式能这样的神奇吗?
弋:是呀!绝缘配合的理念变了,就会带来效益。你知道上世纪八十年代初刚改革开放时,外国包括欧洲、日本、美国的一些大公司10kV开关刚涌进中国时,其工频一分钟耐压水平是28-30kV,中国要求42kV。他们也只好改过来了。记得一位美国西屋公司的主管问我,他们的35kV真空开关在美国市场占有率是50%以上,怎么在中国西安高压电器所试验就通不过呢?我答道,这是两国国情不同。两方国家中压电网的中性点大多采用电阻接地方式,中国则是不接地或消弧线圈接地方式。去年江苏有一个成套厂应业主要求,买了外国的35kV真空开关,结果到现场验收,耐压全部不合格,吃了盲目追求先进的亏。
臧:这个问题如果不提醒,还真是影响开关柜的品质呢?
弋:我们还可以逆向思维。现在我国的大城市,所有大型电厂、大型工矿企业等等的中国电网都是电缆网络,推行中电阻接地的势头很猛。为了顺应这种态势电力电缆已经增加了对地按相电压水平设计的新品种。但开关制造行业还没有跟上。还没有听说谁在研究这些事。为了适应两种不同接地方式需求,制造出两种不同绝缘水平的中压产品系列,不是很有意义吗?
也许会有人说,“嗨!这能省几个钱。采用高绝缘水平的设备不是更可靠吗?我不在乎。”
那么试问,一味地追求开关及柜体的小型化、微型化,复合、固封、充气甚至小型GIS,给安全环境带来隐患,给维护检修带来不便,到头来省下的只是些砖头水泥,这不是很奇怪?
臧:今天的采访很有收获。您从使用应用的角度,给开关及开关柜的制造,提出了许多有益的建议,看起来,供求双方需要加强沟通交流,发挥各自的优势,才能取得共赢。如果把制造厂比做结果子的大树的话,那广大的市场就是扎根大树的土壤。果子一定得从土壤中不断汲取营养才能香甜。
弋:你的比喻很好。我也想做扎根于大地的果树。
其实,供求之间的这对矛盾是需要化解的,比如协会各有各的会员,交流会也是各唱各的调,相互往来很少。说的不好听点,近亲繁殖进步的步伐会很慢。我们需要杂交。特别是它们的结合部,会有非常多的机会在那等你。我现在从事于过电压保护设备和中性点接地设备开发的制造,颇有体会。
臧:谢谢您接受我的采访,占用了您很多的时间。限于时间关系,不能继续打扰您啦!如果您同意,这篇报道可否刊登在我们《电气世界》杂志上?麻烦您给报道起个名字好吗?
弋:叫“创其新然”怎么样?
臧:怪异的名字,能解释一下吗?
弋:古人教我们,凡事不仅知其然,还要知其所以然。我觉得说得还不够。“知其然”是指做事勤奋背朝天的人,占人类大多数,是金字塔中腰以下的部分。“知其所以然”是指钻研型勤学好问的人,占金字塔中腰以上的大部,但不是全部。其实技术进步领先的是金字塔顶尖的那少部分人。他们是开拓型、创新型的人才。所以我想给古人的话后面加上一句:“还要创其新然也”。不知妥否?我想这是符合当前中央提倡的精神的。
谢谢您的采访。
本刊在2007年第1期中刊登了对涂大石高工有关中压开关设备自主创新的访谈录,此问题引起了业内许多专家的注意并展开广泛的讨论,在此我们专门采访了“过电压保护设备和中性点接地设备开发的制造”专家弋东方高工,他对开关及开关柜问题也提出了自己独到见解。
臧:在本刊2007年第1期中,刊登了一篇“关于中压开关设备自主创新问题”记者对设计师涂大石高工的访谈录,不知您看到了吗?
弋:这篇访谈报道我解读过了。
臧:能谈谈读后自己的一些感想吗?
弋:整篇文章报道了涂高工对传统中压开关柜设计理念的一种挑战。自主创新的精神贯穿始末,很值得我学习。
臧:涂高工提出了“用固定柜代替手车柜”和“空气绝缘与复合绝缘、固体绝缘”的问题,您怎么看?
弋:柜型和绝缘的多样化是脱离传统设计理念的一种反映,也是竞争机制的体现,服务观念的提高。关键是要保证运行的安全可靠和综合的优良性价比。有百花齐放,使用者多一些选择总比一枝独秀要好。况且不同的使用环境、技术要求和经济实力,本来就应该有不同的选择。没有必要花精力,伤和气去争论谁是谁非,用户的选择是最后的裁判。实践是检验品质的唯一标准。
我还是认为开关柜的创新,应该把注意力集中在核心问题上。
臧:那您所指的开关柜的核心问题是些什么呢?
弋:我是指柜体内的核心元件。这些元器件是电气回路中的主设备,它们的品质在使用中起决定性作用。
臧:能不能举个例子说的具体一点呢?
弋:比如开关柜内的开关(断路器),它是开关柜的心脏。从少油到真空是一个飞跃。下一个飞跃可能是用电子开关替代真空。就真空而言,现在也远没有达到预期的水平。大家把注意力仅限于结构的改进上。制造如何满足电网错综复杂的运行需求,供和需之间仍然存在着一个鸿沟。如果不了解电网运行的特点和技术要求,就永远造不出好开关来。
臧:中压电网中,真空开关在中国已有二十多年的运行经验了。那请问弋老师,还会有哪些特殊情况能影响到开关的品质呢?
弋:你越问越深了。那我就举几种情况和你交流一下。
你应该知道开关的额定开断电流是一个重要指标。与其相关联的技术参数是关合电流和电力稳定。它们之间大约相差25倍左右,如31.5kA的配80kA,40kA的配100kA等等。这是国标规定的,IEC规定的,全世界都是这样,几十年都是这样,但是这个对吗?开断由灭弧能力决定,关合由关合能力决定,电力稳定更是机械强度问题,它们之间风马牛不相及,为什么会存在一个2.5倍的关系呢?“2.5”来自短路发生初始,由于非周期分量的存在,冲击电流与周期分量的比值。这是短路电流自身的变化规律。
而实际情况是,开关装在变电所,短路点的电流还要考虑电容补偿装置放电的助熔作用。开关装在发电厂或工矿企业,还要考虑电动机的反馈。它们会大大增加冲击电流。因为衰减迅速而对开断的周期分量影响不大。所以,“2.5”这个数值也变化了。
臧:我似懂非懂,能不能拿数值说话?
弋:好!拿4×30万kW发电厂来说,其6kV厂用电子工业部的短路水平大约为25-28kA,OS冲击也就是63-70kA,本来可选择31.5/80kA的开关,可是电动机反馈会使冲击电流增加到80kA左右,这样设计人员去选择40/100kA的开关。使电厂建设多投资近千万元。其实开关本身的关合电流和电力稳定能真正达到什么水平,制造厂自己也不十分清楚。1974年前,我曾经建议某著名开关厂去做个试验,结果31.5配100kA,40/130kA均顺利通过。此后,这个厂的样本便改写了。
臧:这能带来多大效益呢?
弋:开关柜投标时,技术条件是要求配31.5/100kA的开关。这个厂可以用它们的开关投标,而其他开关厂包括国外著名厂家只能用40/100kV开关来应标。每台差价达数万元。结果是,这个厂屡战屡胜,听说去年第一季度就拿到了全年订单。而受益最大的是国家,每年可节省几个亿。
臧:没想到一个小小突破会有这样的成效。
弋:这个例子说明,标准应该改一改了。不要迷信洋人。我希望大家都按实际要求来制造开关。
臧:挺生动的。您还有这样的实例吗?能不能再给我们介绍一下?
弋:那咱们再拣一个过电压的问题说说。
真空开关的灭弧能力很强。但它有副作用,这就是截流。这种截流所产生的过电压不仅会破坏被操作的设备,如变压器、电动机、电抗器等,还会使开关本身发生重燃甚至损坏。
冶金系统操作频繁些,这类事故也显得特别多。作为制造厂来说,自己养的孩子在社会上表现不好,脸上能有多少光彩?我知道有个著名厂家,开关在试运行操作时,就多次爆炸而不能交工。厂家的态度是,真空端坏了,我可以用优惠价卖给你,至于坏为何因,与我无关。你说责任心哪里去了?他永远都不会改进提高他的产品质量。
最近,湖北有个钢铁企业经常给我打电话,告知国外某著名公司的品牌开关,在他那里已连续坏了4台,造成严重损失,企业的安全生产受到威胁。
你说,当开关柜的心脏出了问题,徒有一个空壳,还在争论为何穿衣戴帽会有多大意义。
臧:冒昧问一句,您说的这些和过电压有什么关系呢?
弋:问得好!过电压的产生有电网结构的原因,有操作方式的原因,有操作对象的原因,当然也有开关自身的原因。我一直主张综合治理、对症下药。现在大多数开关厂都依靠避雷器来限制这些过电压。也不管能不能起作用就往柜子里配。更不去找开关的不足。殊不知,避雷器对限制截流过电压远不如阻容吸收器来得有效彻底。有些厂竟然私自把正确的设计选型偷换成避雷器。因为后者便宜吗!
臧:您还是没说到和开关有什么关系。
弋:别急!世界上任何事物都不能突变,否则将会引发灾难。我退休了,一定得找点事干,慢慢减荷。如果突然闲下来,那就活不了多久。
臧:哈,弋老师您还挺幽默,咱们还是围绕着开关说。
弋:开关操作产生截流,必然引发高频振荡。过去只看到这种振荡仅发生在开关与被操作的设备之间。又错误地装设避雷器来保护。国家标准和国际标准在规定开关断口的耐压时,也只考虑了这种振荡,再加上开关电源侧反相电压的峰值。
但现场实践证明这种规定是有问题的。我亲自观察到开关断开时电源侧发生的高频振荡。由于开关断口两侧电压振荡的频率和幅度都不同,在断口上出现的电压差便极高,使断口发生重击穿。
臧:您说得太专业,我有些不太理解了。
弋:打个比方:两只大小不同串联在一起,并被拉伸的弹簧,当你从中间突然剪断它们时,是不是两个弹簧都在剧烈跳动。其频率和幅度也都不同,而且与预储能量有关。你看开关电源侧变压器的线圈和 负荷侧变压器电动机的线圈多像两只弹簧呀!
臧:噢,我明白了。那怎么办呢?
弋:可以从两个方面人手。第一手是在开关的母线电源侧也装上阻容吸收器,使断口两侧的电容都来吸收这种振荡,会有所缓解。
臧:有实践吗?
弋:在兰州某企业用过这一手,挺有效。起初开关曾爆炸多次,后来在开关两侧加装增强型0,2uF阻容吸收器,两年多来未再来找过我。
臧:还有一手吧?
弋:在重庆也试过,两年多了。在开关断口间加装用非线性电阻做的开关保护器。这也是个专利产品。它能够在开关重击穿之前,迅速把断口两侧的高电位差拉平,旁路掉开关的断口,使它重燃不起来。当长江洪水用加高堤坝不能奏效时,不也是采用了泄洪的办法吗?
臧:用这种方法解决过电压的问题好像是第一次听到。
弋:这叫化解矛盾。一味地加强绝缘并不是唯一解决的方法。有的厂单从提高刚分速度、提高端子真空度来人手,端子里面重燃有改善,于是端子外面出现了很多黑点,说明它又从外面闪络了。我觉得没有抓住问题的实质。
臧:用加强绝缘方法不是一直在采用吗?兵来将挡,水来土掩,天经地义吗!
弋:对,对付敌人的办法是可以“兵来将挡”的。但还可以谈判呀,化干戈于玉帛另辟蹊径也是一。种选择。有时还是上策呢!最近遇到一个西藏工程,海拔4500m。开关柜怎么造?有某著名厂原提供加绝缘的非标产品,每台加价10万!乖乖,近百面柜子,近千万加上去了。后来改变了电网的中性点接地方式,采用中电阻接地,调整了过电压保护器的技术参数就可以把常规产品用于高海拔地区,省了投资,解决了技术难题。这也是中国人的首创。
臧:改变中性点接地方式能这样的神奇吗?
弋:是呀!绝缘配合的理念变了,就会带来效益。你知道上世纪八十年代初刚改革开放时,外国包括欧洲、日本、美国的一些大公司10kV开关刚涌进中国时,其工频一分钟耐压水平是28-30kV,中国要求42kV。他们也只好改过来了。记得一位美国西屋公司的主管问我,他们的35kV真空开关在美国市场占有率是50%以上,怎么在中国西安高压电器所试验就通不过呢?我答道,这是两国国情不同。两方国家中压电网的中性点大多采用电阻接地方式,中国则是不接地或消弧线圈接地方式。去年江苏有一个成套厂应业主要求,买了外国的35kV真空开关,结果到现场验收,耐压全部不合格,吃了盲目追求先进的亏。
臧:这个问题如果不提醒,还真是影响开关柜的品质呢?
弋:我们还可以逆向思维。现在我国的大城市,所有大型电厂、大型工矿企业等等的中国电网都是电缆网络,推行中电阻接地的势头很猛。为了顺应这种态势电力电缆已经增加了对地按相电压水平设计的新品种。但开关制造行业还没有跟上。还没有听说谁在研究这些事。为了适应两种不同接地方式需求,制造出两种不同绝缘水平的中压产品系列,不是很有意义吗?
也许会有人说,“嗨!这能省几个钱。采用高绝缘水平的设备不是更可靠吗?我不在乎。”
那么试问,一味地追求开关及柜体的小型化、微型化,复合、固封、充气甚至小型GIS,给安全环境带来隐患,给维护检修带来不便,到头来省下的只是些砖头水泥,这不是很奇怪?
臧:今天的采访很有收获。您从使用应用的角度,给开关及开关柜的制造,提出了许多有益的建议,看起来,供求双方需要加强沟通交流,发挥各自的优势,才能取得共赢。如果把制造厂比做结果子的大树的话,那广大的市场就是扎根大树的土壤。果子一定得从土壤中不断汲取营养才能香甜。
弋:你的比喻很好。我也想做扎根于大地的果树。
其实,供求之间的这对矛盾是需要化解的,比如协会各有各的会员,交流会也是各唱各的调,相互往来很少。说的不好听点,近亲繁殖进步的步伐会很慢。我们需要杂交。特别是它们的结合部,会有非常多的机会在那等你。我现在从事于过电压保护设备和中性点接地设备开发的制造,颇有体会。
臧:谢谢您接受我的采访,占用了您很多的时间。限于时间关系,不能继续打扰您啦!如果您同意,这篇报道可否刊登在我们《电气世界》杂志上?麻烦您给报道起个名字好吗?
弋:叫“创其新然”怎么样?
臧:怪异的名字,能解释一下吗?
弋:古人教我们,凡事不仅知其然,还要知其所以然。我觉得说得还不够。“知其然”是指做事勤奋背朝天的人,占人类大多数,是金字塔中腰以下的部分。“知其所以然”是指钻研型勤学好问的人,占金字塔中腰以上的大部,但不是全部。其实技术进步领先的是金字塔顶尖的那少部分人。他们是开拓型、创新型的人才。所以我想给古人的话后面加上一句:“还要创其新然也”。不知妥否?我想这是符合当前中央提倡的精神的。
谢谢您的采访。