【产2000台套ZW口真空断路器项目资金申请报告】.doc
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1、年产2000台套ZW口真空断路器项目资金申请报告*电器设备有限公司2010年6月1日一、项目立项背景及依据1、项目立项背景、意义和必要性党的十六届五中全会明确提出了建设“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的社会主义新农村的重大历史任务。农村电网是农村社会与经济发展的关键性基础设施,农村电网的建设是社会主义新农村建设的重要组成部分。服务新农村建设也是国家电网公司义不容辞的责任。党中央,国务院一直关心人民群众的用电问题,长期以来输电、配电落后,从1998年开始国家用进行城网、农网建设与改造,共投资4000多亿元。我国的农村电网经历了建国以来到上个世纪九十年代末期(1998年前)的农
2、村电气化建设与近年来的大规模农网、县城网建设改造工程,基本上解决了农村“用上电”的问题(除极少数无电户外),并逐步致力于解决农村“用好电”的问题,有力地促进了农业生产、农村经济和社会的全面发展。到“十五”期末,国家电网公司系统农电售电总量7382.84亿千瓦时,占公司系统总售电量的50.4%。农村工业用电占农村总用电量的68.5%。农村供电综合电压合格率95.8%,供电可靠率99.38%。农网结构渐趋合理,“四新”技术广泛应用,自动化水平提高,信息化步伐加快,农网科技含量有所增强。尽管如此,对照社会主义新农村的建设标准,当前农村电气化还处在较低的水平。2005年农村人均生活年用电量135千瓦时
3、,不到城市居民的一半。公司系统还有376个县人均年生活用电量低于50千瓦时。两期农网改造仅完成了需要改造面的80%左右,解决的主要是设备老化、供电质量低和供电能力不足等历史欠帐问题,农网网架薄弱局面并没有得到根本改变,农网科研滞后于生产,农网科技含量较低的局面也未得到根本改变。新时期的农电发展面临着农网改造不足、部分地区农网难以适应经济增长需要等问题亟待解决。“十一五”期间的农村电网建设将主要围绕“电网坚强、持续发展、管理科学、服务优质、供用和谐”的目标发展。建设社会主义新农村为农电事业发展带来了新的机遇,也提出了更高的要求。目前国外在110kV、35kV、10kV配电网柱上开关(断路器、负荷
4、开关)、地下电缆装备(环网柜、箱变)方面的产品已很成熟,技术也比较先进。著名的大公司有ABB、西门子、施耐德、Alstom、Joslyn、S&C、特瑞得、韩国、日本等,但这些产品价格昂贵,在部分发达地区的县城网中有一定应用,在我国农网中难以推广应用;相应的国产开关装备价格较低,但普遍存在技术水平低、产品质量较差、运行不可靠等问题。因而,农网开关装备的国产化问题日益突出。因此,设计开发小型化、高寿命、高可靠性、少维护的国产户外10kV真空断路器是市场的需要。2、该领域国内外现状、专利等情况分析,国内外技术发展趋势(1)国内外现状、专利等情况分析70年代初,世界上掀起了中压开关无油化的浪潮,到19
5、77年已确立了中压无油开关的主导地位,多油、少油和磁吹开关趋于淘汰。从1977年起到1988年的10年中,在世界范围内就发展无油开关两大支柱中的SF6,还是真空开关,引起了旷日持久的论战。论战的结果是双赢,SF6和真空断路器均有了较大的发展。从1988年以后的十几年中真空断路器以明显的优势有了更大的发展,步入辉煌,特别在12kV级。从国外市场看,中压真空断路器在20世纪70年代初仅为百分之几,1980年约为20,1985年约为46,1990年约为55,1995年约为62,2000年已达70。从生产国家看,日本、美国、英国、俄罗斯及中国侧重发展真空断路器,而法国侧重发展SF6断路器。总起来看,中
6、压真空断路器的发展已进入快车道,取得了骄人的业绩。其中12kV真空断路器产量大,覆盖面广,前景看好。世界市场不断扩大,真空断路器2000年已占中压断路器市场70。中压真空断路器在日本几乎占100,在美国和德国占70以上,在俄罗斯1977年已占50以上。我国1993年起电力部门大力使用真空断路器。中压真空断路器的产量2000年已占全部中压断路器产量的87.36,2001年进而占91.16。真空断路器在我国中压领域居于主导地位,特别是12kV真空断路器。据高压开关行业年鉴统计,2004年生产238344台,增长18.7%,在12kV同类断路器中占98.85%,居绝对优势。2005年达到294704
7、台,增长23.6%。 电力系统多年运行的实际数据表明,中高压断路器经常出现的故障有绝缘异常、通电异常和机械故障。而操动机构是断路器的重要组成部分。操动机构的动作可靠性决定了断路器的工作可靠性。据国内外资料统计,断路器机械故障占总故障的60%。根据5年版高压开关行业年鉴统计,2004年在12kV电压等级断路器中,真空断路器占98.85的市场份额,共生产238344台,SF6断路器占1.15%,共生产8148台,少油断路器生产300台,而2005年在12kV电压等级断路器中,真空断路器占共生产294704,SF6断路器基本与2004年持平为8100台,而少油断路器已退出之一市场。这一变化走势,与前
8、几年的情况相类似。数据表明,真空断路器在中国市场上已完全占据绝对主导地位。据推断,其市场份额还会继续增长。中国的中压开关即将完全走进无油化时代。(2)国内外技术发展趋势国外制造公司完成从SF6到真空的转型,举例来说,原BBC公司单一生产中压SF6断路器,但后来与ASEA公司合作成立ABB公司后,接收了Calor Emag公司,专门从事真空断路器生产,使之ABB公司的真空断路器产量超过SF6断路器的产量,并以VD4型真空断路器闻名于世,最新又开发出VM1型配永磁机构的真空断路器。Alstom公司原单一生产SF6断路器,自从接收德国AEG公司Sachsenwerk厂后,成立了Alstom Sach
9、sen werk GmbH公司,专门生产如HVX型真空断路器。Schncider公司在并入MG公司后,不仅看重MG公司的SF6断路器技术,而且不失时机地开发出自己的真空断路器。至此,世界上原单一生产SF6断路器的大公司如ABB、Alstom、Schneider等公司都完成了产品的转型。而从目前的形势来看,真空断路器显然被他们放在了更重要的战略发展地位。真空断路器作为断路器的主导产品,将继续朝着小型化、高可靠性、少维护的方向发展。在断路器的结构设计方面,有更多的产品采用本体与操动机构一体化的设计方案。在断路器本体极柱方面,目前大部分的极柱均为装配式。随着真空技术和嵌入技术的发展,率先将免维护的真
10、空灭弧室直接浇铸在环氧树脂中,形成一个独立的断路器极柱。这种型式的断路器,使真空灭弧室和其他导件与外界环境完全隔离,避免外力和外界环境对灭弧室和其他导电件的影响,增强了外绝缘强度;而且浇铸式极柱大大减少了手工装配工作量,最大限度减少极柱装配过程中可能出现的误差,从而使断路器的安全可靠性得到进一步的提高,真正实现极柱的免维护。3、市场需求分析、现有产业规模及国家和省产业技术政策(1)市场需求分析由于近几年城乡电网改造建设的大力推进,中压开关市场的热度一直没有降温。而在中压开关市场中,真空断路器占有绝对的优势。据中国电器工业协会高压开关分会的最新统计数据显示,2008年,真空断路器在40.5kV中
11、压开关的比例为61.49%,而在12kV中压开关中的比例已达98.85%,几乎“垄断”了所有的12kV开关市场。真空断路器未来的市场正变得越来越诱人。据相关资料统计,国内目前总装机容量排世界第二位,2008年5月底突破4亿kW。近年来,由于国民经济的高速发展,2002年电力供需形势从“九五”末供应略有剩余转为供需紧张,造成相当程度的电力短缺,发电总装机增长明显低于用电量增长速度,因此为了适应经济发展,国家对电力工业“十五”发展规划作了进一步调整,电源建设从原来总装机容量到2008年的3.75亿kW调整到4.3亿kW。不仅如此,为了满足国民经济的发展和人民生活水平的提高,预计未来几年仍将增加5亿
12、kW以上。据高压开关行业年鉴预测,至2010年每年12Kv断路器市场容量在24000030000之间。(2)现有产业规模建国以来,开关设备行业经过50多年的努力,特别是改革开放以来,“六五”至“九五”期间的20年的努力,我国高压开关行业制造厂家约1100家,职工总数约31万人。据高压开关行业年鉴对2008年高压开关行业主要生产企业(308个)的统计资料,2008年高压开关行业呈现了快速增长的局面。主要表现在行业主要指标大幅攀升,生产企业规模扩大,生产管理水平有了进一步提高。全年完成工业总产值660.37亿元,主营业务收入584.29亿元,工业增加值171.01亿元,实现利润49.41亿元。(3
13、)国家和省产业技术政策我国在电力工业的技术水平虽然取得了一定的成绩,但也应该看到与世界先进国家之间的差距。如:技术创新体系薄弱、自主开发能力差、产品开发周期长、生产能力小及经济效益差等,严重制约着我国电力工业的发展。因此,国家在电力工业的发展方面相继出台一系列产业技术政策,实施电力技术改造,建立技术创新开发、服务体系,用高新技术改造、提升传统产业的技术水平,以满足不同方面的需求。在实施企业技术创新上,要求建立企业的技术研究开发中心,生产一代,开发一代,预研一代,对高压开关行业中的任何一个企业来说,要做到这些都是有一定难度的,目前国内制造业集成很低,制造业信息化水平与国外相比差距较大,还未形成能
14、与国外跨国公司的生产规模相当的大企业,没有足够的利润为技术开发支付成本。“大功率弹簧操动机构”的联合研制开发是国内十多年来产品技术进步较为成功的方式,即行业中的企业共同集资来研究和开发新产品,实现资源共享。在今后发展中这种方式还应进一步完善,最终形成研究、开发、生产较为紧密的联合体,充分发挥研究所科研人员、试验装备的作用,真正做到为行业的发展服务。我省和全国一样,在该领域的技术创新方面也制定出与国家相类似的产业技术政策。尤其是鼓励以企业为创新主体,与大专院校、科研单位联合,开发具有自主知识产权的技术和产品,促进我省经济的全面发展。二、项目研究开发主要内容及实施方案1、项目开发的总体目标项目从2
15、009年开始实施,实施周期2年。总体目标为:该项目通过提出小型化可靠性高的弹簧操动机构、模块化结构单元的设计和制造、电子式电流互感器的理论研究及设计制造,利用计算机技术、新材料和新工艺等,实现断路器的高可靠性,制定其技术条件、试验方法、可靠性指标,为产品的批量生产提供依据,满足我国电力工业的快速发展之需求,直至打入国际市场。项目完成后预计可达到2000台/年的生产能力。2、项目研究开发的内容,需解决的关键技术,主要创新点(1)项目研究开发的内容该项目研究开发的内容主要有:复合绝缘方式的研究、断路器密封方式的研究及应用、小型化可靠性高的弹簧操动机构基础理论研究、模块化结构单元的设计和制造、电子式
16、电流互感器的理论研究及设计、制造技术研究l 复合绝缘方式的研究l 断路器密封方式的研究及应用l 小型化可靠性高的弹簧操动机构基础理论研究A、以传统机械技术、计算机技术、电磁技术等理论为基础,深入研究其应用于小型化可靠性高的弹簧操动机构技术的具体途径和方法。B、充分探讨可以实现小型化可靠性高的弹簧操动机构有关技术、产品结构,明确各种结构的优、缺点,验证并确立其主要方案的传动结构与基本工作原理。C、建立小型化可靠性高的弹簧操动机构计算机仿真模型,对其工作原理进行仿真研究,以验证主要方案的可行性和基础理论的正确性。l 模块化结构单元的设计和制造。A、模块化储能机构及保持机构的设计。B、模块化合闸保持
17、机构的设计。C、模块化分闸结构设计。l 电子式电流互感器的理论研究及设计、制造技术研究。A、电子式电流互感器的理论研究。B、电子式电流互感器制造技术研究。C、电子式电流互感器控制技术研究。(2)、解决的技术关键机构和开关一体化设计需要解决三方面的技术关键:新型绝缘形式的在断路器中应用、小型化可靠性高的弹簧操动机构、模块化结构单元的设计和制造、电子式电流互感器的理论研究及设计、制造。因此,对于该项目解决的技术关键是:l 小型化可靠性高的弹簧操动机构的研究和新型绝缘形式的在断路器中研究及应用小型化可靠性高的弹簧操动机构、新型绝缘形式及断路器传动结构与基本工作原理的研究,是小型化断路器基础。l 断路
18、器密封方式的研究及应用断路器密封方式的研究及应用,着重解决断路器在运行中的凝露而造成部件锈蚀问题。从而避免由于部件锈蚀造成的运行故障。提高断路器运行的可靠性。(3)项目主要技术创新点本项目是依据国内外最新研究成果,从基础理论和元器件开始研究,在该行业属开创新性工作。其主要技术创新点如下:l 电子式电流互感器的理论研究及设计、制造技术研究。通过对电子式电流互感器的理论研究及设计、制造技术研究,可以更合理的使用有限的断路器安装空间,使断路器趋于小型化、高可靠性、少维护。l 模块化结构单元的设计及制造通过研究小型、高传动比的减速机构,小扣接力储能保持机构,高强度单向止逆结构,高可靠的储能离合机构等,
19、对小型化真空断路器进行整体强度计算,从而得出相关零部件的强度计算结果,使得小型化真空断路器的使用寿命和可靠性得到保证。3、项目研究方案、方法,实施方案和技术工艺路线,可取得的专利及知识产权分析(1)项目研究方案、方法为保证项目顺利实施,公司与项目课题负责人,制定出切实可行的研究方案及方法。本项目拟采用的主要研究方法是:以理论研究、技术研发攻关与典型方案设计、制定标准、推广应用相结合;以关键技术攻关创新与集成创新相结合;以自主研发创新与引进消化吸收再创新相结合。技术方面以自主研发创新为主,在一次高压技术、二次自动化装置技术方面注重引进消化吸收再创新,有效推动电力装备的国产化。积极推广成熟适用的现
20、有技术,大力采用新技术。主要内容如下:l 理论研究 利用机械原理、材料力学和理论力学、电磁学、机械优化设计、计算机技术、测量技术等技术和方法指导本项目的各项研究。A、研究不同类型的弹簧在弹簧操动机构和断路器中的应用。例如拉簧、蜗型弹簧等。B、建立真空断路器关键运动体的运动模型。C、研究电子式电流、电压互感器的使用方法及一次电流信息的采集、变换和处理。 l 数值计算与仿真通过计算机仿真对理论分析的结果进行验证,对不易进行理论分析的一些问题进行模拟数值计算来研究,还可以对试验方法给予强有力指导,减少试验的盲目性,节约试验投资,缩短试验周期,节省人力和物力。l 试验研究在符合国家标准及电力标准的前提
21、下,主要工作如下:A、验证理论分析时提出的各项方案结论及整机的各项指标。B、制定产品技术条件C、制定产品的验收标准 D、建立完善的工厂化生产技术标准、工艺流程、操作规程及管理规范等。(2)实施方案和技术工艺路线A、项目实施方案本项目的研究模式:由于本项目涉及面广,理论深度强,技术、工程与项目管理复杂,存在一定难度,需要联合多方力量协作攻关。研究单位以*电器设备有限公司为主,联合中国电力科学研究院开关所、平顶山平高安川开关电器有限公司、*绝缘有限公司共同承担。其中,理论研究、技术方案设计、关键技术产品研发等以*电器设备有限公司为主承担;需求调研、推广由中国电力科学研究院开关所、平顶山平高安川开关
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