72.5kV及以上高壓開關設備的市場狀況及發(fā)展趨勢分析

王晉根

在城市化進程加快、電源建設突飛猛進的前提下，國家建設大容量堅強智能電網(wǎng)是必然的選擇。近幾年大量資金投入到電網(wǎng)建設和改造中，既是應對國際金融危機需要，更是我國經(jīng)濟發(fā)展和電力發(fā)展的需要。最近國家電網(wǎng)公司宣布，到2020年完成電網(wǎng)智能化建設，這必將進一步推動電網(wǎng)設備的技術改造。這就是我國高壓開關設備市場快速發(fā)展的背景。

長期以來，我國電力投資偏重于發(fā)電，放松了對輸配電網(wǎng)的投入，呈現(xiàn)出“重發(fā)輕輸不管用”的特點。我國電網(wǎng)和電源的投資比例大約維持在33%：67%，而國外通常投資比例為60%：40%，以至于有些電廠建成后，由于輸電線建設滯后，發(fā)出來的電到不了用戶，出現(xiàn)了輸配電瓶頸。我國的主輸電電壓等級提升緩慢，220kV電壓等級作為主網(wǎng)架電壓維持了30多年，直到上世紀80年代初，華中電網(wǎng)的平武500kV輸電線建成，才開始了超高壓電網(wǎng)的新時期（西北電網(wǎng)的330kV電壓等級在70年代初就出現(xiàn)了）。我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)直接到用戶的主配電電壓一直由10kV擔當，延續(xù)了近60年，直到前年才宣布推廣20kV配電電壓。

高壓開關設備的市場狀況

1.1100 kV和800kV

我國第一條特高壓輸電線路晉東南－南陽－荊門約600多km工業(yè)性試驗線路，于2008年底投入運行至今運行正常。預期1000kV交流輸電線路及±800kV直流特高壓（向家壩－上海、云南－廣東）將加快建設。第一條1000kV特高壓交流線路將修復線，往西北延長到陜北，往東北延長到北京，往南延長到武漢、長沙，均已進入設計和基建階段。第二條輸電線，由內蒙錫盟經(jīng)江蘇徐州、浙北到上海西已論證，即將開建。國網(wǎng)公司規(guī)劃于2020年前，建設53個交流特高壓變電站，變電容量3.36億kWA，線路長度4.45萬km，并首先在交直流特高壓電網(wǎng)上實施智能化。就特高壓輸變電設備來講，變壓器基本完成國產(chǎn)化，GIS和SF6斷路器還需在操動機構及滅弧系統(tǒng)做工作，±800kV還需在主閥系統(tǒng)做國產(chǎn)化工作。當然能進入特高壓輸變電設備市場，分享這塊大蛋糕的企業(yè)，國內主要是三大變和三大開，國外主要是參與合作的大電氣公司。

750kV電壓等級是西北地區(qū)特有的，是西北網(wǎng)的主網(wǎng)架電壓。西北地區(qū)人口僅占全國6%，但土地面積占全國的1／3，西北電網(wǎng)目前總裝機容量不大，但未開發(fā)的煤、石油、天然氣、水電及太陽能、風能十分豐富，是我國動力資源的聚寶盆。有色金屬、非金屬礦也很豐富。近幾年西北電網(wǎng)有多條750kV線路正在建設，800kV輸變電設備市場已起動。西北網(wǎng)已規(guī)劃750kV電網(wǎng)，有22個變電站，38條輸電線；陜西、甘肅正在實施省內的750kV主網(wǎng)架。西北地處高原，冬春常受沙塵暴襲擊，開關設備以GIS/HGIS為主，也用一些罐式SF6斷路器。2007年全行業(yè)生產(chǎn)GIS 6個間隔，CB（斷路器）3臺，2008年上升為GIS 87間隔，CB 37臺，其中GIS：CB=2.35，說明開關設備市場已快速起動。

2.550 kV及330kV

在1100kV電壓等級未采用前，550kV是西北以外全國其他地區(qū)的主網(wǎng)架電壓。目前華東、華南、華北、華中等幾個區(qū)域電網(wǎng)的裝機容量和高峰負荷都已超過1億kW，強化區(qū)域電網(wǎng)內部結構已是必然趨勢。上海已實現(xiàn)500kV雙環(huán)，北京、廣東等地也實現(xiàn)了環(huán)網(wǎng)，因此550kV開關設備需求快速上升。近年由于1100kV特高壓開關設備國產(chǎn)化帶動，國內企業(yè)550kV產(chǎn)銷量持續(xù)上升，見表1。

從表1可以看出，2005年以前550kV開關設備70%以上是進口的，用戶對國產(chǎn)設備不放心，因此國內企業(yè)銷量少。2005年后，研發(fā)1100kV特高壓開關設備帶動了550kV國產(chǎn)化工作，加上500kV電網(wǎng)快速發(fā)展，因此550kV開關設備國內企業(yè)的產(chǎn)量逐年上升。2008年GIS＋CB總產(chǎn)銷量比2007年增加了52%，2007年比2006年增長了56%，2006年比2005年增長20%。1998~2008年的11年間，國內企業(yè)共生產(chǎn)550kVGIS 692間隔，CB 957臺。在前幾年進口較多的情況下，國內企業(yè)也做了貢獻。

330kV電壓等級是西北電網(wǎng)特有的，原是西北主網(wǎng)架電壓，目前職能演變?yōu)橄{與分配由750kV線路所輸送的電能。1998年以來363kV開關設備的產(chǎn)銷量見表2。2008年GIS產(chǎn)量106間隔，SF6斷路器（CB）171臺，GIS＋CB比2007年增長50%，GIS與CB之比為0.62，2007年GIS＋CB比2006年增加41%，GIS與CB之比為1.03。GIS從1998~2008年國內累計生產(chǎn)了275間隔。從表2中可以看出，從1999年~2003年的4年間，363kV開關設備進口量較多，其中國內供貨量GIS為零，與550kV開關設備情況類似。

3.252 kV開關設備

220kV電壓等級是高壓進城、向高耗電企業(yè)送電及向中壓電網(wǎng)饋電的重要電壓等級。近11年，國內企業(yè)產(chǎn)品產(chǎn)銷量見表3。

表1 550kV近11年開關設備產(chǎn)銷統(tǒng)計

表2 363kV開關設備歷年來產(chǎn)銷統(tǒng)計

近幾年由于電網(wǎng)新增裝機容量快速增長，與之配套的各級電壓設備隨之發(fā)展，加之追加的電網(wǎng)改造的投資，加快了開關設備的使用量。近幾年252kV開關設備產(chǎn)量年增長率在20~50%。而GIS裝用量從2006年開始超過敞開式斷路器（CB）。近三年裝用比例在1.5以上，用戶已體會到GIS可以顯著節(jié)省變電站的占地面積，可有效抵御高海拔、重污穢等苛酷環(huán)境條件，國內252kV GIS工藝技術已日趨成熟。1998~2008年間，252kV GIS、CB國內累計產(chǎn)銷量達8920個間隔，取得較好市場業(yè)績。

4.126 kV和72.5kV

由于多數(shù)城市在限制35kV電壓等級，因此126kV電壓等級在城網(wǎng)中發(fā)展比較快。126kV電壓等級直接進入大中城市，有的城市還參與了城市配電。126kV將大部分超高壓電網(wǎng)電能配送給中壓電網(wǎng)，具有中流砥柱作用。表4列出了126kV開關設備近11年國內行業(yè)產(chǎn)銷量統(tǒng)計。

126kV由于電壓等級低，GIS與CB產(chǎn)量之比，在2006年才高于0.5，到2008年才接近1。1998~2008年的11年中，境內企業(yè)已生產(chǎn)126kVGIS 25684間隔，對電力工業(yè)和國民經(jīng)濟做出了貢獻。

66kV電壓等級是東北地區(qū)特有的，由于66kV電壓與上一級電壓220kV配合比較合理，因此東北堅持采用66kV電壓等級。淘汰44kV電壓等級。近幾年，72.5kV開關設備產(chǎn)銷情況見表5。

從上面列舉情況看，72.5kV GIS使用數(shù)量不多，GIS與CB之比在0.04~0.06范圍之內。72.5kV與126kV國內有的廠用進口的真空滅弧室生產(chǎn)過少量的真空斷路器，11年共生產(chǎn)GIS 240個間隔。

GIL的市場狀況

GIL是“剛性氣體絕緣輸電線路”的英文縮寫。以前也稱GIC（氣體絕緣管道電纜）。從分類看是屬于電線電纜，但從結構和工藝看與傳統(tǒng)的電纜不一樣，而與GIS母線相當，因此IEC和中國都把GIL標準的起草和管理放到高壓開關專業(yè)，國外GIL的生產(chǎn)由GIS企業(yè)兼任或設置專業(yè)廠生廠。GIL與傳統(tǒng)的電纜相比有如下一些特點：

①介質損耗因素低，導電截面可做大，因此允許負載更大；②電容電流小，可以長距離輸電；③對電磁干擾有較好屏蔽作用；④可高落差敷設；⑤有較好防火性能。

由于有以上諸多優(yōu)點，加上近幾年技術工藝的進步，國內一些大電力工程也開始應用超高壓GIL。主要在大水電站、核電站、地下變電站、大火電廠及環(huán)境惡劣地區(qū)，以替代交聯(lián)聚乙稀電纜。據(jù)一些電力設計院披露的信息，已采用或已訂合同采用GIL的電力工程如下：①水電站：天生橋（1993年），拉西瓦（2007年），張河灣（2009年），錦屏一級（2009年），錦屏二級（2010年），溪洛渡（2010－2011年）。②核電站：大亞灣（1993年），嶺澳（1999年），田灣（2002年），嶺澳二期（2008年），遼寧紅沿海（2008年）。③火電：香港青山（2002年），浙江瓶窯（2002年），奧里油電（2006年）。

表3 252kV開關設備近11年產(chǎn)銷統(tǒng)計

表4 126kV開關設備近11年國內行業(yè)產(chǎn)銷量統(tǒng)計

表5 72.5kV開關設備產(chǎn)銷情況

以上工程除浙江瓶窯由平高東芝供貨外，基本由國外電氣公司接標。由于GIL有較強抗電磁干擾能力，比電纜有更高輸送能力，隨著GIL工藝技術進一步完善，它必將更多地替代超特高壓電纜及架空輸電線，要不了多少時間，GIL市場也會像GIS一樣熱起來。

高壓開關設備的發(fā)展趨勢

近十年來，我國高壓開關行業(yè)年增長率一直保持在20%以上，其主要原因在于電網(wǎng)年新增裝機持續(xù)增長，開始年新增裝機約1500萬kW，后來上升到4000~5000萬kW，前幾年已達1億kW，與之直接配套的高壓開關設備必然同步增長。其次，我國的高耗電產(chǎn)業(yè)及其用電量也翻番提升，126kV和252kV電壓等級實際充任了配電角色。其三是高電壓進城，城網(wǎng)迅速擴容并向更高電壓發(fā)展。以上三因素是高壓開關設備持續(xù)高增長的主要原因。

從電源建設來看，今后水電、核電等綠色能源將較快發(fā)展，火電將以高效大火電為主，并淘汰能耗大、環(huán)保差的小火電?？傊?，年新增裝機雖然不像前幾年那樣“火”，但還是不少的，而高壓進城勢頭也不會減。近兩年，國家電力投資政策從“重發(fā)輕輸不管用” 轉為加大電網(wǎng)投資政策，對電網(wǎng)投資提高到了50%，而西電東送，北電南送，區(qū)域電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)及750kV、1000kV、±800kV交直流超特高壓電網(wǎng)建設，必將進一步提升高壓開關設備市場。

從以上分析可知，80%的72.5kV以上開關設備是為電力系統(tǒng)服務，僅20%的126kV及252kV的開關設備是為高耗電工業(yè)部門服務，因此快速市場增長的勢頭會延續(xù)到5年以后。

1.GIS市場快速增長

GIS是一種氣體絕緣金屬封閉開關設備，是一種高集成組合式開關設備。它具有尺寸小、占地面積少、能抵御苛酷環(huán)境（如高海拔、重污穢等）、抗電磁干擾、可靠性高、防火災等優(yōu)點，但工藝技術要求高。前幾年超高壓GIS沒有較快發(fā)展的原因是用戶對企業(yè)產(chǎn)品質量不放心，部分國內企業(yè)技術不夠成熟，進囗產(chǎn)品又較貴。但從2005年后，國家要求800kV、1100kV輸變電設備不光技術水平要先進，而且要國產(chǎn)化。近3年，800kV、1100kV GIS先后投入工業(yè)運行后，運行情況良好，這帶動了550kV及以下各級電壓GIS的國產(chǎn)化，生產(chǎn)工藝有了較大提高。從2006年起252kV GIS裝用量首次超過CB（斷路器），2008年126kVGIS電網(wǎng)裝用量已接近CB，并126kV及以上各級電壓GIS總裝用量首次超過敞開式CB，占總量的54%?？傊?，GIG市場快速發(fā)展的原因有三：超特高壓GIS的國產(chǎn)化帶動；國內生產(chǎn)企業(yè)的工藝日趨成熟；用戶已積累較多經(jīng)驗，對GIS使用比較熱心。

從1998年~2008年的11年，國內企業(yè)已生產(chǎn)72.5kV及以上電壓等級的GIS共35912個間隔。今后我國各電壓等級GIS裝用比例會進一步提高，可達歐美日本水平（占總量的50%~60%），同時敞開式使用比例會進一步下降。126kV和252kV GIS小型化水平和可靠性會進一步提高，以適應高壓進城，建設地下變電站及適應嚴酷環(huán)境的需要。

2.智能化電網(wǎng)建設的市場機遇

高壓開關設備是輸變電設備中技術較為復雜的，既是靜止的，又要快速運動；既要耐受過電壓的絕緣，又要負載大電流，還要開斷強短路電流電弧。在電網(wǎng)中，特別是智能電網(wǎng)中，高壓開關扮演著重要的角色。智能電網(wǎng)不僅儀表、繼電器、傳感器、互感器等元器件要滿足數(shù)字化、信息化的要求，而且與用戶能互動。對于高壓開關主設備來講，不僅要求配套件智能化，而且要具備在線檢測功能，隨時檢測開關設備的運行狀態(tài)，以提高運行可靠性,如局放、機械特性、發(fā)熱、密封、微水等。有人估計電網(wǎng)智能化能拉動1% 的GDP增長，可拉動電網(wǎng)設備20%~30%產(chǎn)值增長，因此對電網(wǎng)智能化要密切關注。

3.氣體絕緣變電站（GIT）和剛性氣體絕緣輸電線路（GIL）

隨著城市快速發(fā)展，城網(wǎng)負荷密度加大，高壓、超高壓進城是必然趨勢。高壓、超高壓要進城，相應地要建地下變電站和地下輸電線路，大型變電站和超高壓輸電線要下地入洞，這是城網(wǎng)發(fā)展的方向之一。顯然用油或塑料做絕緣介質是違反安全原則的，而SF6是一種良好的絕緣介質和滅弧介質，又有防火、防爆性能。目前有些沿海城市，用進口的SF6變壓器＋GIS來建地下變電站。盡管GIT＋GIS的氣體絕緣變電站今后占的比重不會太大，但這是一個缺口，應該補上。

建議

受國際金融危機的影響，國外輸變電設備市場明顯萎縮，但中國仍然保持著增長，這是政府拉動內需的結果。目前形勢下，國內企業(yè)要在可持續(xù)發(fā)展上下功夫，做精做強主業(yè)，切不可急功近利。筆者在這里提幾點建議，謹供參考。

1.建立公平合理的市場競爭，反對市場壟斷，促進先進生產(chǎn)力發(fā)展。目前有的企業(yè)靠政府的“輸血”來擴張，把行業(yè)所的專業(yè)開發(fā)轉為企業(yè)獨有，把網(wǎng)外企業(yè)變?yōu)榫W(wǎng)內企業(yè)，搞市場壟斷，這不符合市場經(jīng)濟的原則。市場競爭應機會均等，制造和使用應分家，這樣才有利于促進產(chǎn)品技術和質量的提高。對高壓、尤其是超特高壓開關設備，政府應規(guī)范進入市場準則，應該向國產(chǎn)化產(chǎn)品傾斜，促進民族工業(yè)的發(fā)展，這有利于國家安全。

近兩年，在126kV GIS產(chǎn)能顯著大于市場需求的現(xiàn)狀下，我國招標準則仍以低價取勝，不少企業(yè)又搞起了“壓價競銷”的歪風，為降低成本不惜犧牲質量，陷入了惡性競爭，主管部門應該管一管。

2.保護企業(yè)的知識產(chǎn)權。市場競爭是產(chǎn)品的競爭，但歸根結底是人材的競爭。有些企業(yè)通過挖人材把產(chǎn)品技術帶走，把別的企業(yè)多年辛苦開發(fā)的技術，不費吹灰之力就占為己有，給人家造成了巨大經(jīng)濟損失。國家應制訂相關法律，允許人材流動，但不能把老廠技術無償帶給新廠，應規(guī)定技術人員調離后，五年內不允許搞老廠同樣的技術工作。接受委托型式試驗單位，應拒絕對技術來源不明的新產(chǎn)品進行型式試驗。

3.行業(yè)和大公司應成立工藝和材料研究所（室）。通過技術引進，我國高壓開關設備技術水平有了較大提高，產(chǎn)品的性能參數(shù)已接近國際水平，與國外先進產(chǎn)品的差距主要在工藝材料上。進一步推進小型化GIS的研發(fā)和使用。小型化GIS可以減少SF6使用，具有比較重要的技術經(jīng)濟意義。應從兩方面做工作，其一，要推廣550kV單斷口的斷路器技術，1100kV、800kV也應該采用這一技術；其二，要提升三相共箱式GIS電壓等級。日本已有300kV共箱式GIS，我國已有126kV及145kV三相共箱GIS，252kV三相共箱GIS對我國有重要意義，由于其技術難度大，需要行業(yè)攻關。

交直流超特高壓電網(wǎng)是我國的未來主網(wǎng)架電網(wǎng)，這種電網(wǎng)所伴隨的低工頻強電磁場，對人、動植物生理功能有影響，建議立項研究，并對GIS和GIL的屏閉效果開展研究，以采取必要的應對措施。

我國72.5kV以上開關設備使用GIS比率已相當高，早期使用的SF6斷路器和GIS已到了壽命期，建議行業(yè)建立SF6回收處理中心，以便回收利用，不能由用戶向大氣自由排放。

4.企業(yè)進入GIS市場的途徑。高壓開關設備尤其是高壓斷路器，由于技術復雜型式試驗項目多，所需資金投入多。產(chǎn)品必須按IEC標準及相關標準，在行業(yè)指定的單位通過型式試驗，國內用戶還要求進行兩部鑒定。對于72.5kV以上開關設備制造企業(yè)要有較高品牌和業(yè)績，一些新上的高壓開關生產(chǎn)廠，不可能有幾十年生產(chǎn)歷史，也不可能再經(jīng)歷多年的引進消化歷程。如何既穩(wěn)妥，又快速地進入市場，可以有如下幾種模式供參考：①參與具有較好業(yè)績和品牌的國內外大企業(yè)合資、合作，用人家的品牌生產(chǎn)，就是“踩著巨人的肩膀往上爬”。②兼并有一定品牌和業(yè)績的中小企業(yè)（特別是國外的），沿著人家的路往前走。③引進技術和人材，具備一定生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質量后，先進入電網(wǎng)試用，取得業(yè)績后，再進入主網(wǎng)市場。

總之，高壓開關設備不同于中壓和低壓設備，市場門檻高，不付出較大努力，想輕而易舉地進入是不現(xiàn)實的。

參考資料

《1998年~2008年高壓開關年鑒》