杂志社动态
全国首台126kV无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备研制成功

全国首台126kV无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备研制成功

2020-07-07
  • 7月6日,随着国家高压电器产品质量监督检验中心(河南)最后一项型式试验通过,由平高集团与西安交通大学联合自主设计开发的国内首台具有应用价值真正意义上的“绿色”产品——126kV无氟环保型气体绝缘金属封闭开关设备(以下简称“126kV无氟环保型GIS”)宣告研制成功,标志着我国在输电等级环保型开关产品研发方面取得重大突破。

    图  126kV无氟环保型GIS产品

    一、无氟环保电力设备开发的意义

    以SF6为代表的含氟气体及其混合气体广泛应用于电力系统的开关设备中,受温室效应导致全球气候变暖的影响,研究人员先后推出温室效应系数比较低的含氟气体及其混合气体,但含氟气体仍存在温室效应系数过高或者气体液化温度过高的问题,仍然没有从根本上实现“绿色”开关设备。因此,探索无氟环保电力设备开发,既能严格限制含氟气体的使用,对于我国达成减排目标意义重大,影响深远,同时也是电气工程领域重要的研究方向和迫切需要解决的热点问题。

    二、平高集团与西安交大联合自主研制126kV无氟环保型GIS

    为了助推电气设备绿色环保化,响应习近平总书记在国际气候大会上的承诺。2015年,在前期研究基础上,平高集团与西安交大合作,立项研发126kV无氟环保型GIS,依托平高-西安交大联合研究院,由平高集团钟建英总工负责,联合西安交大荣命哲、王小华教授团队和王建华、耿英三教授团队,历经5年多的努力,先后对多项关键技术和难题进行了大量理论和实验研究。产品研发过程中,累计申请发明专利16项,发表论文20余篇,其中SCI收录15篇、EI收录5篇,终于开发出真正意义上的“绿色”环保GIS设备。

    平高集团与西安交大建立联合攻关团队,采用自主研制的126kV单断口真空灭弧室作为开断单元,CO2作为GIS整体绝缘与隔离、接地开关的单一开断介质,提出了环保型GIS整体设计方案。通过建模与仿真分析,对126kV环保型GIS的电场、温度场和力学特性进行了优化设计;计算了CO2与Cu金属相互作用的等离子体物性参数,基于此仿真与实验研究了CO2气体的绝缘与开断特性,突破了隔离/接地开关开断感性小电流难题,最终完成了126kV无氟环保型GIS样机的研制。CO2气体的GWP值(全球变暖潜能指标)不到SF6气体的万分之一,每台设备的二氧化碳当量缩减99.99%以上,产品液化温度低,适用范围可达-40℃环境,能够应用到高寒高海拔地区,完全摆脱对SF6气体的依赖,实现了真正意义上的绿色环保。

    126kV无氟环保型GIS额定电流2500A,额定频率50Hz,额定短路开断电流40kA,额定短路开断电流次数不低于20次,机械寿命10000次,技术水平达到国际相关产品领先水平。产品包括断路器、三工位隔离-接地组合开关、快速接地开关、电流互感器、电压互感器、电缆连接装置、进出线套管、氧化锌避雷器、母线筒和间隔汇控柜等基本元件,可按用户要求组合成所需的主接线方式。该产品采用铝合金壳体,具有重量轻、防腐性能好等优点,可有效提高材料的利用率和降低加工制造成本。

    三、126kV无氟环保型GIS的意义

    作为承担该项目的研发团队,平高-西安交大电力装备联合技术研究院是平高集团有限公司与西安交通大学共同成立的校企联合研究机构,双方自2013年牵手合作以来,致力于国民经济主战场,积极面向国家重大需求和科技前沿,助推电气设备绿色环保化,已解决多项电力行业发展中的 “短板”和“卡脖子”关键性技术问题。在最新成功开发出国内首台126kV无氟环保型GIS产品的同时,也在加快研制252kV等更高参数、更高电压等级无氟环保型GIS产品,为我国履行国际公约、占领环保型GIS技术国际制高点提供支撑。

    无氟环境友好型开关设备符合国家可持续发展要求,有利于开拓国际市场。该系列化产品的研发和生产,打破了国外在关键技术上的封锁和制约,引领了我国电力设备行业的发展,提升我国电力行业的整体技术装备水平,带动电力装备产业系统升级换代,增强我国电力设备领域的核心竞争力,将带来可观的经济效益和十分显著的社会、环境效益。