- 頭條全國首臺126kV無氟環保型氣體絕緣金屬封閉開關設備研制成功2020-07-07 來源：《電氣技術》雜志社 | 點擊率：導語由平高集團與西安交通大學聯合自主設計開發的國內首臺具有應用價值真正意義上的“綠色”產品——126kV無氟環保型氣體絕緣金屬封閉開關設備宣告研制成功，標志著我國在輸電等級環保型開關產品研發方面取得重大突破。
7月6日，隨著國家高壓電器產品質量監督檢驗中心（河南）最后一項型式試驗通過，由平高集團與西安交通大學聯合自主設計開發的國內首臺具有應用價值真正意義上的“綠色”產品——126kV無氟環保型氣體絕緣金屬封閉開關設備（以下簡稱“126kV無氟環保型GIS”）宣告研制成功，標志著我國在輸電等級環保型開關產品研發方面取得重大突破。
圖 126kV無氟環保型GIS產品
一、無氟環保電力設備開發的意義
以SF6為代表的含氟氣體及其混合氣體廣泛應用于電力系統的開關設備中，受溫室效應導致全球氣候變暖的影響，研究人員先后推出溫室效應系數比較低的含氟氣體及其混合氣體，但含氟氣體仍存在溫室效應系數過高或者氣體液化溫度過高的問題，仍然沒有從根本上實現“綠色”開關設備。因此，探索無氟環保電力設備開發，既能嚴格限制含氟氣體的使用，對于我國達成減排目標意義重大，影響深遠，同時也是電氣工程領域重要的研究方向和迫切需要解決的熱點問題。
二、平高集團與西安交大聯合自主研制126kV無氟環保型GIS
為了助推電氣設備綠色環保化，響應習近平總書記在國際氣候大會上的承諾。2015年，在前期研究基礎上，平高集團與西安交大合作，立項研發126kV無氟環保型GIS，依托平高-西安交大聯合研究院，由平高集團鐘建英總工負責，聯合西安交大榮命哲、王小華教授團隊和王建華、耿英三教授團隊，歷經5年多的努力，先后對多項關鍵技術和難題進行了大量理論和實驗研究。產品研發過程中，累計申請發明專利16項，發表論文20余篇，其中SCI收錄15篇、EI收錄5篇，終于開發出真正意義上的“綠色”環保GIS設備。
平高集團與西安交大建立聯合攻關團隊，采用自主研制的126kV單斷口真空滅弧室作為開斷單元，CO2作為GIS整體絕緣與隔離、接地開關的單一開斷介質，提出了環保型GIS整體設計方案。通過建模與仿真分析，對126kV環保型GIS的電場、溫度場和力學特性進行了優化設計；計算了CO2與Cu金屬相互作用的等離子體物性參數，基于此仿真與實驗研究了CO2氣體的絕緣與開斷特性，突破了隔離/接地開關開斷感性小電流難題，最終完成了126kV無氟環保型GIS樣機的研制。CO2氣體的GWP值（全球變暖潛能指標）不到SF6氣體的萬分之一，每臺設備的二氧化碳當量縮減99.99%以上，產品液化溫度低，適用范圍可達-40℃環境，能夠應用到高寒高海拔地區，完全擺脫對SF6氣體的依賴，實現了真正意義上的綠色環保。
126kV無氟環保型GIS額定電流2500A，額定頻率50Hz，額定短路開斷電流40kA，額定短路開斷電流次數不低于20次，機械壽命10000次，技術水平達到國際相關產品領先水平。產品包括斷路器、三工位隔離－接地組合開關、快速接地開關、電流互感器、電壓互感器、電纜連接裝置、進出線套管、氧化鋅避雷器、母線筒和間隔匯控柜等基本元件，可按用戶要求組合成所需的主接線方式。該產品采用鋁合金殼體，具有重量輕、防腐性能好等優點，可有效提高材料的利用率和降低加工制造成本。
三、126kV無氟環保型GIS的意義
作為承擔該項目的研發團隊，平高-西安交大電力裝備聯合技術研究院是平高集團有限公司與西安交通大學共同成立的校企聯合研究機構，雙方自2013年牽手合作以來，致力于國民經濟主戰場，積極面向國家重大需求和科技前沿，助推電氣設備綠色環保化，已解決多項電力行業發展中的 “短板”和“卡脖子”關鍵性技術問題。在最新成功開發出國內首臺126kV無氟環保型GIS產品的同時，也在加快研制252kV等更高參數、更高電壓等級無氟環保型GIS產品，為我國履行國際公約、占領環保型GIS技術國際制高點提供支撐。
無氟環境友好型開關設備符合國家可持續發展要求，有利于開拓國際市場。該系列化產品的研發和生產，打破了國外在關鍵技術上的封鎖和制約，引領了我國電力設備行業的發展，提升我國電力行業的整體技術裝備水平，帶動電力裝備產業系統升級換代，增強我國電力設備領域的核心競爭力，將帶來可觀的經濟效益和十分顯著的社會、環境效益。
