發(fā)電機快速斷路器護航機組安全運行

日前，由西安交通大學、西安高壓電器研究院股份有限公司與西安西電開關電氣有限公司聯合研發(fā)的國家級科技成果“環(huán)保型發(fā)電機快速斷路器關鍵技術研究”，及新產品“ZHN□-31.5 210千安環(huán)保型發(fā)電機快速斷路器成套裝置”，在陜西省西安市通過中國機械工業(yè)聯合會組織的國家級成果鑒定。

“該項目瞄準國家重大戰(zhàn)略需求，解決了我國百萬千瓦大容量發(fā)電機斷路器的研發(fā)瓶頸，為我國大型核電水電發(fā)展保駕護航，助力我國科技實現跨越式發(fā)展。”由中國工程院院士舒印彪擔任主任委員，中國科學院院士程時杰、中國工程院院士饒宏、中國科學院院士王秋良擔任副主任委員，及多位權威專家組成的鑒定委員會一致認為，該科技成果和新產品技術“處于國際領先水平”。

新型發(fā)斷裝置國際領先

“額定短路開斷電流210千安、開斷時間小于40毫秒，該型斷路器具有通流能力強、開斷電流大、故障切除速度快、環(huán)境友好等特點。”西安交通大學電氣工程學院教授榮命哲說，ZHN□-31.5 210千安環(huán)保型發(fā)電機快速斷路器成套裝置，是國際首臺真空多斷口并聯均流+電弧能量主動控制技術的大容量發(fā)電機斷路器設備，實現了新型發(fā)斷裝置從高度依賴進口到完全自主創(chuàng)新的根本性轉變。

筆者了解到，由榮命哲領銜的西安交通大學電力開關技術及裝備研究團隊，創(chuàng)辦了西安交通大學第一個實體化運行的產教深度融合研究院。通過產學研用一體貫通，團隊在電力開關裝備設計方法、開斷技術和智能運維領域取得了一系列創(chuàng)新成果。

“我們開創(chuàng)了電流零點和電弧能量主動調控的開斷新方向，滿足了風電新能源并網之急需。”榮命哲對筆者說，項目團隊在交流開斷技術方面的研究實現了突破，創(chuàng)立了開關電器計算學理論方法體系，實現了電力開關裝備從經驗設計到數字化設計的變革。

榮命哲介紹，項目團隊還率先開展了大容量直流開斷技術的研究，開創(chuàng)了利用電弧能量實現直流故障電流開斷的新方向，解決了城市直流電網建設的一大難題。

應用和發(fā)展前景廣闊

據中國電力企業(yè)聯合會預測，2035年，我國總用電量預計將達到12.6萬億度，為目前的1.4倍。百萬千瓦級大型發(fā)電機組在發(fā)電效率和經濟效益方面具有顯著優(yōu)勢，近年來新增的核電、水電、火電等主力機組的單機容量均已達到百萬千瓦以上。

發(fā)電機斷路器是保障發(fā)電機組安全可靠運行的核心裝備，在系統中負責切除故障，保障發(fā)電機組安全運行，可以大幅降低發(fā)電廠系統的投資和運行成本。

筆者了解到，百萬千瓦級大容量發(fā)電機斷路器的關鍵技術一直是我國待攻克的技術難題。

項目團隊面向百萬千瓦級發(fā)電機組的短路故障電流開斷需求，創(chuàng)造性地提出了基于電弧能量主動控制與真空多斷口、并聯相結合的發(fā)電機斷路器新型開斷原理和拓撲結構，突破了傳統六氟化硫斷路器開斷容量難以持續(xù)提升、滅弧介質不環(huán)保等瓶頸，解決了真空多斷口并聯均流和同步開斷、超大額定電流溫升控制等難題。

榮命哲介紹，團隊的科技成果還將形成系列化產品，豐富整個發(fā)電機斷路器市場的產品類型，在近年來發(fā)展迅速的抽水蓄能電站等大電流開斷應用領域進行應用推廣。對此，鑒定委員會表示，該項目為促進我國大型核電、水電等領域的技術整體出口國外市場提供重要支撐，應用和發(fā)展前景廣闊，將產生巨大的經濟效益。