西開電氣研制成功國際首臺高參數(shù)800kV GIS

　　近日，中國電氣裝備所屬中國西電西開電氣（以下簡稱“西開電氣”）自主研發(fā)的800kV/80kA/8000A GIS設(shè)備在西安高壓電器研究院成功通過全部型式試驗，標(biāo)志著國際首臺高參數(shù)、高可靠性、高互換性大容量800kV GIS設(shè)備研制成功，為我國在大容量GIS等核心技術(shù)領(lǐng)域不斷創(chuàng)新奠定堅實基礎(chǔ)，是推動我國電力裝備制造業(yè)由“跟跑”向“并跑”乃至“領(lǐng)跑”跨越的重要實踐。800kV GIS家族迎來又一次重大技術(shù)突破，充分彰顯集團公司勇攀科技高峰，努力攻克行業(yè)“卡脖子”難題的擔(dān)當(dāng)與責(zé)任。

　　我國電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，國內(nèi)諸多變電站都相繼出現(xiàn)短路電流超標(biāo)或即將超標(biāo)的問題，而隨著新能源電力的接入及直流配套工程的投運，這一問題變得愈發(fā)嚴(yán)重，成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的重大課題。西北電網(wǎng)作為清潔能源外送的核心樞紐，對輸送能力及安全穩(wěn)定運行水平的要求越來高，導(dǎo)致越來越多的750kV站點短路電流已超過63kA，750kV電網(wǎng)系統(tǒng)失穩(wěn)乃至大面積停電等安全風(fēng)險日益突出，嚴(yán)重威脅750kV電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，亟需研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的800kV/80kA GIS設(shè)備。同時，新型電網(wǎng)的發(fā)展也對800kV大容量 GIS設(shè)備研發(fā)提出更高要求。

　　隨著750kV電網(wǎng)短路電流與額定電流的增加，常規(guī)63kA/6300A產(chǎn)品越來越難以滿足電網(wǎng)的發(fā)展需求，用戶迫切需要更高參數(shù)、更大容量的GIS設(shè)備。西北網(wǎng)750kV站點是能源外送的核心樞紐，對絕緣、機械、通流、動熱及開斷等可靠性都提出更高要求。為解決原有750kV站點短路電流超標(biāo)問題，用戶迫切要求在提升參數(shù)的同時，又不改變接口尺寸及原有地基等要素。

　　參數(shù)的提高帶來一系列需要克服的挑戰(zhàn)，諸如在斷路器進行T100a延長大半波開斷時，時間常數(shù)為120ms，其半波持續(xù)時間可達15.3ms，短路電流峰值可達188kA；而在進行隔離開關(guān)高參數(shù)母轉(zhuǎn)試驗時，其轉(zhuǎn)換電流高達400A，轉(zhuǎn)換電壓高達625V，開合次數(shù)為100次，同時要求經(jīng)過強烈的電弧燒蝕后斷口間絕緣強度不下降。在如此高的電流情況下，零件耐燒蝕性問題及成功通過試驗問題成為研發(fā)的難點與關(guān)鍵點。同時，為提高產(chǎn)品的開斷能力和母轉(zhuǎn)能力，常規(guī)做法是提高速度與操作功及增大尺寸，但速度與操作功的提高意味著可靠性的降低與振動的增加，與用戶高可靠性要求矛盾。而尺寸的增加不僅意味著新建站占地面積增加，更意味著現(xiàn)存站升級改造困難，與用戶高互換性要求矛盾。這就造成在滿足“三高”要求下800kV大容量GIS設(shè)備自主研發(fā)難度極大，國內(nèi)外也無同類型產(chǎn)品。

　　2024年1月，西開電氣決定集中優(yōu)勢資源，自主研發(fā)800kV/80kA/8000A GIS設(shè)備。為解決產(chǎn)品高參數(shù)、高可靠性與高互換性難題，公司提前部署、多部門通力協(xié)作，采用新一代技術(shù)方案，經(jīng)過不斷的摸索和試驗，最終克服重重技術(shù)難關(guān)，取得產(chǎn)品型式試驗的成功。

　　該產(chǎn)品額定電壓為800kV，額定電流為8000A，短時耐受電流為80kA 3s、峰值耐受電流為216kA。斷路器具備高參數(shù)短路開斷能力：開斷電流為80kA、時間常數(shù)為120ms。隔離開關(guān)具備高參數(shù)母線轉(zhuǎn)換電流開合能力：轉(zhuǎn)換電流為4000A、轉(zhuǎn)換電壓625V、開合次數(shù)100次?？焖俳拥亻_關(guān)具備超C類開合能力：電磁感應(yīng)為800A/70kV、靜電感應(yīng)為150A/180kV，同時還具備216kA高壓故障電流關(guān)合能力。

　　在電氣可靠性方面，產(chǎn)品具備3000m高海拔絕緣能力，斷路器達到E2-C2級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高參數(shù)。在新產(chǎn)品設(shè)計過程中，通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)和強化異物工藝控制，進一步提升產(chǎn)品的絕緣性能。

　　在機械可靠性方面，產(chǎn)品達到M2級機械壽命要求。隔離開關(guān)與接地開關(guān)操作功與常規(guī)63kA產(chǎn)品保持一致。斷路器采用新一代滅弧原理，雙斷口布置，其操作功是常規(guī)63kA產(chǎn)品的60%，是目前已知所有800kV斷路器（包括常規(guī)產(chǎn)品）中操作功最小的。操作功的減少或不變，一方面使得機械可靠性明顯提高，另一方面減少了振動沖擊，對核心部件的絕緣可靠性提升也較為有利，而安裝地基也無需進一步加強。

　　800kV/80kA/8000A 大容量GIS產(chǎn)品接口尺寸、整體外形尺寸與地基尺寸與該公司現(xiàn)有63kA產(chǎn)品保持一致，套管、接地開關(guān)、母線等核心零件尺寸與常規(guī)產(chǎn)品保持完全相同，這不僅保證了現(xiàn)存GIS站在不動地基的前提下實現(xiàn)原位增容改造，同時也為后續(xù)工程擴建提供了極大便利。

　　國際首臺大容量800kV/80kA/8000A GIS設(shè)備的成功研制填補了國內(nèi)空白，實現(xiàn)我國大容量開關(guān)設(shè)備的國產(chǎn)化，為開關(guān)設(shè)備的自主研發(fā)積累豐富的技術(shù)與經(jīng)驗。項目團隊在產(chǎn)品研發(fā)過程中引入可預(yù)測性仿真技術(shù)，可預(yù)測性仿真是指產(chǎn)品設(shè)計階段，在虛擬狀態(tài)下提前對各種性能做出準(zhǔn)確仿真與預(yù)測，形成“設(shè)計-仿真-優(yōu)化”的閉環(huán)，實現(xiàn)仿真有效指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計0到1的突破。利用可預(yù)測性仿真技術(shù)，提前對該產(chǎn)品中涉及的絕緣性能、機械性能、開斷性能及溫升性能進行仿真優(yōu)化，實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計由“經(jīng)驗迭代”向“可預(yù)測性”的轉(zhuǎn)變，達到“試驗即成功”的目標(biāo)，大幅縮短大容量產(chǎn)品的研發(fā)周期。（記者 孫靜  通訊員 全歡）

　　轉(zhuǎn)自：中國工業(yè)報

　　【版權(quán)及免責(zé)聲明】凡本網(wǎng)所屬版權(quán)作品，轉(zhuǎn)載時須獲得授權(quán)并注明來源“中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)”，違者本網(wǎng)將保留追究其相關(guān)法律責(zé)任的權(quán)力。凡轉(zhuǎn)載文章及企業(yè)宣傳資訊，僅代表作者個人觀點，不代表本網(wǎng)觀點和立場。版權(quán)事宜請聯(lián)系：010-65363056。

延伸閱讀