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高强耐蚀高压隔离开关和断路器关键技术及应用

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成果主要完成人

易永利、丁 一、李善成、陈 立、黄继来、李慕子、刘 冲、尤育敢、周 辽、叶正策、陈琼良、钱碧甫、王佳兴、于春雷、周煜智、孙 锦、吴宝兴、李绍武、秦福峰、金佳敏

项目概况

高压隔离开关和断路器是承载、控制与保护电力传输的关键设备。随着新能源的不断开发并接入电网,现役高压隔离开关和断路器无法承受日益严重的短路电流超标问题,沿海/海岛设备经常受到台风的侵袭,高强耐蚀高压隔离开关和断路器及安全智能高效运检技术是亟待破解的难题,主要发明点如下: 1、针对常规高压隔离开关电接触部位表面易烧蚀、磨损,传动耦合度低,导致卡涩发热难题,发明了高强耐蚀隔离开关电触头材料与结构设计技术,包括配比铬、镧等元素的石墨镀银电触头材料和无氰制备方法以及高度耦合的结构设计方法,实现隔离开关开合容性小电流和感性小电流达2A/1A,优于国标规定的1A/0.5A;110千伏隔离开关母线转换电流开合性能达100V,2500A,100次,比国标和国际标准提升56%。 2、针对现役断路器用电触头耐烧蚀性差、机械寿命短,不满足新能源接入带来的短路电流超标以及高端电触头制备和评测关键技术长期被欧美企业垄断难题,发明碳纤维复合铜钨合金材料及其制备方法、抗电弧烧蚀性能评测方法及触头对的接触压力校核方法,实现电触头抗弯强度1028 MPa,分别比国标和国际标准提升30%、15%;导电率52.5%IACS,分别比国标和国际标准提升25%、19%。 3、针对隔离开关和断路器状态无法智能预警,安全高效智能运检装置缺乏,沿海/海岛安装辅材抗强风能力差等难题,发明了隔离开关和断路器安全高效运检关键技术并国际首创抗强风专用螺栓制造技术。实现运检能力提升,螺栓抗拉强度1277MPa,分别比国标和国际标准提升18%、28%;螺栓断后伸长率12%,比国标和国际标准提升33%。 项目组经过9年刻苦攻关,首创高强耐蚀隔离开关电触头材料与结构设计技术,攻克高压断路器用高性能电触头制备和评测关键技术的“卡脖子”难题,发明隔离开关和断路器安全高效运检关键技术及抗强风专用螺栓制造技术。获授权发明专利13项(海外发明专利1项),其他知识产权10项,在中国电力出版社出版《开关柜检修及案例分析》《变电设备带电检测》科技专著2部,参编电力行业标准和中电联团标各1项,发表高水平论文27篇。 项目通过中国电机工程学会的鉴定,以中国工程院王耀南院士、天津理工大学杨庆新教授、中国有色金属研究总院何金江教授级高工等9名鉴定委员会认为:项目成果技术难度大、创新性强,整体技术达到国际先进水平,其中110千伏隔离开关母线转换电流开合性能、断路器高耐蚀电触头技术处于国际领先水平。 成果在中国浙江、山东以及孟加拉国、巴基斯坦等地应用,2019年-2021年实现累计新增销售收入7.76亿元人民币、新增税收0.69亿元人民币、新增利润1.36亿元人民币、出口创汇102.83万美元,提高了供电可靠性,取得优异的经济社会效益,打响了高端隔离开关和断路器“中国创造”品牌,助力国家的“一带一路”战略。