发电机快速断路器护航机组安全运行

◎本报记者 王禹涵

日前，由西安交通大学、西安高压电器研究院股份有限公司与西安西电开关电气有限公司联合研发的国家级科技成果“环保型发电机快速断路器关键技术研究”，及新产品“ZHN□-31.5 210千安环保型发电机快速断路器成套装置”，在陕西省西安市通过中国机械工业联合会组织的国家级成果鉴定。

“该项目瞄准国家重大战略需求，解决了我国百万千瓦大容量发电机断路器的研发瓶颈，为我国大型核电水电发展保驾护航，助力我国科技实现跨越式发展。”由中国工程院院士舒印彪担任主任委员，中国科学院院士程时杰、中国工程院院士饶宏、中国科学院院士王秋良担任副主任委员，及多位权威专家组成的鉴定委员会一致认为，该科技成果和新产品技术“处于国际领先水平”。

新型发断装置国际领先

“额定短路开断电流210千安、开断时间小于40毫秒，该型断路器具有通流能力强、开断电流大、故障切除速度快、环境友好等特点。”西安交通大学电气工程学院教授荣命哲说，ZHN□-31.5 210千安环保型发电机快速断路器成套装置，是国际首台真空多断口并联均流+电弧能量主动控制技术的大容量发电机断路器设备，实现了新型发断装置从高度依赖进口到完全自主创新的根本性转变。

记者了解到，由荣命哲领衔的西安交通大学电力开关技术及装备研究团队，创办了西安交通大学第一个实体化运行的产教深度融合研究院。通过产学研用一体贯通，团队在电力开关装备设计方法、开断技术和智能运维领域取得了一系列创新成果。

“我们开创了电流零点和电弧能量主动调控的开断新方向，满足了风电新能源并网之急需。”荣命哲对记者说，项目团队在交流开断技术方面的研究实现了突破，创立了开关电器计算学理论方法体系，实现了电力开关装备从经验设计到数字化设计的变革。

荣命哲介绍，项目团队还率先开展了大容量直流开断技术的研究，开创了利用电弧能量实现直流故障电流开断的新方向，解决了城市直流电网建设的一大难题。

应用和发展前景广阔

据中国电力企业联合会预测，2035年，我国总用电量预计将达到12.6万亿度，为目前的1.4倍。百万千瓦级大型发电机组在发电效率和经济效益方面具有显著优势，近年来新增的核电、水电、火电等主力机组的单机容量均已达到百万千瓦以上。

发电机断路器是保障发电机组安全可靠运行的核心装备，在系统中负责切除故障，保障发电机组安全运行，可以大幅降低发电厂系统的投资和运行成本。

记者了解到，百万千瓦级大容量发电机断路器的关键技术一直是我国待攻克的技术难题。

项目团队面向百万千瓦级发电机组的短路故障电流开断需求，创造性地提出了基于电弧能量主动控制与真空多断口、并联相结合的发电机断路器新型开断原理和拓扑结构，突破了传统六氟化硫断路器开断容量难以持续提升、灭弧介质不环保等瓶颈，解决了真空多断口并联均流和同步开断、超大额定电流温升控制等难题。

荣命哲介绍，团队的科技成果还将形成系列化产品，丰富整个发电机断路器市场的产品类型，在近年来发展迅速的抽水蓄能电站等大电流开断应用领域进行应用推广。对此，鉴定委员会表示，该项目为促进我国大型核电、水电等领域的技术整体出口国外市场提供重要支撑，应用和发展前景广阔，将产生巨大的经济效益。