隨著電網(wǎng)的快速發(fā)展，短路電流問(wèn)題已逐漸成為制約電網(wǎng)負(fù)荷增長(zhǎng)和電網(wǎng)發(fā)展的突出因素，電力系統(tǒng)對(duì)高壓大容量開(kāi)關(guān)設(shè)備需求迫切。

“依托國(guó)家電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目，全球能源互聯(lián)網(wǎng)研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)聯(lián)研院)歷經(jīng)5年科研攻關(guān)，成功開(kāi)發(fā)出高性能石墨烯改性高壓斷路器電觸頭產(chǎn)品。”3月14日，聯(lián)研院電工新材料研究所所長(zhǎng)陳新在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示。

近年來(lái)，我國(guó)華東電網(wǎng)、華南電網(wǎng)等部分252千伏(kV)及以上電壓等級(jí)變電站最大短路電流達(dá)到甚至超過(guò)63千安培(kA)，對(duì)大電網(wǎng)的安全運(yùn)行和增容升級(jí)帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)高壓斷路器滅弧室電觸頭材料升級(jí)可直接實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容，免去擴(kuò)建變電站的巨額成本，是解決這一問(wèn)題的有效手段。

“高壓大容量斷路器的開(kāi)斷次數(shù)主要受制于斷路器中的電觸頭壽命，當(dāng)前使用的高壓斷路器電觸頭材料主要采用銅鎢合金技術(shù)路線。”平高集團(tuán)有限公司總工程師鐘建英告訴科技日?qǐng)?bào)記者，現(xiàn)役國(guó)產(chǎn)銅鎢合金電觸頭產(chǎn)品柔韌性及延伸率較低，動(dòng)作過(guò)程易產(chǎn)生斷裂;材料耐燒蝕性能不足，電弧燒蝕易導(dǎo)致電觸頭開(kāi)裂失效。因此，有效提高電觸頭材料的耐磨性、導(dǎo)電性、抗電弧燒蝕性等關(guān)鍵性能指標(biāo)，對(duì)減少斷路器的故障率、維護(hù)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。

電觸頭抗電弧燒蝕性能和耐摩擦磨損性能的協(xié)同提升是提高高壓斷路器抗短路能力的關(guān)鍵。依托國(guó)網(wǎng)科技項(xiàng)目，聯(lián)研院聯(lián)合歐洲研究院、平高集團(tuán)以及網(wǎng)省公司組建了一支以“80后”科技骨干為主的青年科技攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)。

“項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)突破了石墨烯電觸頭材料定向成分設(shè)計(jì)與活化燒結(jié)溶滲一體化成型關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多型號(hào)石墨烯改性電觸頭工業(yè)級(jí)制備，其導(dǎo)電率、抗彎強(qiáng)度等關(guān)鍵性能指標(biāo)全面優(yōu)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)役產(chǎn)品，大幅提升了現(xiàn)役高壓斷路器的電壽命，填補(bǔ)了石墨烯改性高壓開(kāi)關(guān)電觸頭材料領(lǐng)域的技術(shù)空白。”陳新說(shuō)。

2020年10月29日—31日，在多次驗(yàn)證方案規(guī)劃下，基于該電觸頭的平高集團(tuán)新型敞開(kāi)柱式252kV/63kA SF6斷路器，成功實(shí)現(xiàn)一次性連續(xù)滿(mǎn)遮斷容量開(kāi)斷20次。