近日，中國西電集團成功研制百萬千瓦機組水電、火電用發(fā)電機斷路器，并通過集團鑒定驗收，綜合性能達到國際領先水平，填補了國內(nèi)空白。這是繼集團公司掌握四十萬千瓦、六十萬千瓦、八十萬千瓦機組用大容量發(fā)電機斷路器成套裝置技術后的又一重大突破，標志著中國西電集團關鍵“卡脖子”技術難題再下一城，為我國重大技術裝備國產(chǎn)化做出了重要貢獻。

攀登科研高峰，永不止步

發(fā)電機斷路器是安裝于發(fā)電機出口與變壓器之間的大電流斷路器，主要用于保護發(fā)電機和變壓器，能有效提高系統(tǒng)的安全性，并方便調(diào)試維護，經(jīng)濟效益明顯。但這一高端裝備的制造技術長期被國外企業(yè)所掌握，每年國家需要花費大量的外匯進口。為實現(xiàn)重大裝備國產(chǎn)化，攻破核心技術難題，從2008年起，中國西電集團與三峽集團決定聯(lián)合研發(fā)發(fā)電機斷路器產(chǎn)品。

經(jīng)過多年的艱辛研制，2011年、2012年，中國西電集團先后成功完成六十萬千瓦、八十萬千瓦機組用發(fā)電機斷路器的研制；2018年，又研制成功四十萬千瓦機組用發(fā)電機斷路器，初步實現(xiàn)了產(chǎn)品系列化，為掌握更高等級技術積累了有效經(jīng)驗。

根據(jù)百萬機組系統(tǒng)參數(shù)的設定，發(fā)電機斷路器應滿足額定短路開斷電流170千安的要求。“我們并沒有停止科研攀登的腳步，技術團隊必須繼續(xù)向百萬機組用發(fā)電機斷路器的研制進發(fā)”，項目負責人表示。于是，從2018年起項目團隊開啟了170千安發(fā)電機斷路器的攻堅之路。

同其他裝備制造一樣，產(chǎn)品研制的過程都必須經(jīng)歷設計、試制和試驗等環(huán)節(jié)。但對于重大關鍵裝備而言，每項環(huán)節(jié)都充滿了挑戰(zhàn)，沒有持續(xù)的技術儲備和強大的項目團隊，要想完成關鍵核心技術攻關可謂困難重重。

為此，中國西電集團持續(xù)加大技術投入和人才培養(yǎng)，充分發(fā)揮在輸配電裝備制造領域六十多年的深厚技術積累，持續(xù)發(fā)揮資源和人才優(yōu)勢，堅決扛起了170千安發(fā)電機斷路器研發(fā)的重任。從設計到仿真（包括開斷、溫升、機械、絕緣等），再到關鍵零部件的材料、加工工藝及裝配工藝的嚴格把控，西電人勇往直前、永不言敗，在多方的共同努力和精誠協(xié)作下，最終啃下了這塊“硬骨頭”。

掌握關鍵技術，堅持不懈

與八十萬千瓦機組用發(fā)電機斷路器相比，170千安產(chǎn)品的開斷電流更大，必須滿足大型電站中百萬千瓦機組的控制和保護，不但是產(chǎn)品等級提高了，研發(fā)難度更是成倍增加。“但國內(nèi)沒有可供參考的經(jīng)驗，國外也只有極少數(shù)企業(yè)掌握這一核心技術，研發(fā)設計難度極大”，設計人員說。

170千安發(fā)電機斷路器的參數(shù)常常幾倍于線路斷路器，是大容量發(fā)電機斷路器研發(fā)的關鍵點和難點。額定電流是產(chǎn)品長期運行可靠性的重要參數(shù)，需要解決導體溫升、絕緣件老化等高溫環(huán)境下暴露出的各種問題。在額定短路開斷過程中，斷口間會產(chǎn)生溫度極高的電弧等離子體。而電流過零時斷口間溫度需要在數(shù)微秒內(nèi)下降到一定的溫度，這是斷路器能夠開斷的必要條件，其難度很大。同時，斷口間的數(shù)萬度的高溫等離子體，對滅弧室內(nèi)各零部件的燒蝕也十分嚴重，所以如何對各零部件進行耐燒蝕的設計和保護，也是一件棘手的難題。為了滿足170千安短路電流電弧能量的耗散，需要對滅弧室進行全面的創(chuàng)新設計。但開斷過程是一個涉及到多場耦合疊加的瞬態(tài)過程，國內(nèi)外行業(yè)的技術積累很少，對超大電流電弧和滅弧機理研究更是缺乏經(jīng)驗。現(xiàn)有的設計手段也僅能提供一些參考，無法做到量化設計。在額定峰值耐受電流試驗中，超大電流產(chǎn)生的電動力對零部件的強度、電接觸性能、傳動結(jié)構都是極大的考驗。為此，項目團隊投入了大量的研發(fā)時間，并堅持不懈，“經(jīng)過反復的優(yōu)化改進和多輪次的研究試驗，最終確定了研發(fā)設計方案”，項目組成員說。

挑戰(zhàn)試驗極限，一鼓作氣

“沒有條件，創(chuàng)造條件也要上。”六十余年來，西電人一路向前，越是艱難、越是向前，不達目的不罷休，創(chuàng)造了無數(shù)行業(yè)奇跡，填補了多項國內(nèi)空白，也為170千安發(fā)電機斷路器的研制提供了沃土。研發(fā)方案確定后，產(chǎn)品正式進入試制階段。由于發(fā)電機斷路器的電流參數(shù)是常規(guī)開關產(chǎn)品的數(shù)倍，因此，其徑向尺寸遠大于常規(guī)產(chǎn)品。不僅要滿足性能要求，還要確保加工制造精度，這給發(fā)電機斷路器產(chǎn)品的制造、安裝和調(diào)試帶來了新的挑戰(zhàn)。試制團隊需要克服前所未有的難題，采用多種工藝結(jié)合的辦法才能完成這項任務。

而此時，正值國家疫情防控的關鍵時期，多家配套企業(yè)處于停工狀態(tài)，導致零部件加工周期變長。為降低疫情對項目整體進度的影響，項目組中的黨員積極帶頭，與時間賽跑，加班加點修改方案、完善圖紙，為項目進展贏得了寶貴時間。

在試驗階段，開斷試驗的實施又成為另一項攻關點。每次試驗后，經(jīng)過回收的樣機都會殘留一些刺激性氣體和粉塵，但項目組成員顧不上這些，第一時間趕到拆解現(xiàn)場，查看樣機在大電流燒蝕后的狀態(tài)，獲取第一手的資料，為后續(xù)的改進提供依據(jù)；項目組廣泛聽取專家意見，不斷剖析試驗中的各個影響因素，將試驗結(jié)果與仿真計算有機結(jié)合，制定了一系列技術方案和試驗方案。試驗從一開始沒有開斷點到出現(xiàn)開斷點，從有開斷點到實現(xiàn)全區(qū)間開斷，從直接試驗到合成試驗，經(jīng)過數(shù)輪的試驗研究和方案優(yōu)化，終于突破了制約項目的瓶頸。同時，攻克了超大容量短路電流開合、超大持續(xù)電流長期載流、關鍵零部件的制造及加工等多項難題，在國家重大設備的設計、制造、裝配領域取得了新的突破與創(chuàng)新。不僅如此，在產(chǎn)品的研制過程中，也培養(yǎng)了一支強有力的技術人才隊伍，為集團公司在國內(nèi)大容量發(fā)電機斷路器等核心技術領域領跑行業(yè)奠定了堅實基礎。

開展系列研制，躋身前列

2008年至2021年，10余年間，西電人知難而進、堅持不懈，不僅完成了發(fā)電機斷路器成套裝置系列國產(chǎn)化，也提高了超大容量電流開斷滅弧技術領域的研究水平，并在大型開關設備研究、開發(fā)手段及制造工藝方面實現(xiàn)了明顯提升。同時，“XD”品牌發(fā)電機斷路器成套裝置已成功應用于向家壩、溪洛渡、烏東德等國家重點工程，為推進國家重大裝備國產(chǎn)化進程做出了應有貢獻。2019年，中國西電集團大容量發(fā)電機斷路器首次實現(xiàn)出口海外，成功進入國際市場。

● 2008年，開啟六十萬千瓦機組用大容量發(fā)電機斷路器成套裝置研制；

● 2011年，六十萬千瓦機組用大容量發(fā)電機斷路器成套裝置在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心完成全部型式試驗，標志著我國正式邁入大容量發(fā)電機保護斷路器成套裝置研制時代，使我國躋身于國際少數(shù)高端裝備生產(chǎn)國家之一；

● 2012年，八十萬千瓦機組用大容量發(fā)電機斷路器成套裝置在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心完成全部型式試驗；

● 2017年，開展發(fā)電機斷路器成套裝置系列化研制，于2018年成功研制出四十萬千瓦機組用大容量發(fā)電機斷路器，使得集團公司發(fā)斷系列產(chǎn)品更加完整；

● 2021年，完成百萬千瓦機組水電、火電用大容量發(fā)電機斷路器研制，邁入更高端領域。

中國西電集團將始終心懷“國之大者”，加快“打造原創(chuàng)技術策源地、現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈鏈長”，努力成為原始創(chuàng)新和核心技術的需求提出者、創(chuàng)新組織者、技術供給者、市場應用者，掌握技術進步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動權，繼續(xù)引領輸配電行業(yè)發(fā)展，為保障我國電力安全、能源安全貢獻應有力量。