西電550千伏GIS家族再添重量級成員

　　近日，中國電氣裝備所屬中國西電下屬西開電氣成功完成550kV/80kA/8000A GIS設備全部型式試驗，標志著國內首臺高參數、高互換性、高可靠性大容量GIS設備研制成功，意味著550kV GIS家族又新增一位重量級成員。大容量開關設備的成功研制充分彰顯了企業緊盯用戶需求，永攀科技高峰，努力攻克國家“卡脖子”難題的擔當與格局。

　　隨著我國經濟社會的發展，電網規模不斷擴大，國內許多電站都相繼出現了短路電流超標或即將超標的問題，短路電流超出現有斷路器開斷能力已成為嚴重威脅我國珠三角、長三角、京津唐、西北網等負荷中心電網安全穩定運行的重大課題。電網的發展對GIS產品提出了新的更高要求，首先是高參數要求，隨著短路電流與額定電流的增加，常規產品越來越難以滿足電網發展需要，用戶迫切需要更高參數、更大容量的開關設備；其次是高互換性要求，越來越多的舊站也面臨著短路電流超標問題，如何在提升參數的同時，又不改變間隔尺寸與地基等要素，是用戶的迫切訴求；最后是高可靠性要求，大容量開關設備一般應用于負荷中心區域，對電氣、機械、通流及開斷可靠性都提出了更高要求。

　　參數的提高帶來了一系列需要克服的挑戰，諸如在進行T100a延長大半波開斷時，當時間常數為120ms時，其短路電流峰值可達188kA，在如此高的短路電流情況下，零件耐燒蝕性問題及有效開斷問題成為研發的難點與關鍵點。與此同時，為提高產品的開斷能力，常規做法是增加尺寸與提高操作功，但尺寸的增加不僅意味著新建站占地面積增加，更意味著舊站升級改造困難，與用戶高互換性要求矛盾，同時操作功的提高則意味著振動的增加與可靠性的降低，與用戶高可靠性要求向左。這就造成了在滿足“三高”要求下大容量開關設備自主研發難度極大。而截止到本產品研制成功前，大容量開關技術被ABB、SIEMENS等少數幾家國外公司壟斷。

　　2022年3月，西開電氣聯合南網科研院、廣東電網公司、西安交通大學等多家知名單位與高校，針對高參數、高互換性與高可靠性要求開展聯合攻關，最終克服重重技術難關，取得了產品樣機各項型式試驗的成功。在高參數方面，西開電氣所研制的550kV/80kA/8000A GIS設備額定電流為8000A（常規為6300A）、短路開斷電流為80kA（常規為63kA）、時間常數120ms（常規為45ms），短時耐受電流80kA/3s（常規為63kA/3s），峰值耐受電流216kA（常規為158kA）。在高互換性方面，GIS總體尺寸及間隔距與常規550產品保持一致，隔離開關、接地開關等核心零件尺寸相同，保證了GIS整體可替換性。作為GIS的核心部件，550kV/80kA/8000A斷路器采用最新一代自能式滅弧結構，與常規550斷路器相比，罐體尺寸、操作機構、傳動機構及套管等部件全部保持不變，產品具有很高的互換性，當舊站需要大容量升級改造時，只需更換滅弧室部分即可。在高可靠性方面，首先大規模成熟結構的應用確保了可靠性，另外新研制的550kV/80kA/8000A斷路器操作功比常規550斷路器還要小，是目前已知所有大容量550kV斷路器中操作功最小的，作為對比，其操作功僅為國外某同類產品的一半，操作功的減少，一方面對機械可靠性有著明顯提高，另一方面由于振動的減小，對產品絕緣可靠性提升也較為有利，同時安裝地基也無需進一步加強。

　　550kV/80kA/8000A GIS設備的成功研制填補了國內空白，實現了我國大容量開關設備的國產化，為開關設備的自主研發積累了可復制的技術與經驗。其中最重要的就是在產品研發過程中引入可預測性仿真。可預測性仿真是指產品設計階段，在虛擬狀態下提前對各種性能做出準確仿真與預測，形成“設計——仿真——優化”的閉環，實現仿真有效指導產品設計0到1的突破。利用可預測性仿真技術，提前對550kV/80kA/8000A GIS產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化，實現了產品設計由黑箱狀態向可預測性狀態的轉變，達到了“試驗即成功”的目標，大幅縮短了大容量產品的研發周期。

　　550kV/80kA/8000A GIS設備的研制成功是西開電氣長期堅持踐行央企責任使命，在大容量開關設備領域持續深耕、不斷實現技術積累的結果，同時也充分體現了西電人知難而進、勇攀高峰的奮斗精神！產品的成功研制不僅培養了一支高素質、強有力的技術人才隊伍，更積累了一種可復制的產品設計方法，為我國在大容量GIS等核心技術領域不斷創新奠定了堅實基礎。

　　中國西電始終胸懷“國之大者”，不斷加大“卡脖子”核心技術攻關，將持續推動中國電氣裝備“打造輸配電裝備原創技術策源地”目標的實現，努力成為原始創新和核心技術的需求提出者、創新組織者、技術供給者、市場應用者，不斷掌握技術進步和產業發展主動權，努力引領輸配電行業發展，為加快建設新型電力系統，保障我國電力安全、能源安全貢獻應有力量。（趙偉濤 全歡）

　　轉自：中國電力報

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