電工材料推陳出新助電觸頭“延年益壽” 免去擴建變電站的巨額成本

隨著電網的快速發展，短路電流問題已逐漸成為制約電網負荷增長和電網發展的突出因素，電力系統對高壓大容量開關設備需求迫切。

“依托國家電網公司科技項目，全球能源互聯網研究院有限公司(以下簡稱聯研院)歷經5年科研攻關，成功開發出高性能石墨烯改性高壓斷路器電觸頭產品。”3月14日，聯研院電工新材料研究所所長陳新在接受科技日報記者采訪時表示。

近年來，我國華東電網、華南電網等部分252千伏(kV)及以上電壓等級變電站最大短路電流達到甚至超過63千安培(kA)，對大電網的安全運行和增容升級帶來了嚴峻挑戰。實現高壓斷路器滅弧室電觸頭材料升級可直接實現擴容，免去擴建變電站的巨額成本，是解決這一問題的有效手段。

“高壓大容量斷路器的開斷次數主要受制于斷路器中的電觸頭壽命，當前使用的高壓斷路器電觸頭材料主要采用銅鎢合金技術路線。”平高集團有限公司總工程師鐘建英告訴科技日報記者，現役國產銅鎢合金電觸頭產品柔韌性及延伸率較低，動作過程易產生斷裂;材料耐燒蝕性能不足，電弧燒蝕易導致電觸頭開裂失效。因此，有效提高電觸頭材料的耐磨性、導電性、抗電弧燒蝕性等關鍵性能指標，對減少斷路器的故障率、維護電網的安全穩定運行具有重要意義。

電觸頭抗電弧燒蝕性能和耐摩擦磨損性能的協同提升是提高高壓斷路器抗短路能力的關鍵。依托國網科技項目，聯研院聯合歐洲研究院、平高集團以及網省公司組建了一支以“80后”科技骨干為主的青年科技攻堅團隊。

“項目團隊突破了石墨烯電觸頭材料定向成分設計與活化燒結溶滲一體化成型關鍵技術，實現了多型號石墨烯改性電觸頭工業級制備，其導電率、抗彎強度等關鍵性能指標全面優于國內外現役產品，大幅提升了現役高壓斷路器的電壽命，填補了石墨烯改性高壓開關電觸頭材料領域的技術空白。”陳新說。

2020年10月29日—31日，在多次驗證方案規劃下，基于該電觸頭的平高集團新型敞開柱式252kV/63kA SF6斷路器，成功實現一次性連續滿遮斷容量開斷20次。