ZHN10-27190kA发电机断路器成套装置
■ 中国工业报记者 经晓萃
   “今天给大家展示的两个产品，都是西开人攻坚克难、持续创新达成的科技结晶。进入新的发展阶段，西开电气要自觉履行央企高水平科技创新的使命担当，把科技创新作为头号任务，以咬定青山不放松的韧性和不破楼兰终不还的决心，加快 “卡脖子”核心技术的攻关。”中国电气装备所属中国西电西安西电开关电气有限公司（以下简称 “西开电气”）党委书记、董事长孟晨如是说。
   10月18日，在由中国机械工业联合会组织、西开电气承办的 “国产大容量发电机断路器、刚性气体绝缘输电线路应用成果研讨会”上，西开电气聚焦国产大容量发电机断路器、管道母线的技术成果向业界推介了200兆瓦-1400兆瓦发电机组用大容量发电机断路器成套装置、电气制动开关成套装置、抽水蓄能机组成套开关设备、燃气机组用发电机断路器成套装置以及252千伏-1100千伏系列刚性气体绝缘输电线路 （GIL）解决方案。
   当天，业内专家、用户代表、西开电气研发团队齐聚一堂，就 “双碳”背景下的新型电力系统建设、如何以绿色低碳科技创新驱动、进一步增强进行业应用国产新技术设备进行讨论。
大国重器的 “四大创新”
   西开电气着力解决制约行业发展的 “卡脖子”难题，填补了多项重大电力装备国内空白，形成了具有自主知识产权的系列发电机断路器产品，打破了国外企业长期的垄断。
   中国工业报记者在研讨会上见证了可应用于百万千瓦级机组的190千安发电机断路器成套装置的发布。该装置由西开电气自主研发，是国内首台适用于百万千瓦核电机组的大容量发电机断路器，主要应用于1000兆瓦-1400兆瓦容量的大型核电机组，标志着我国在大容量核电机组用重大装备方面实现了国产化突破。
   据介绍，该产品主要应用于1000兆瓦-1400兆瓦容量的大型核电机组，实现了大容量核电机组用重大装备的国产化，可解决AP1000、华龙一号等大型核电站对发电机断路器的需求，为我国大型核电站工程建设和运行服务提供自主可控的安全保障。
   对于该装备的技术创新，西开电气副总工程师、发断系统研发处处长程立告诉记者：“六氟化硫发电机断路器成套装置系列产品完成了 ‘四大创新’，即断路器灭弧室及整机结构设计创新、高强度耐高温绝缘件的制造材料创新、高导电率复杂铸件的制造工艺创新、高可靠长寿命操动机构创新。”
   全球能源互联网发展合作组织副主席刘泽洪表示，自2008年启动发电机断路器研发项目以来，西开电气着力解决制约行业发展的 “卡脖子”难题，填补了多项重大电力装备国内空白，形成了具有自主知识产权的系列发电机断路器产品，打破了国外企业长期的垄断，有力支撑了我国水电、核电、火电、燃机及抽水蓄能发展。
   中国机械工业联合会科技部处长陈奎认为，西开电气所研发的国产大容量发电机断路器、抽水蓄能机组成套开关设备、刚性气体绝缘输电线路 （管道母线）等多项新产品，已通过中国机械工业联合会组织的新产品技术鉴定，已在近百项工程中实现重大设备国产化应用，产品运行安全可靠稳定，为保障国家能源安全贡献了西开电气智慧。
16年死磕 “卡脖子”难题
   为响应国家对于高端设备国产化的要求，担负起国资央企打造大国重器的责任。西开电气在16年时间里，辛苦钻研，攻关克难，接连攻克发电机断路器系列技术难题。
   近年来，随着我国电力需求持续增长，对于能源供应提出了更高要求，同时也提高了对高端设备的技术要求。其中，广泛应用核电站、大型水电站、抽水蓄能电站以及一些大型火力发电厂的大容量发电机断路器，由于其研发制造难度大、研发成本高，长期以来国际上只有个别跨国公司可以生产，且价格昂贵。
   为响应国家对于高端设备国产化的要求，担负起国资央企打造大国重器的责任。西开电气在16年时间里，辛苦钻研，攻关克难，接连攻克发电机断路器系列技术难题。自2008年项目启动到2013年首台160kA发电机断路器应用于向家坝水电站后，西开电气又成功研发120kA电气制动开关、100kA发电机断路器、170kA发电机断路器、190kA发电机断路器，并在2024年再次实现突破，成功研制210kA发电机断路器，为我国核电事业的发展提供助力。
   谈到这16年的艰辛，程立给记者讲了几个简单的例子。
   第一个例子是数据的处理。程立表示，从初步的设想到结果的成功，这中间有很长的路要走。西开电气科研团队在多轮次的试验中发现，每一个数据的改变都会带来连锁反应，且常常超出预想。更令人头疼的是，实验数据的实际运行结果远比书面运算复杂得多。为了让每一次试验和运算都更靠近最理想的结果，科研人员全力以赴，在每一个细节处绞尽脑汁，生怕有任何遗漏。
   第二个例子是 “出口通道”。程立说：“仅仅找到合适的出口通道，我们研发团队就用了5年时间。”
   据程立介绍，出口通道是利用和消耗电弧能量的关键结构，需要将不同零件组合。那几年，他们团队反复进行模拟实验、画图纸、装配调试、样机试验，进行了20多轮次这样的流程，验证了上百个不同零件的组合结构。
   “经历了一次又一次的失败，我们团队从头梳理每一次方案，从中找到试验失败的共性问题，最终从匹配发电机断路器腔室合适压力的角度寻找突破口，在接下来一整年的反复试验中，终于确定了 ‘合适的出口通道’。”程立说。
   第三个例子是耐高温材料方面的。程立介绍在电弧产生的超高温情况下，大容量发电机断路器上的金属会被烧融产生金属微粒，这就需要用耐高温材料和金属结合来做好防护。这些耐高温材料需要绝缘材料，以保证结合后的新材料在高温下不能产生新的金属粒子。
   程立说：“将金属和非金属紧密地结合，同时结合面还需要耐受高温不失效，这又是一项巨大的挑战。”
   程立介绍，试验期间，科研人员发现高温气体会把发电机断路器腔室内的一些金属零件烧化，严重影响了零件的强度和产品性能。于是，工艺小组开始攻关超高温的金属耐烧蚀技术难题。用了一年的时间，终于在真空环境下结合两种材料成功攻克了超高温金属耐烧蚀技术难题。
   经过反复优化改进，西开电气的科研人员设计出了新型自能灭弧结构，成功解决了在数微秒时间内将电弧弧芯温度从3万摄氏度下降到4000摄氏度以下的科研难题。
   16年间，西开电气研发团队百折不挠，持续攻克技术难关，成功突破了我国在大容量开断电流技术领域的瓶颈，填补了我国在大容量发电机断路器制造领域的空白，攻破了被国外公司长期垄断的 “卡脖子”问题，使高端大容量发电机断路器系列产品实现国产化。
“把大国重器牢牢掌握在自己手里”
西开电气一系列 “大国重器”上新，彰显了我国国资央企的 “硬核”科技实力。
   众所周知，关键核心技术要不来、买不来、讨不来，只能靠自己搞出来。党的二十届三中全会对深化国资国企改革进一步作出重大部署，指出健全国有企业推进原始创新制度安排。国务院国资委纵深推进科技创新 “头号任务”，实施原创技术策源地建设等一系列专项行动。2023年，中央企业战略性新兴产业投资增速达到32%，在航天、深海、能源等领域取得了一大批标志性成果。
   西开电气一系列 “大国重器”上新，彰显了我国国资央企的 “硬核”科技实力。
   陈奎表示，西开电气立足能源央企职责使命，坚持以 “四个革命、一个合作”能源安全新战略为引领，在“双碳”的背景下，深入推进电力装备向高端化、智能化、绿色化、集成化解决方案的加速发展。
   刘泽洪回顾了新型电力系统的发展过程中电力装备的研制与应用历程，并以大容量发电机断路器为例，肯定了西开电气作为输变电装备制造的“国家队”“主力军”。面对电力装备行业激烈的全球竞争，我国应依托工程建设，加强交流合作，推动国内骨干制造企业硬件和软实力的全面提升，形成我国高端电力设备的自主研发和生产能力。要在电力建设中更广泛地使用国产先进设备，推进电力装备领域高端核心技术和装备的自主可控，实现我国电力设备整体技术水平的突破和超越。
   刘泽洪表示，只有在电力建设中更多、更广泛地使用国产先进设备，才能推进电力装备领域高端核心技术和装备的自主可控，出现更多类似 “大容量发电机断路器”这样技术先进、填补国内空白的产品，实现我国电力设备整体技术水平的突破和超越。
   中国西电电气股份有限公司党委常委、副总经理谢庆峰说：“西开电气是随共和国一起成长的红色企业。近七十年的建设与发展历程中，西开电气始终践行 ‘国之大者’，秉承 ‘以客户为先’的价值理念，坚守 ‘智造精品、创新服务、成就客户’的企业使命。”
   谢庆峰表示，新时代、新征程，机遇与挑战并存，西开电气硬核科技创新不止，聚焦前沿技术，夯实电气装备 “国家队”的基石。
   孟晨说：“西开电器要始终紧跟国家战略和行业发展需求，引领全员把大国重器牢牢掌握在自己手里，为保证国家电力能源安全和实现 ‘双碳’目标贡献更大的力量。”