近日，中國西電集團(tuán)成功研制百萬千瓦機(jī)組水電、火電用發(fā)電機(jī)斷路器，并通過集團(tuán)鑒定驗(yàn)收，綜合性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。這是繼集團(tuán)公司掌握四十萬千瓦、六十萬千瓦、八十萬千瓦機(jī)組用大容量發(fā)電機(jī)斷路器成套裝置技術(shù)后的又一重大突破，標(biāo)志著中國西電集團(tuán)關(guān)鍵“卡脖子”技術(shù)難題再下一城，為我國重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化做出了重要貢獻(xiàn)。

攀登科研高峰，永不止步

發(fā)電機(jī)斷路器是安裝于發(fā)電機(jī)出口與變壓器之間的大電流斷路器，主要用于保護(hù)發(fā)電機(jī)和變壓器，能有效提高系統(tǒng)的安全性，并方便調(diào)試維護(hù)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。但這一高端裝備的制造技術(shù)長期被國外企業(yè)所掌握，每年國家需要花費(fèi)大量的外匯進(jìn)口。為實(shí)現(xiàn)重大裝備國產(chǎn)化，攻破核心技術(shù)難題，從2008年起，中國西電集團(tuán)與三峽集團(tuán)決定聯(lián)合研發(fā)發(fā)電機(jī)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(tuán)先后成功完成六十萬千瓦、八十萬千瓦機(jī)組用發(fā)電機(jī)斷路器的研制；2018年，又研制成功四十萬千瓦機(jī)組用發(fā)電機(jī)斷路器，初步實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品系列化，為掌握更高等級技術(shù)積累了有效經(jīng)驗(yàn)。

根據(jù)百萬機(jī)組系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，發(fā)電機(jī)斷路器應(yīng)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(shù)團(tuán)隊(duì)必須繼續(xù)向百萬機(jī)組用發(fā)電機(jī)斷路器的研制進(jìn)發(fā)”，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示。于是，從2018年起項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開啟了170千安發(fā)電機(jī)斷路器的攻堅(jiān)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(shè)計(jì)、試制和試驗(yàn)等環(huán)節(jié)。但對于重大關(guān)鍵裝備而言，每項(xiàng)環(huán)節(jié)都充滿了挑戰(zhàn)，沒有持續(xù)的技術(shù)儲(chǔ)備和強(qiáng)大的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，要想完成關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)可謂困難重重。

為此，中國西電集團(tuán)持續(xù)加大技術(shù)投入和人才培養(yǎng)，充分發(fā)揮在輸配電裝備制造領(lǐng)域六十多年的深厚技術(shù)積累，持續(xù)發(fā)揮資源和人才優(yōu)勢，堅(jiān)決扛起了170千安發(fā)電機(jī)斷路器研發(fā)的重任。從設(shè)計(jì)到仿真（包括開斷、溫升、機(jī)械、絕緣等），再到關(guān)鍵零部件的材料、加工工藝及裝配工藝的嚴(yán)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(guān)鍵技術(shù)，堅(jiān)持不懈

與八十萬千瓦機(jī)組用發(fā)電機(jī)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(jī)組的控制和保護(hù)，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(yàn)，國外也只有極少數(shù)企業(yè)掌握這一核心技術(shù)，研發(fā)設(shè)計(jì)難度極大”，設(shè)計(jì)人員說。

170千安發(fā)電機(jī)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(jī)斷路器研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)和難點(diǎn)。額定電流是產(chǎn)品長期運(yùn)行可靠性的重要參數(shù)，需要解決導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生溫度極高的電弧等離子體。而電流過零時(shí)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(shí)，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(yán)重，所以如何對各零部件進(jìn)行耐燒蝕的設(shè)計(jì)和保護(hù)，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(jìn)行全面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。但開斷過程是一個(gè)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(shù)積累很少，對超大電流電弧和滅弧機(jī)理研究更是缺乏經(jīng)驗(yàn)。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)手段也僅能提供一些參考，無法做到量化設(shè)計(jì)。在額定峰值耐受電流試驗(yàn)中，超大電流產(chǎn)生的電動(dòng)力對零部件的強(qiáng)度、電接觸性能、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)都是極大的考驗(yàn)。為此，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)投入了大量的研發(fā)時(shí)間，并堅(jiān)持不懈，“經(jīng)過反復(fù)的優(yōu)化改進(jìn)和多輪次的研究試驗(yàn)，最終確定了研發(fā)設(shè)計(jì)方案”，項(xiàng)目組成員說。

挑戰(zhàn)試驗(yàn)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(dá)目的不罷休，創(chuàng)造了無數(shù)行業(yè)奇跡，填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白，也為170千安發(fā)電機(jī)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(jìn)入試制階段。由于發(fā)電機(jī)斷路器的電流參數(shù)是常規(guī)開關(guān)產(chǎn)品的數(shù)倍，因此，其徑向尺寸遠(yuǎn)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(jī)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(tuán)隊(duì)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(xiàng)任務(wù)。

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

在試驗(yàn)階段，開斷試驗(yàn)的實(shí)施又成為另一項(xiàng)攻關(guān)點(diǎn)。每次試驗(yàn)后，經(jīng)過回收的樣機(jī)都會(huì)殘留一些刺激性氣體和粉塵，但項(xiàng)目組成員顧不上這些，第一時(shí)間趕到拆解現(xiàn)場，查看樣機(jī)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(jìn)提供依據(jù)；項(xiàng)目組廣泛聽取專家意見，不斷剖析試驗(yàn)中的各個(gè)影響因素，將試驗(yàn)結(jié)果與仿真計(jì)算有機(jī)結(jié)合，制定了一系列技術(shù)方案和試驗(yàn)方案。試驗(yàn)從一開始沒有開斷點(diǎn)到出現(xiàn)開斷點(diǎn)，從有開斷點(diǎn)到實(shí)現(xiàn)全區(qū)間開斷，從直接試驗(yàn)到合成試驗(yàn)，經(jīng)過數(shù)輪的試驗(yàn)研究和方案優(yōu)化，終于突破了制約項(xiàng)目的瓶頸。同時(shí)，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(guān)鍵零部件的制造及加工等多項(xiàng)難題，在國家重大設(shè)備的設(shè)計(jì)、制造、裝配領(lǐng)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(qiáng)有力的技術(shù)人才隊(duì)伍，為集團(tuán)公司在國內(nèi)大容量發(fā)電機(jī)斷路器等核心技術(shù)領(lǐng)域領(lǐng)跑行業(yè)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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(jìn)、堅(jiān)持不懈，不僅完成了發(fā)電機(jī)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(shù)領(lǐng)域的研究水平，并在大型開關(guān)設(shè)備研究、開發(fā)手段及制造工藝方面實(shí)現(xiàn)了明顯提升。同時(shí)，“XD”品牌發(fā)電機(jī)斷路器成套裝置已成功應(yīng)用于向家壩、溪洛渡、烏東德等國家重點(diǎn)工程，為推進(jìn)國家重大裝備國產(chǎn)化進(jìn)程做出了應(yīng)有貢獻(xiàn)。2019年，中國西電集團(tuán)大容量發(fā)電機(jī)斷路器首次實(shí)現(xiàn)出口海外，成功進(jìn)入國際市場。

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

● 2011年，六十萬千瓦機(jī)組用大容量發(fā)電機(jī)斷路器成套裝置在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心完成全部型式試驗(yàn)，標(biāo)志著我國正式邁入大容量發(fā)電機(jī)保護(hù)斷路器成套裝置研制時(shí)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(jī)組用大容量發(fā)電機(jī)斷路器成套裝置在國家高壓電器質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心完成全部型式試驗(yàn)；

● 2017年，開展發(fā)電機(jī)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(jī)組用大容量發(fā)電機(jī)斷路器，使得集團(tuán)公司發(fā)斷系列產(chǎn)品更加完整；

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

中國西電集團(tuán)將始終心懷“國之大者”，加快“打造原創(chuàng)技術(shù)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(shù)的需求提出者、創(chuàng)新組織者、技術(shù)供給者、市場應(yīng)用者，掌握技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)發(fā)展主動(dòng)權(quán)，繼續(xù)引領(lǐng)輸配電行業(yè)發(fā)展，為保障我國電力安全、能源安全貢獻(xiàn)應(yīng)有力量。