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项目年度编号
2200180939
中图分类号
TM564.1
成果公布年份
2022
成果简介
1、课题来源与背景：国家电网有限公司总部科技项目《电工用碳纤维增强金属及复合材料前期技术可行性研究》，项目编号SGGR0000DWJS1801137；浙江省电力有限公司省控科技项目《户外高压隔离开关用新型电接触材料及快速检修技术研究与应用》，项目编号5211WZ13535B。
2、研究目的与意义：在沿海高盐雾、工业区高污染等恶劣环境下，传统隔离开关电触头易发生氧化与腐蚀，导致接触电阻过大，存在啮合卡涩、频繁发热等难题，隔离开关传动连杆、动静触头等传动耦合度低，易造成操作移位，导致分合闸成功率低。随着国民经济的发展及新能源接入，电网规模逐渐增大，短路电流超标问题日益严重。此外，为提高电力系统电压水平，自动电压控制系统投入造成电容器开关频繁投切，上述原因导致现役传统断路器用电触头耐烧蚀性差、机械寿命短，高端电触头制备和评测关键技术长期被欧美、日本等企业垄断，亟需突破新型断路器高性能电触头材料成分设计、工艺协同调控及评测关键技术。断路器和隔离开关的安装螺栓难以满足沿海地区抗强风的高要求，缺乏完善的隔离开关温度状态实时监测和过热预警技术，隔离开关技能培训装置存在故障设置时间冗长、故障隐蔽效果差等难题，开关类设备安装、智能运检关键技术亟待提升。
3、主要论点与论据：高压隔离开关和断路器是承载、控制与保护电力传输的关键设备。常规户外高压隔离开关传动耦合度低，电接触部位表面易腐蚀、烧损、磨损、脱落，导致卡涩发热，需开发高端隔离开关。新型电力系统及“双碳”背景下要求大规模清洁新能源并网，短路电流超标和自动电压控制对断路器电触头的电气和机械性能提出了更高的要求。
电触头电镀技术主要采用氰化电镀工艺，对人体有害且不符合绿色环保发展要求，已被国家列入“淘汰类”，亟待改进解决。国家“一带一路”战略，涉及处于高温、高湿、高盐雾的印度、斯里兰卡、南非、巴西等国家，常规的高压隔离开关和断路器无法满足此类环境的使用要求。此外，全球能源互联网是实现全球碳中和的基础平台，全球能源互联网要贡献中国力量，需要技术创新开发高端的隔离开关和断路器打响“中国制造”品牌。
4、创见与创新：
(1)高强耐蚀隔离开关电触头材料与结构设计技术：针对沿海高盐雾、工业区高污染等恶劣环境下，传统隔离开关电触头易氧化腐蚀、烧蚀、磨损导致频繁发热以及机构啮合卡涩分合闸不到位等难题，发明了高强耐蚀隔离开关电触头材料与结构设计技术，包括配比铬、镧等元素的石墨镀银电触头材料及无氰制备方法、高度耦合的隔离开关结构设计方法。
(2)发明了高性能断路器电触头制备和评测关键技术：针对现役传统断路器用电触头耐烧蚀性差、机械寿命短和评测技术被国外垄断的难题，发明了高性能断路器电触头制备和评测关键技术，包括碳纤维复合铜钨合金材料及其制备方法、抗电弧烧蚀性能评测方法及触头对的接触压力校核方法。
(3)发明了隔离开关和断路器安全高效运检关键技术及专用抗强风螺栓制造技术：针对断路器和隔离开关的常规安装螺栓不满足沿海地区抗强风要求，高安全的安装检修高处作业人身防护装置缺乏，隔离开关温度状态实时监测和过热预警技术不完善，技能培训效果差等难题，发明了隔离开关安全高效运检关键技术及专用抗强风螺栓制造技术。
5、社会经济效益与存在的问题：高强耐蚀高压隔离开关和断路器组部件关键技术的突破，减少的隔离开关和断路器故障的概率，降低了电网工程投资成本和运行成本，极大促进新产品、新技术的广泛应用。同时，开发高端的隔离开关和断路器打响了“中国制造”品牌，助力国家的“一带一路”战略。
6、历年获奖情况
(1)2017年“户外高压隔离开关用新型电接触材料研发应用及电接触修复技术研究”获浙江省电力有限公司科技进步二等奖
(2)2018年“一种螺栓钢及其制备方法”获浙江省电力有限公司专利二等奖
(3)2019年“一种高压电气电触头材料及其制备方法”获浙江省电力有限公司专利二等奖
7、成果简介：项目团队围绕高性能电连接金属基复合材料成分配比、工艺参数控制、等效测试方法和抗强风螺栓及智能运检等关键技术进行产学研用联合攻关，发明了耐腐蚀、耐烧蚀、耐磨损的电触头材料及其制备方法和高度耦合的隔离开关结构设计方法，提出了高性能断路器电触头制备和评测关键技术，攻克了高压隔离开关和断路器可靠安装、智能安全高效运检等关键技术，助力传统电力设备的升级换代，提高设备的安全性、高效性和环境友好性，对新型电力系统的协调发展具有重要的现实意义和社会效益。
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