4月13日，湖北日?qǐng)?bào)全媒記者從湖北工業(yè)大學(xué)獲悉喜訊：學(xué)校與湖北楚云機(jī)電工程有限公司合作籌建生產(chǎn)線，該校電氣與電子工程學(xué)院張曉星教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的環(huán)保絕緣氣體開關(guān)柜將在襄陽(yáng)投入量產(chǎn)。這意味著我國(guó)首個(gè)自主研發(fā)的環(huán)保絕緣氣體開關(guān)柜將進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用。

張曉星介紹，設(shè)備歷經(jīng)十年研制成功，已經(jīng)近一年的掛網(wǎng)順利運(yùn)行，“面向國(guó)家雙碳目標(biāo)，我們希望自己的成果能夠盡快造福社會(huì)?！?/p>

十年攻關(guān) 取得創(chuàng)新突破

開關(guān)柜是一種常用電力設(shè)備，為保證其安全性，業(yè)內(nèi)多采用六氟化硫氣體作為其絕緣介質(zhì)。然而，六氟化硫氣體是一種極具溫室效應(yīng)的氣體——排放1公斤的六氟化硫，相當(dāng)于排放23.5噸的二氧化碳。

據(jù)監(jiān)測(cè)，2020年全球大氣環(huán)境中六氟化硫的含量，比1994年增加了三倍。根據(jù)2019年發(fā)布的《電力行業(yè)六氟化硫替代技術(shù)調(diào)研報(bào)告》，我國(guó)2018年僅氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備六氟化硫氣體的使用量接近7000噸，相當(dāng)于1.65億噸二氧化碳。

如何保證設(shè)備安全，又避免溫室氣體使用帶來的氣候問題？在環(huán)保氣體絕緣開關(guān)柜研發(fā)中，尋找適合替代六氟化硫的氣體絕緣介質(zhì)是關(guān)鍵。“首先要有足夠低的溫室效應(yīng)，不破壞臭氧層，無毒，還要滿足設(shè)備運(yùn)行的絕緣要求、材料兼容性好，電熱穩(wěn)定性優(yōu)異?！?/p>

10年前，張曉星團(tuán)隊(duì)就開始攻關(guān)這一技術(shù)，他們從眾多絕緣氣體中篩選出最具電力設(shè)備應(yīng)用潛力的環(huán)保絕緣氣體。與六氟化硫相比，全氟異丁氰、全氟戊酮和全氟已酮具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、溫室效應(yīng)指數(shù)低、大氣壽命短、絕緣強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于中低壓氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。團(tuán)隊(duì)通過大量實(shí)驗(yàn)和理論研究，驗(yàn)證了這些氣體在長(zhǎng)期正常工作情況下以及各種極端條件下的綜合性能，最終在物化屬性、絕緣性能、分解特性、生物安全性及材料相容性等關(guān)鍵技術(shù)難題上取得創(chuàng)新性突破。

校企合作 加速“中國(guó)制造”

2015年，全球首臺(tái)110千伏環(huán)保絕緣氣體絕緣設(shè)備被歐洲國(guó)家研制成功。2017年，南方電網(wǎng)邀請(qǐng)張曉星團(tuán)隊(duì)，聯(lián)手加速推動(dòng)六氟化硫環(huán)保替代研究，“我們從對(duì)潛在環(huán)保絕緣氣體進(jìn)行綜合特性理論分析，到開展各種工況實(shí)驗(yàn)測(cè)試，再到設(shè)備投運(yùn)后如何監(jiān)測(cè)和診斷，以及最后運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)怎么運(yùn)維，開展了一系列的合作研究，走上了環(huán)保絕緣氣體研發(fā)及應(yīng)用這條快車道。”張曉星介紹。

經(jīng)過大量試驗(yàn)、優(yōu)化和系統(tǒng)評(píng)估，團(tuán)隊(duì)和合作單位打破多項(xiàng)技術(shù)壁壘，在氣體配方、設(shè)備設(shè)計(jì)制造、運(yùn)維關(guān)鍵技術(shù)等方面取得從“0到1”的突破。2018年7月16日，成功研制出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的環(huán)保氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備。

該套設(shè)備入圍中國(guó)先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化大賽半決賽，相關(guān)研究成果發(fā)布后得到了國(guó)內(nèi)外專家認(rèn)可。2019年4月，法國(guó)施耐德電氣公司主動(dòng)與團(tuán)隊(duì)開展項(xiàng)目合作。

機(jī)械工業(yè)高壓電器設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)中心報(bào)告顯示：這套“中國(guó)制造”的環(huán)保絕緣氣體開關(guān)柜順利通過絕緣型式試驗(yàn)。目前，設(shè)備在國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)的多個(gè)省市掛網(wǎng)運(yùn)行已近一年，各項(xiàng)性能穩(wěn)定，掛網(wǎng)運(yùn)行狀況良好。相對(duì)于六氟化硫絕緣設(shè)備，該設(shè)備的二氧化碳等值排放量減少99%以上。

據(jù)了解，研發(fā)過程中，團(tuán)隊(duì)申請(qǐng)發(fā)明專利20余項(xiàng)，與國(guó)家電網(wǎng)、中國(guó)南方電網(wǎng)和施耐德電氣等國(guó)內(nèi)外知名企業(yè)開展深度合作，獲批研發(fā)經(jīng)費(fèi)2000多萬元。張曉星作為唯一中方參與人，制定了國(guó)際大電網(wǎng)（CIGRE）首個(gè)環(huán)保絕緣氣體應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，團(tuán)隊(duì)參與制定多個(gè)國(guó)內(nèi)環(huán)保氣體設(shè)備相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

目前，在湖北工業(yè)大學(xué)襄陽(yáng)產(chǎn)業(yè)研究院，學(xué)校和湖北楚云機(jī)電工程有限公司合作的生產(chǎn)線正在籌建，預(yù)計(jì)今年下半年至明年，這套環(huán)保絕緣氣體開關(guān)柜將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。張曉星預(yù)計(jì)，“隨著團(tuán)隊(duì)發(fā)展趨于成熟，每年至少銷售5000臺(tái)新型環(huán)保氣體環(huán)網(wǎng)柜，預(yù)計(jì)可創(chuàng)造利稅上億元?！?/p>

該設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用，將有效助力我國(guó)輸配電裝備產(chǎn)業(yè)和電力行業(yè)雙碳戰(zhàn)略實(shí)施。以單個(gè)環(huán)網(wǎng)柜使用約2.5公斤六氟化硫氣體為例，替代六氟化硫相當(dāng)于減少二氧化碳排放量58.7噸，具有極大的環(huán)保效益。

（湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 方琳 通訊員 陳凌）